水泥细度对水泥水化及混凝土早期开裂影响分析

王永金

(贵州省交通科学研究院股份有限公司)

1 引 言

随着新技术的不断创新，目前，我国水泥工业技术正处于不断发展的状态，水泥细度也在不断的变化。近年来，我国多次对水泥的比表面积进行相应的调节，增加了其相应的抗压强度，从而提高了水泥的强度要求。从经济利益出发，生产厂家为了更好地满足水泥等级要求，普遍提高了水泥的细度。由于水泥比表面积的规格是小于350 m2/kg，而在实际的工程中，并没有严格按照相应的施工指南和验收标准进行加工制作，从而使得混凝土在投入使用中不能达到经久耐用的标准。其主要原因是由水泥过细而造成的。水泥过细也对水泥水化和混凝土早期收缩与开裂也具有一定的影响。因此，改变水泥的细度是实现混凝土长期性和耐久性的重点工作。

2 实验原材料及方法

首先，根据不同性质的水泥的细度进行实验，如硅酸盐水泥，根据不同的比例将孰料与二水石膏搅拌均匀，并对其进行磨细。其次是采用模数达到2.9 的细集材料，如中砂。它的的表观密度为2.64 g/cm3，而其中含泥量则占总量的1.4%。而粗集料是由石灰石碾压而成的碎石子，其含泥量则为0.3%。在实验中，按3∶7 的比例将5 ～10 mm 和10 ～20 mm 两种粒径的石灰石进行混合使用。对其减水剂主要采用市面上在售的萘系高效减水剂，气减水率可达到28%，在实验中，掺入其占水泥的相应的质量分数。

针对测定的方法而言，主要有以下几点:

(1)水化热的测定。水化热的测定是通过相关的微量热仪测定方式而进行相应的测定，结合国内外先进的测定技术，将微量热仪置于实验室中，其实验室的温度主要在(20 ±2)℃，在其实验前将室内恒温至少4 h，当微量热仪各个通道曲线相对稳定后开始相关的实验。主要过程为将水灰比为0.4 的水泥净浆快速搅拌至均匀为止，与此同时，将对比式样放入其中，在实验的前后取其相应的始末基线，其前提是要在在规定时间范围内对其基线进行设定。由此可以得出相应的结论，如:初始基线和结束基线之间对应的热流值可得到相应的水化放热速率，而其两者间的热流图积分即可得到水化热。

(2)混凝土早期收缩。以《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》作为早期收缩变形的依据，利用非接触式激光位移传感器进行相应的测试。具体过程如下:将适量的润滑油涂抹于试模内，在铺两层塑料的薄膜，并涂一层润滑油在试模与薄膜之间，并将混凝土的拌和物浇注至试模内，其主要占试模的1/2，且将试模进行上下震动，然后对其安装反射靶，将试模内填满并再次震动、抹平，最后带入恒温室内，半小时后，计算机将对其进行数据采集，每组的实验时间要达到24 h。

(3)混凝土早期开裂。主要采用集中约束平板装置对混凝土进行早期开裂实验。实验的风速、温度和湿度分别为8 m/s，(20 ±2)℃，(60 ±5)%.将拌匀的混凝土置入模具当中，振实抹平后将其置于测试地点，将风扇开启。利用圆盘模具测定混凝土的水分蒸发速率，其大小最好为直径200 mm，高30 mm。经过6 h 后，对其进行水分损失的称量，并测量裂缝的宽度，估测其平均宽度，并用钢尺对裂缝的长度进行测量，采用相关的公式对裂缝的面积进行相应的计算。

(4)实验中原材料的配合比例主要是通过调整相应的减水剂在原材料经过混合后的混合材料中的掺量，使得混凝土的坍落度维持在规定的范围以内，因此，充分说明配合比在实验中是十分重要的。

3 实验结果分析

(1)针对细度对水泥水化的影响，随着细度的不断增加，其水泥的水化热则呈递减的趋势，例如，当细度为275、337、385、410 m2/kg 时，则水泥的水化热在整体上有明显的变化，其对应以上细度，分别递减为206.3、226.2、240.0、248.5 J/g，而水化热的最低值与其最高值之间的差值为18.7%。其中，水化放热速率随水泥的细度的变化产生对应的变化，也就是说水泥的细度对水化放热速率具有一定的影响。并且由于水泥的细度不同，使得在不同时间下放热峰值有所不同，其水化放热速率也会受到其变化而变化。但是，当水热化放热峰值达到相对稳定的时候，水化放热速率也就慢慢地缓慢下来，最后处于稳定状况，对此不再发生其他反应。总体说来，随着细度的变化，水化放热速率和放热峰值就会随之而改变，而放热峰值随着细度的变化，在出现的时间上有一定的调整。相应的研究表明:水化放热速率受水泥细度影响较大，从相关的化学角度考虑，当参与反应的物体的表面积越大，那么发生反应的速率就会随着物体面积的加大而不断加快。也就说明，当水泥细度加大，其比表面积也就相应地发生变化，其与水的接触面积也就不断增加，从而使得水化放热峰值在时间上有所提前。

(2)水泥细度对混凝土早期的收缩影响，在很大的程度上，水泥的比表面积的加大，会直接影响混凝土的早期收缩，使得混凝土的质量受到一定的影响。从时间上来看，在开始的2 ～10 h 范围内，混凝土的收缩速度快速增加，又尤其是在水泥细度对应下的比表面积较大的混凝土表现较为突出，而在之后的10 ～24 间，其速度相对减缓，从大体上说，前十小时内的收缩量所占比例较大，其主要原因是由于水泥的比表面积而形成的。

(3)细度对早期开裂的影响。随着水泥细度的增加，使得其水分蒸发较慢，这种情况的产生主要是由比表面积过大而导致的，比表面积大的水泥混凝土，其早期开裂的裂缝细而不通，反之，水泥混凝土比表面积小的，其裂缝宽且相互连通。从而使水分蒸发受到很大的影响，这就充分说明水泥的细度在整个环节中对水泥水化和早期收缩具有很大的影响。

4 结束语

水泥细度对其水热化、水化放热速度、水化热峰值具有很大的影响，并且相应的新拌混凝土早期收缩随之而增大，影响了单位裂缝的面积和水分蒸发速度。

［1］王冲，张洪波，杨长辉等.水泥细度对水泥水化及混凝土早期开裂影响［J］.建筑材料学报，2013，16(5):853－857.

［2］李芳香.材料性能对混凝土早期裂缝的影响［J］.城市建设理论研究(电子版)，2013，(6).

［3］邓天明.水泥石的孔结构与干燥收缩的关系［D］.重庆大学，2013.