浅谈混凝土的发展对水泥质量的要求

浅谈混凝土的发展对水泥质量的要求

摘要：随着全国房地产热的兴起，人们越来越关心混凝土的发展，混凝土的发展不断地深入。这样随着混凝土的发展，必然对水泥质量的要求也就越来越高。本文对以上问题展开几点论述。

关键词：混凝土；发展；质量；要求

一、高效能混凝土的发展。

进入二十一世纪以来，混凝土工艺有了很大的发展，一般混凝土的标准28d抗压强度首先是提高到60～85MPa以上，近来又提高到105MPa以上，实际应用的已达到150MPa以上。试验研究已超过240MPa，所以最初人们称之为高强混凝土。后来又发现高强混凝土还具有许多其他方面的优良性能，例如耐磨性高，吸水率低，抗气体和液体的渗透性好，抗冻性和抗化学侵蚀性强等等，这些都涉及到混凝土的使用功能，单用一个高强度还反映不出它的全部优点，所以又改称为高效能混凝土，并把砂浆流动性能特别大的不需要机械振捣也能密实的所谓自密度混凝土列入高效混凝土之列。到目前高效能混凝土所产生的效果主要有以下几个方面：

（1）减少占地面积，以混凝土支柱横断面面积为例，由C45号提高到C85号，占地面积可减少35%，由C60提高到C120可减少67%。

（2）节省钢筋用量，若混凝土柱的横断面积保持不变，混凝土标号由C45提高到C85可减少钢筋69%。

（3）耐磨性高，挪威用C85混凝土修筑高速公路，与普通混凝土比较耐磨性有了成倍地提高。

（4）硬化快，C105混凝土1d强度相当于C35混凝土的28d强度，16h强度超过20MPa，施工当天便可拆模板，可大大缩短施工周期。

（5）抗渗透和抗化学侵蚀能力强，高效混凝土密实性好，抗侵蚀性气体和液体渗透的能力强，可用于海洋建筑物，混凝土防渗地面，桥面等室外建筑的抗蚀保护层。

（6）砂浆塑性大，由于砂浆流动性好，可用于高密度配筋的和小断面的构件浇注，甚至不需机械振捣也能保证混凝土有足够的密实性。

高效能混凝土还有其他许多优点，如构件重量轻，耐久性高，今天要求混凝土的寿命100年或更长，降低了水泥的消费量，有利于节能和保护环境，在许多情况都可用普通水泥代替特种水泥等等，所以高效能混凝土是今后的发展方向。国外有人预测不久的将来混凝土的抗压强度可达到200MPa，抗拉强度可达到

100MPa，达到建筑钢材的性能水平。

二、高效能混凝土的产生对水泥质量的要求

目前提高混凝土效能主要是采取降低水灰比，掺加硅粉等超细粉料和使用性能及数量合适的水泥，降低水灰比和掺加超细粉可使混凝土密实，掺加硅粉能改善水泥基体与集料结合面的结合强度，减少Ca（OH）2和钙钒石量，提高混凝土的抗蚀性。同时高效能混凝土对集料、减水剂等都有要求，这里就不再细谈，下面主要论述一下随着混凝土效能和耐久性的不断提高对水泥质量提出一些要求。

（1）合理的颗粒组成

水泥的凝结硬化是个复杂的过程，既有化学作用也有物理作用，其中水泥磨细度和颗粒组成对充分发挥水泥的化学潜能十分重要。一般细度的水泥加水后到28d龄期还会有25%以上的部分没有水化，在普通水泥混凝土中可能有20%至40%的水泥没有参与混凝土的强度增进过程，太粗的颗粒不能完全水化，过细的颗粒有可能结团，增大了孔隙率，影响强度。熟料细粉过多会增大需水量，颗粒分布过窄也会由于间隙过大而增大需水量进而影响混凝土的密实性和耐久性。现在比较公认的是对强度增进率起主要作用的是3—33μm的颗粒，其间各粒级的分布是连续的，总的含量不能低于65%。16—25μm的颗粒部分强度增进率的作用大，含量越多越好，小于3μm的颗粒量不要超过10%，大于65μm的颗粒活性很小，最好没有，小颗粒对早期强度有利。同时，如果熟料细粉过多会增大需水量，或使砂浆僵硬。所以可用磨细的混合材代替部分熟料细粉填充在熟料颗粒之间。这些细粉能降低需水量，减少熟料颗粒间的摩擦力，提高砂浆和易性，水化时能起晶核作用，吸收部分Ca（OH）2，提高混凝土的密度性和抗蚀能力，提高混凝土强度。

（2）和易性和需水量

对水泥性能要求在保证一定和易性的前提下尽可能降低需水量，影响需水量的因素有化学作用也有物理作用，加入的水首先要填充颗粒间的空隙。这部分水量约占水泥重量的22M.%（M•表示重量），水将所有颗粒打湿，在表面形成平均0.22μm厚的水膜,需要约28M.%的水量,水要能满足C3A和 CaSo，水化初期化学结合水所需的水量,甚至包括少量的C3A水化所需的水量,还要减少颗粒间的摩擦,便颗粒间容易相互移动以便提高和易性.。

（3）硫酸钙的最佳化。

因为水泥凝结硬化特性是提高混凝土效能的重要因素，所以对调节凝结过程的石膏也不应轻视，石膏加得合适即与C3A活性相适应才能起到缓凝作用，否则过多和过少都会降低缓凝作用。国外一般是用一半无水石膏一半二水石膏搭配，这样凝结时时间最长，强度最高，石膏的搭配即硫酸钙的活性主要取决于C3A的含量和活性，另外还与水泥粉磨系统有关，如磨内温度过高会使二水石

膏过多地脱水成半水石膏，如再往磨内喷水更会增大磨内的水气量，能使C3A部分水化并在表面形成水化物外壳，阻止了内部C3A的继续水化，降低了C3A的早活性。所以硫酸钙的最佳化不容忽视，搭配好能提高强度5%~10%。

（4）早期强度与强度增进率

用户都希望要早期强度高的水泥，所以水泥生产厂都在提高早期强度和强度增进率以满足用户的需要。因此提高水泥早期强度已是近几十年在水泥质量方面取得的主要成果之一，也是今后的发展方向。

（5）混合材的作用和要求

现在人们对混合材的看法已有所了解，掺混合材的水泥量已普遍使用，欧州水泥标准已把它们与熟料等同起来，含量在6M.%以上都称为主要组分，5M.%以下的称为次要组分（石膏不包括在内）。例如，1992年M.•schmidt曾就水泥的功能对波兰水泥（PZ）、石灰石波特兰水泥（PKZ）、粉煤灰冶金水泥（FAHZ）和高炉水泥（HOZ）作了对比试验，结果得出：

①部分PKZ和FAHZ混凝土的需水量和泌水性明显低于PZ混凝土，尤其低标号PZ因磨得较粗更不如前两种水泥。

②水泥标准强度相同的混凝土28d龄期的强度一般没有什么差别，由于这些水泥的需水量低，所以混凝土强度有可能高于PZ混凝土。

③有关耐久性的指标如抗碳水性、渗深度、抗冻性等方面，PKZ和FAHZ与PZ和HOZ之间没有突质性的差别。

④抗硫酸盐性和抗氯化物渗透性方面，有些试验结果是PKZ和FAHZ都高于PZ。

从以上结果可以看出，多组分水泥的性能并不比波特兰水泥差，所以无论从建筑技术还是经济与环保观点来看，都要求今后应大力发展带非熟料组成的高级水泥，这种水泥的通用性强，具有较好的基本功能，价格/功能比值低，更受用户欢迎。

（6）对水泥均匀性与稳定性的要求

现在工业发达国家的水泥有一半以上用于输送混凝土，20%~30%用于混凝土制品工厂，也就是说有80%~90%的水泥是通过自动控制的连续或机械化生产线配制成混凝土的，一方面是大规模地生产，另一方面是对混凝土的质量要求越来越高，这就要求水泥不仅要有与使用目的相适应的质量，还要使这个质量均匀和稳定，尤其在使用功能方面如需水量、凝结硬化特性也要均匀和稳定，否则会给混凝土配制工作带来很多麻烦，并将影响混凝土含水量的稳定，影响和易性和混凝土的质量，为了保证水泥的均匀性，德国水泥标准规定各种水泥组分应混合

粉磨，标准也允许对某些组分分开粉磨然后再混合，这样就能保证水泥的质量，保持好水泥的均匀性和稳定性。

总之，水泥质量的好与坏，与混凝土的发展息息相关，水泥是大宗材料，对不同使用条件和目的也有一定的适用性，否则，混凝土工程的过早损坏，是对资源、能源的最大浪费。