水泥各种指标对混凝土性能的影响

浅析水泥性能指标对水泥混凝土的影响

摘 要：在水利工程建设项目中，水工混凝土工程是一项较为复杂、工程量较大的项目，其对技术具有极为标准化的要求，因此在实际作业过程中，其需要全面考虑整项工程的管理、经济、技术等多方面的因素要求。其中，水泥作为混凝土中的一个重要组成部分，其本身的技术性指标对水工混凝土工程也会产生一定的影响。本文主要在此前提下，就水泥中主要指标对水工混凝土性能的主要影响进行了一定的分析与探讨，旨在一定程度上为水利工程建设的发展奠定良好的基础。

关键词：水泥指标；水工混凝土性能

引 言

目前，随着我国社会经济的不断发展和科学技术的不断进步，我国的水利工程建设在一定程度上已得到了迅速地发展。其中，在整个工程建设项目中，混凝土作为其中用途较广、用量较大的一种建筑材料，其已逐渐发挥出优越的作用。在现代社会的发展中，随着人们生活水平的不断提升，人们对相应工程的质量也已提出了更高的要求，而在水工混凝土工程项目中，加强对混凝土质量的管理则显得至关重要。通常情况下，强度较高的水泥其质量也会比较高，但是对于水泥本身来说，其所展现出的各项不同指标对水工混凝土性能也会产生不同的影响。在新形势下，探讨水泥各项指标对水工混凝土性能的影响则对整个水利工程项目具有指导性的意义。

1、水泥主要指标对水工混凝土性能的影响

为了进一步加强人们对水工混凝土性能的认识与了解，下面主要从水泥的物理性能、矿物组成等几个方面中来探讨了其对水工混凝土性能的影响。

1.1水泥细度的影响 水泥细度主要是指水泥颗粒总体的粗细程度，一般情况下，水泥颗粒越细，与水发生反应的表面积就越大，因而水化反应速度较快，而且其早期强度也越高，但是其在空气中硬化收缩性较大，成本也较高，如水泥颗粒过粗则不利于水泥活性的发挥。由此可见，在水工混凝土工程项目中，并不是水泥越细就越好，如若水泥过细，其则会增大水泥的需水量、降低水泥的强度。此外，在水工混凝土工程项目中，水泥粉磨的粗细程度以及水泥的颗粒级配、颗粒的形状对水泥活性的充分发挥都会对水工混凝土性能造成一定的影响。例如，对于水泥的粉磨细度来说，其与水工混凝土的时间、强度、水化放热速度等性能都具有紧密地联系。因此，为了有效地保障水工混凝土的性能，相关人员首先需把握好水泥的细度问题，以在最大程度上实现最大化的工程质量效益。

水泥及掺合料对混凝土强度的影响

随着我国大规模建设基础设施，水泥混凝土研究与应用技术得到较快发展。而掺合料是现代混凝土必不可少的重要组成之一，开发新型高效的掺合料以满足现代混凝土的发展与需求，已成为水泥混凝土研究的一个重要内容。本文主要对水泥及掺合料对混凝土强度的影响进行了分析探讨。

一、水泥

1、硅酸盐水泥熟料

凡由硅酸盐水泥熟料，6%—15%混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥。掺活性混合材料的，最大掺量不超过15%，其中允许用不超过水泥含量5%的窑灰或不超过水泥质量20%的非活性混合材料代替。

水泥的质量取决于水泥熟料的质量，水泥熟料的质量，取决于各熟料成份之间的比例。熟料的化学成分如下：

硅酸三钙 C3S 含量37%—60%

硅酸二钙 C2S 含量15%—37%

铝酸三钙 C3A 含量7%—15%

铁铝酸四钙 C4AF 含量10%—18%

各种熟料矿物成分：单独与水作用时，表现出来的特性：

混凝土硬化速度：C3A最快，C3S、C4AF较快C2S较慢

强度：C3S最高，C2S早期强度低，后期强度高C3A、C4AF强度低

28天水化放热：C3A最大，C3S大，C4AF中等，C2S较小

一般情况下C3S含量的多少，代表着一个水泥厂的生产水平，也代表着水泥质量的好坏。一般情况下C3S在最初28天内，对水泥强度起决定性作用，C2S在大约28天之后才发挥作用，大约1年之后与C3S的作用相等，C3A在1—3天或稍长时间，对水泥强度起有宜作用，以后可能使水泥石的强度降低。

不同厂家、不同原料、不同工艺，其水泥熟料的成分比例都不一样，因而其反应的快慢、放热以及强度也就不一样。

2、石膏在水泥中的作用

一般水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法施工，掺加适量的石膏（大约3%），可调节凝结时间，同时提高早期强度，降低干缩。一般认为C3A在石膏、石灰的饱和溶液中反应生成溶解度极低的钙矾石，这些凌柱状的小晶体长在水泥的表面上，成为一层薄膜，封闭水泥组分的表面，阻止水分子及离子扩散，从而延缓了水泥颗粒特别是C3A的继续水化。以后随着扩散作用的继续进行，在C3A的表面又生成钙钒石，由于固体体积达到一定程度，结晶压力而使钙矾石破裂，使水化继续进行。

影响水泥混凝土强度的因素分析

1.混凝土配合比设计

传统的混凝土配合比设计方法，是以采用标准试验方法所得的经过28d期龄标准养护的抗压强度为依据来设计和调整混凝土配合比，这种方法存在着试配周期长、不能适应材料变化和现代快速施工的需要等缺点。为了解决这个问题，试验室可采用早期推定混凝土强度进行快速配制的方法，即通过检测水泥3d强度值来推算水泥28d的强度值，具体为按公式，来推测出混凝土28d的强度值。

1.1水灰比的确定

根据水灰比定律可知，在材料品种相同的条件下，混凝土的强度随着水灰比的增大而降低，其变化规律呈曲线关系，而混凝土强度与水灰比的变化规律呈直线关系。在关系曲线未建立之前，可以采用《凝土配合比设计技术规定》JGJ

55-2011（以下簡称《规定》）提供的公式 进行初步计算，该式中的回归系数A和B随所用材料的品种及质量不同而异，在试验条件许可的情况下，应结合工程实际使用的材料通过试验求出；当缺乏试验条件时，可参照《规定》中的有关数据：碎石混凝土A取0.46，B取0.48；卵石混凝土，A取0.07，B取0.33。为水泥28d抗压强度实测值。

1.2单位用水量的确定

单位用水量的选取通常参照《规定》进行，即根据混凝土的坍落度、粗骨料的品种以及粗细骨料的最大粒径确定。只有水灰比w/C，坍落度按l0～30mm、35～50mm、55～70mm、75～90mm的顺序每调一档，用水量应增加l0kg/m3 左右；

1.3重量法表示混凝土配合比的设计结果

《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2011（以下简称《规范》）规定，工地现场混凝土拌和均采用实物过磅计量。在《规定》中，混凝土拌合物假定密度的范围为2350～2450kg/m3。为了设计操作的统一性，不同强度等级均取混凝土拌合物的假定密度为2400kg/m3 进行计算。经过对混凝土密度的大量试验统计分析，发现在一定范围内混凝土的表观密度随着强度等级的升高而增大，除C10混凝土之外，基本在2450kg/m以上。因此，将高于C10的混凝土拌合物的假定密度调整为2450kg/m3，基本上满足混凝土表观密度假定计算值与实测值之差的绝对值不超过假定计算值的2%的要求，同时使重量和体积相吻合。在自拌混凝土中考虑到施工成本的问题一般公路和铁路项目都将低标号混凝土拌合物的假定密度调整为2350～2380kg/m3。其中假定密度调整为2380 kg/m的C30泵送混凝土为最。

探讨水泥性能对混凝土的影响

摘要：水泥是混凝土材料的重要组成部分，水泥性能优劣影响着混凝土质量，必须引起格外重视。水泥的性能与混凝土性能存在密切关系，水泥中矿物组成、细度、含碱量、凝结时间、需水量以及其与外加剂的适应性等，都会影响到混凝土质量，因此在应用水泥时，必须考虑到其特点，根据混凝土性能需求选择合适的水泥类型。

关键词：水泥性能；混凝土；影响

混凝土中水泥是充当胶凝材料的重要组成部分，对混凝土结构的稳定性与可靠性具有重要作用，为了保证混凝土集料胶结整体的可靠，必须做好水泥性能的分析。水泥的性能比较复杂，其中矿物组成部分、水泥细度、含碱量、凝结时间等各项指标的变化，都会对混凝土胶结质量产生影响，为此需要格外重视水泥性能对混凝土性能的影响，优化其各项性能，提升混凝土的稳定性。

1、水泥矿物组成的影响

水泥材料的种类众多，目前比较常用的普通水泥中硅酸盐水泥一般由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙组成。在硅酸盐水泥中，四种矿物成分的比例不同，会对混凝土产生不同影响[1]。比如铝酸三钙在混凝土早期胶结强度中有良好的作用，但其水化热要高于其他矿物水化热，而混凝土材料制作中需要尽可能维持较低的水化热，若铝酸三钙含量过高，则可能导致混凝土由于温度收缩、干燥收缩而开裂。

2、水泥细度的影响

水泥细度同样会对混凝土产生影响，水泥是一种粉状水硬性无机凝胶材料，在粉磨条件下，水泥细度越高，细颗粒越多，就越容易提升水化速率，能够为混凝土早期强度提供良好条件。但在实际应用中，若水泥粒径低于1μm，则不利于混凝土后期强度增加，因此需要引起格外重视[2]。水泥中粗颗粒减少会促使未水化颗粒随之减少，不利于混凝土的长期性能。而水泥比表面积增加，会降低其与高效减水剂的适应性，从而增加混凝土生产中水泥使用量，不仅会影响混凝土质量，也容易增加施工成本。

3、水泥含碱量的影响

水泥含碱量主要影响水泥的抗裂性能，在相同水化率条件下，低碱水泥具有良好的抗裂性能，可以保证混凝土的稳定性与可靠性。水泥中过高的含碱量容易促进混凝土收缩裂缝生成，容易造成混凝土结构劣化，因此必须严格控制水泥含碱量。在水泥的实际应用中碱-骨料的反应需要有足够的含碱量，因此为了保证混凝土生产的顺利，必须确保足够含碱量、足够数量活性骨料、足够的水参与反应，在这一过程中，水泥含碱量不能过低，而应该结合实际需求进行调整，在条件允许情况下，将含碱量限定在最小[3]。