基本概念必须重视

闻宝联

（北京砼享未来工程技术研究院，北京 100024）

前两期的专栏文章，重点强调对混凝土基本概念的理解，不理解基本概念和原理，就不能更好地主动去学习和应用。本想从本期更换主题，但几个学员的电话和咨询的问题使我觉得还是有必要再强调下基本概念与原理。

前几天，有几个学员不约而同都问到一个问题，不同种类水泥可否掺用？其中一个是因为现在掺合料很难买到，于是突发奇想，准备用库存的 32.5 水泥作掺合料，与 42.5 水泥或 52.5 掺用。另一个不知出于什么考虑想要混用水泥。

回答这个问题之前，我们先了解下水泥。

水泥生产过程分为三个阶段，即石灰质原料、粘土质原料以及少量的校正原料，经破碎或烘干后，按一定比例配合、磨细，并制备为成分合适、质量均匀的生料，称之为第一阶段：生料粉磨；然后将生料加入水泥窑中煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，称之为第二阶段：熟料煅烧；熟料加入适量的石膏，有时还加入一些混合材料，共同磨细为水泥，成为第三阶段：水泥粉磨。所以大家把水泥生产过程简称为：“两磨一烧”（见图 1）。

图1 水泥生产工艺

生料磨和水泥磨，长期以来主要采用球磨机进行粉磨，球磨机是依靠冲击和研磨作用来实现粉碎的，这种作用通过研磨体表面传递给物料颗粒使其粉碎，单一物料颗粒的受力是偶然性的，而大量能量消耗在研磨体之间以及研磨体与衬板之间的碰撞和磨损，粉磨效率是很低的。

助磨剂是提高水泥粉磨效率的一项重要途径，在粉磨过程中，为提高效率、节能降耗，要掺入助磨剂。水泥助磨剂是一种改善水泥粉磨效果和性能的化学添加剂，可以显著提高水泥台时产量、各龄期水泥强度，改善其流动性。水泥助磨剂能大幅度降低粉磨过程中形成的静电吸附包球现象，并可以降低粉磨过程中形成的超细颗粒的再次聚结趋势。水泥助磨剂也能显著改善水泥流动性，提高磨机的研磨效果和选粉机的选粉效率，从而降低粉磨能耗。使用助磨剂生产的水泥具有较低的压实聚结趋势，从而有利于水泥的装卸，并可减少水泥库的挂壁现象。

按使用时的状态，助磨剂可以分为：固体、液体和气体助磨剂。固体助磨剂有：硬脂酸盐类、胶体二氧化硅、胶体石墨、炭黑、粉煤灰、石膏等；液体助磨剂有：有机硅、三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、聚丙烯酸脂、聚酸盐等；气体助磨剂有：蒸汽状的极性物质以及非极性性物质等。按化学结构，助磨剂可以分为三类：聚合无机盐、聚合有机盐及复合化合物。

从以上可以看出，不同厂家的水泥原材料各不相同，即熟料各不相同、使用的助磨剂各不相同、掺合料种类和掺量各不相同，尤其现在各水泥厂水泥的组成并不公开，一旦混用不可避免地会使混凝土的工作性能、适应性发生突变，直接影响施工性能和工程质量。

举个例子，就像输血！免疫学的一条规律是抗原与其相对应的抗体可以发生特异性结合，形成抗原—抗体复合物，此种复合物在血浆中受补体（血型中另一种球蛋白）的作用下，抗原所在的红细胞可以发生溶解而出现溶血现象。因此，异型输血（即血型不相同间输血），供者与受者的红细胞可发生溶解，出现以溶血反应为主的输血反应，临床可见到畏寒发热、黄疸、肝脾肿大、血红蛋白尿、贫血等症状。因此，任何人输血前必需验血型，血型相同且相互配合者才能输血。

在外加剂选用中，很多细节还是必须要强调一下。比如膨胀剂，是内掺（计入胶凝材料总量）还是外掺（不计入胶凝材料）？

做混凝土的人都知道，混凝土硬化过程也是个收缩过程，难免产生裂缝，一旦开裂，又造成很多安全性和耐久性的隐患，因此，掺用膨胀剂是惯用的做法。我国膨胀剂有三种类型：硫铝酸钙类（如 UEA、AEA、PNC、FS、PPT 等）、氧化钙—硫铝酸钙类（如CEA）和氧化钙类。

现在的膨胀剂一般是双膨胀源：硫铝酸盐和氧化钙。下面公式是反应膨胀的机理，由此可以看出氧化钙与水生成氢氧化钙，体积膨胀，硫铝酸盐与氢氧化钙、硫酸钙和水又生成带 32 个结晶水的水化硫铝酸钙，也就是钙矾石，水泥水化物的一种。

既然硫铝酸盐有水化作用，产生水泥石，当然是内掺！即便是氧化钙，因为产生的氢氧化钙与粉煤灰或矿粉二次水化继续生成水泥石，都属于内掺。

另外，加了膨胀剂，更要加强养护，否则一样开裂，图 2 是加入膨胀剂后的混凝土与普通混凝土就养护制度不同，收缩量的一个对比。

图2 补偿收缩混凝土与普通混凝土的长度变化特性

从图 2 很清楚地看到，加了膨胀剂，只有长时间潮湿养护才会膨胀，养护不到位一样收缩！不要以为加了膨胀剂就万事大吉！

外加剂与水泥匹配选用也是非常关键的，需要特别注意。以前就经常发生外加剂换用产生的事故！高效减水剂突然用完，临时用减水率低些的普通外加剂提高掺量以达到同样的工作性能，结果混凝土发生严重的缓凝，最终被拆除；还有用高效减水剂替换普通减水剂，降低掺量，出机流动性满足要求，到现场后迅速失去流动性，造成质量事故。

搅拌站所用外加剂基本都是复合型的，包括减水组分、引气组分、缓凝组分、保塑组分等。每种水泥与某种外加剂都有适量的掺量范围。原本用高效减水剂的混凝土，改用普通减水剂后，为保障减水效果只能增大掺量，但这样一来，导致相应的引气组分加大、缓凝组分加大、保塑组分加大，出现严重缓凝、强度大幅度降低！反之，用高效减水剂降低掺量替换原来的普通外加剂，同样，由于掺量的降低，致使缓凝组分不足、引气组分和保塑组分不足，严重降低工作性能！

了解了这些基本的因素，才能在混凝土工程中活学活用，基本概念必须要了解！必须要深入了解！