商品混凝土工作性能對水泥性能的要求探討

趙建剛，孔明，朱非力

（云南齊力建設集團瀘西縣齊力商品混凝土有限公司 云南 紅河 652400）

0 引言

自從波蘭特水泥出現以來，水泥混凝土已成為當今世界最主要的建筑材料之一。隨著科學技術的不斷發展，建筑水泥生產工藝及技術日新月異，同時對混凝土性能提出了各種新的更高的要求。但是由于一些水泥技術在帶來資源和能源效益的同時，也對水泥技術使用性能即混凝土的性能產生了一些負面影響，比如為了迎合施工單位加快施工進度的要求，片面追求水泥的早強和高強，容易造成混凝土開裂耐久性差等負面影響。因此作為混凝土工作者，有必要了解當代商品混凝土對水泥性能的要求及如何正確評價水泥這一混凝土重要組成材料的質量優劣。

1 水泥對混凝土工作性能的影響

混凝土的工作性能是關系到混凝土可施工性、均勻性及后期性能發展的重要指標，是指新拌混凝土拌合料在拌合、運輸、澆筑、振搗過程中，在自重力或機械力的作用下，能夠均勻、密實填滿模板空間，不產生泌水，離析和分層的性能?；炷恋墓ぷ餍允且豁椌C合指標，它包括流動性、粘聚性、可塑性和保水性4 個方面。工作性能的差異使混凝土出現蜂窩、麻面、分層等危害，甚至使混凝土強度無法達到設計的其他性能（如強度和耐久性要求） 影響主要體現在如下方面：

1.1 水泥的礦物組成和礦物形態

水泥的礦物組成和礦物形態，直接影響到水泥水化硬化的過程和對外加劑的吸附。因此，混凝土的工作性能有重要的影響，特別是塌落度損失和水泥與外加劑的相容性。

混凝土塌落度的損失主要因為水泥水化消耗自由水，并產生水化產物相互搭接，使新拌混凝土黏度增大。水泥熟料礦物中，C3A 水化最快，若沒有合適的調凝組合，C3A 很快生產片狀的水化鋁酸四鈣，導致新拌混凝土漿體很快喪失流動性。同時C3S 含量高，水泥水化也很快，其水化程度直接影響漿體的凝結硬化。因此熟料中C3A和C3S 含量高的水泥，特別是C3A 高的水泥，易造成混凝土塌落度損失大，需要相應的調整措施來保持塌落度。

水泥對外加劑的相容性與其對外加劑的吸附量有關，外加劑主要被吸附在水泥水化產物的表面，以此凡是水化快和產生的水化產物表面積大的水泥熟料礦物，吸附的外加劑就多，與外加劑的相容性就差，因此C3A、C3S 含量高的水泥對外加劑的吸附較大，表現在混凝土的工作性上往往是初始塌落度低或塌落度損失大，礦物組成比例類似的水泥，因其礦物晶形結構形態及其固溶的不同微量的氧化物直接影響其活性，也會導致混凝土工作性有不同的表現。如斜方晶體的C3A 比立方晶體的C3A 水化速度難以控制，更易導致混凝土喪失工作性。因此與水泥供應商不僅是依標準驗收，應更深的與水泥企業做好技術溝通，針對性地解決問題。

1.2 硫酸鹽含量和類型的影響

C3A 是影響混凝土塌落度損失和水泥與外加劑相容性的關鍵因素。C3A 與水接觸30 秒內就開始大量反應，水化速度太快，導致混凝土快凝，喪失工作性。因此需要加入調凝劑，硫酸鹽（石膏）以調節C3A 的水化，保證混凝土的工作性。

在無石膏時，C3A 與水反應迅速，生成片狀的水化鋁酸四鈣：C4AH11半水石膏>石膏>硬石膏。水泥在粉磨過程中如果磨溫高，會導致部分石膏脫水形成石膏增加了活性，遇水后變成石膏晶體，易導致混凝土假凝，這對混凝土的工作性極為不利。

1.3 堿（可溶性堿）的影響

水泥中的堿，部分固溶到熟料礦物中，部分以可溶性堿的形成存在?？扇苄詨A度水泥水化有促進作用，對混凝土的工作性和強度都產生影響，堿使水泥流動度減小，堿越高，流動度越小。從混凝土工作性能看，可溶性堿由于加快水泥的水化反應，從而導致混凝土需水量大，塌落度降低，塌落度經時損失加快。同時在實際使用中，如果有堿集料反應風險，需要控制混凝土中的堿含量，必須考慮選購低堿水泥。

1.4 水泥混合材種類和摻量

在水泥粉磨階段加入的粉煤灰、礦渣、石灰石等混合材，與在混凝土配制過程中加入的礦粉、粉煤灰等，對混凝土性能的影響有著基本一致的規律。但也有不同之處：一是混合材與摻合料質量上有著不同的標準要求，因此對混凝土的性能也有著差別；二是混合材與熟料易磨性不同，在共同粉磨過程中，增大了水泥顆粒分布的連續性，改善了水泥顆粒級配，從而減少需水量，有利于改善混凝土的流動性。從水化反應講，混合材的反應為潛在的水化反應和火山灰反應，其活性低于水泥礦物顆粒，因此利于改善混凝土的流動性，常見混合材對混凝土工作性能的影響為;

（1） 礦渣或礦粉：含此類混合材的水泥，有利于改善混凝土的流動性，減少塌落度損失，但與其他混合材水泥相比，更容易導致混凝土泌水。

（2） 粉煤灰：由于其本身品質差異大，對混凝土性能影響也有不同。優質的粉煤灰，由于具有球形顆粒形貌，有滾珠效應，導致漿體中用于流動的自由水較多，混凝土的塌落度就增大。而質量差的粉煤灰，如C 含量超過5%，由于碳對水水和外加劑的吸附，會導致混凝土塌落度降低，并加大了塌落度的損失。

（3） 石灰石：由于其價廉，越來越多被水泥廠家作為惰性填充料混合材加到水泥中。僅從混凝土工作考慮，由于石灰石容易磨細，其顆粒形狀好，需水量小，對改善混凝土的流動性和黏聚性是有利的影響。

（4） 其他火山灰材料：火山灰有較大的比表面積，導致混凝土需水量大，同樣用水量的混凝土其塌落度降低，經時損失增大。

1.5 水泥細度和粒徑分布影響

水泥細度越細，則標準稠度用水量越大，表現在混凝土中即為達到想他的用水量，塌落度減少，流動度減小，水泥的顆粒級配對水泥的需水量也有較大的影響顆粒集中的水泥，堆積體積中空隙大，需水量大，而連續級配的水泥，形成緊密堆積，空隙小，需水量小，有助于提高混凝土的流動性。閉路磨比開路磨粉磨效率高。但顆粒分布變窄，導致混凝土工作性損失大?；旌喜膿饺氲墓餐勰?，在一定程度上對顆粒級配有一定的改善作用而有利于混凝土工作性能的提高。

1.6 水泥的陳化時間

水泥的陳化時間關系到水泥的出廠溫度，從而影響到混凝土工作性能。陳化時間短的水泥，特別是在夏季，出廠溫度高，容易導致混凝土需水量大，塌落度損失大，這一方面許多拌合站容易忽略而導致相關質量事故發生。

2 從混凝土工作性能的角度看優質水泥

GB175 規定的技術需求是水泥基本性能和品質的保證，它不是優質水泥的標準。水泥并不是一個最終產品，它是混凝土的一個組成材料，因此其品質的優劣關鍵在于使用性能，也就是作為混凝土材料性能的表現，從混凝土工作性能的角度，從以上分析可以看出，優質水泥不僅僅只是達到國家標準，而且應滿足如下性能：

（1） 產品的穩定性：水泥品質的波動不僅給混凝土生產造成很大的調整困難，使混凝土的工作性能也帶來很大的波動，而且由于水泥品質的波動需要提高富余系數以保證混凝土的性能，因此也造成浪費，導致成本上升。好的水泥不僅需要各種性能指標滿足使用要求，而且需要各種性能指標具有一定的穩定性，水泥進廠時除程序進行驗收、取樣、復檢外，建議對一些關鍵性的指標建立跟蹤曲線，以及時了解產品品質的穩定性。

（2） 水泥的性能指標：水泥產品的品質性能指標，不僅僅是GB175 所規定的應更深層次的針對混凝土性能的要求對水泥提出更全更深的品質要求。如水泥進廠溫度、標準稠度用水量等等，只有這樣，才能更好的控制混凝土的工作性能及相關性能。

（3） 掌握更為全面的水泥性能指標；時常與水泥供應商進行技術對和現場了解，是事先對水泥質量進行控制的關鍵手段。進一步了解廠家的原燃材料情況，生產工藝情況，半城品、成品的化學成分及礦物組成情況是保證獲得較好使用性能水泥的關鍵，只有深入和長久的了解這些決定水泥品質的因素，才會獲得較好性能的優質水泥。

3 結語

從上述可以看出，從混凝土工作性能角度對水泥的性能要求可以歸結為：

（1） 產品穩定性好。

（2） 水泥熟料具有合理的礦物組成。

（3） 顆粒分布及比表面積合理。

（4） 有較好的生產工藝及裝備，能滿足陳化時廠、水泥出廠溫度等性能的要求。

（5） 與外加劑有良好及穩定的相容性。

（6） 較為合理及穩定的標準稠度用水量。