商品混凝土工作性能对水泥性能的要求探讨
2021-11-21赵建刚孔明朱非力
赵建刚，孔明，朱非力
（云南齐力建设集团泸西县齐力商品混凝土有限公司 云南 红河 652400）
0 引言
自从波兰特水泥出现以来，水泥混凝土已成为当今世界最主要的建筑材料之一。随着科学技术的不断发展，建筑水泥生产工艺及技术日新月异，同时对混凝土性能提出了各种新的更高的要求。但是由于一些水泥技术在带来资源和能源效益的同时，也对水泥技术使用性能即混凝土的性能产生了一些负面影响，比如为了迎合施工单位加快施工进度的要求，片面追求水泥的早强和高强，容易造成混凝土开裂耐久性差等负面影响。因此作为混凝土工作者，有必要了解当代商品混凝土对水泥性能的要求及如何正确评价水泥这一混凝土重要组成材料的质量优劣。
1 水泥对混凝土工作性能的影响
混凝土的工作性能是关系到混凝土可施工性、均匀性及后期性能发展的重要指标，是指新拌混凝土拌合料在拌合、运输、浇筑、振捣过程中，在自重力或机械力的作用下，能够均匀、密实填满模板空间，不产生泌水，离析和分层的性能。混凝土的工作性是一项综合指标，它包括流动性、粘聚性、可塑性和保水性4 个方面。工作性能的差异使混凝土出现蜂窝、麻面、分层等危害，甚至使混凝土强度无法达到设计的其他性能（如强度和耐久性要求） 影响主要体现在如下方面：
1.1 水泥的矿物组成和矿物形态
水泥的矿物组成和矿物形态，直接影响到水泥水化硬化的过程和对外加剂的吸附。因此，混凝土的工作性能有重要的影响，特别是塌落度损失和水泥与外加剂的相容性。
混凝土塌落度的损失主要因为水泥水化消耗自由水，并产生水化产物相互搭接，使新拌混凝土黏度增大。水泥熟料矿物中，C3A 水化最快，若没有合适的调凝组合，C3A 很快生产片状的水化铝酸四钙，导致新拌混凝土浆体很快丧失流动性。同时C3S 含量高，水泥水化也很快，其水化程度直接影响浆体的凝结硬化。因此熟料中C3A和C3S 含量高的水泥，特别是C3A 高的水泥，易造成混凝土塌落度损失大，需要相应的调整措施来保持塌落度。
水泥对外加剂的相容性与其对外加剂的吸附量有关，外加剂主要被吸附在水泥水化产物的表面，以此凡是水化快和产生的水化产物表面积大的水泥熟料矿物，吸附的外加剂就多，与外加剂的相容性就差，因此C3A、C3S 含量高的水泥对外加剂的吸附较大，表现在混凝土的工作性上往往是初始塌落度低或塌落度损失大，矿物组成比例类似的水泥，因其矿物晶形结构形态及其固溶的不同微量的氧化物直接影响其活性，也会导致混凝土工作性有不同的表现。如斜方晶体的C3A 比立方晶体的C3A 水化速度难以控制，更易导致混凝土丧失工作性。因此与水泥供应商不仅是依标准验收，应更深的与水泥企业做好技术沟通，针对性地解决问题。
1.2 硫酸盐含量和类型的影响
C3A 是影响混凝土塌落度损失和水泥与外加剂相容性的关键因素。C3A 与水接触30 秒内就开始大量反应，水化速度太快，导致混凝土快凝，丧失工作性。因此需要加入调凝剂，硫酸盐（石膏）以调节C3A 的水化，保证混凝土的工作性。
在无石膏时，C3A 与水反应迅速，生成片状的水化铝酸四钙：C4AH11
1.3 碱（可溶性碱）的影响
水泥中的碱，部分固溶到熟料矿物中，部分以可溶性碱的形成存在。可溶性碱度水泥水化有促进作用，对混凝土的工作性和强度都产生影响，碱使水泥流动度减小，碱越高，流动度越小。从混凝土工作性能看，可溶性碱由于加快水泥的水化反应，从而导致混凝土需水量大，塌落度降低，塌落度经时损失加快。同时在实际使用中，如果有碱集料反应风险，需要控制混凝土中的碱含量，必须考虑选购低碱水泥。
1.4 水泥混合材种类和掺量
在水泥粉磨阶段加入的粉煤灰、矿渣、石灰石等混合材，与在混凝土配制过程中加入的矿粉、粉煤灰等，对混凝土性能的影响有着基本一致的规律。但也有不同之处：一是混合材与掺合料质量上有着不同的标准要求，因此对混凝土的性能也有着差别；二是混合材与熟料易磨性不同，在共同粉磨过程中，增大了水泥颗粒分布的连续性，改善了水泥颗粒级配，从而减少需水量，有利于改善混凝土的流动性。从水化反应讲，混合材的反应为潜在的水化反应和火山灰反应，其活性低于水泥矿物颗粒，因此利于改善混凝土的流动性，常见混合材对混凝土工作性能的影响为;
（1） 矿渣或矿粉：含此类混合材的水泥，有利于改善混凝土的流动性，减少塌落度损失，但与其他混合材水泥相比，更容易导致混凝土泌水。
（2） 粉煤灰：由于其本身品质差异大，对混凝土性能影响也有不同。优质的粉煤灰，由于具有球形颗粒形貌，有滚珠效应，导致浆体中用于流动的自由水较多，混凝土的塌落度就增大。而质量差的粉煤灰，如C 含量超过5%，由于碳对水水和外加剂的吸附，会导致混凝土塌落度降低，并加大了塌落度的损失。
（3） 石灰石：由于其价廉，越来越多被水泥厂家作为惰性填充料混合材加到水泥中。仅从混凝土工作考虑，由于石灰石容易磨细，其颗粒形状好，需水量小，对改善混凝土的流动性和黏聚性是有利的影响。
（4） 其他火山灰材料：火山灰有较大的比表面积，导致混凝土需水量大，同样用水量的混凝土其塌落度降低，经时损失增大。
1.5 水泥细度和粒径分布影响
水泥细度越细，则标准稠度用水量越大，表现在混凝土中即为达到想他的用水量，塌落度减少，流动度减小，水泥的颗粒级配对水泥的需水量也有较大的影响颗粒集中的水泥，堆积体积中空隙大，需水量大，而连续级配的水泥，形成紧密堆积，空隙小，需水量小，有助于提高混凝土的流动性。闭路磨比开路磨粉磨效率高。但颗粒分布变窄，导致混凝土工作性损失大。混合材掺入的共同粉磨，在一定程度上对颗粒级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 水泥的陈化时间
水泥的陈化时间关系到水泥的出厂温度，从而影响到混凝土工作性能。陈化时间短的水泥，特别是在夏季，出厂温度高，容易导致混凝土需水量大，塌落度损失大，这一方面许多拌合站容易忽略而导致相关质量事故发生。
2 从混凝土工作性能的角度看优质水泥
GB175 规定的技术需求是水泥基本性能和品质的保证，它不是优质水泥的标准。水泥并不是一个最终产品，它是混凝土的一个组成材料，因此其品质的优劣关键在于使用性能，也就是作为混凝土材料性能的表现，从混凝土工作性能的角度，从以上分析可以看出，优质水泥不仅仅只是达到国家标准，而且应满足如下性能：
（1） 产品的稳定性：水泥品质的波动不仅给混凝土生产造成很大的调整困难，使混凝土的工作性能也带来很大的波动，而且由于水泥品质的波动需要提高富余系数以保证混凝土的性能，因此也造成浪费，导致成本上升。好的水泥不仅需要各种性能指标满足使用要求，而且需要各种性能指标具有一定的稳定性，水泥进厂时除程序进行验收、取样、复检外，建议对一些关键性的指标建立跟踪曲线，以及时了解产品品质的稳定性。
（2） 水泥的性能指标：水泥产品的品质性能指标，不仅仅是GB175 所规定的应更深层次的针对混凝土性能的要求对水泥提出更全更深的品质要求。如水泥进厂温度、标准稠度用水量等等，只有这样，才能更好的控制混凝土的工作性能及相关性能。
（3） 掌握更为全面的水泥性能指标；时常与水泥供应商进行技术对和现场了解，是事先对水泥质量进行控制的关键手段。进一步了解厂家的原燃材料情况，生产工艺情况，半城品、成品的化学成分及矿物组成情况是保证获得较好使用性能水泥的关键，只有深入和长久的了解这些决定水泥品质的因素，才会获得较好性能的优质水泥。
3 结语
从上述可以看出，从混凝土工作性能角度对水泥的性能要求可以归结为：
（1） 产品稳定性好。
（2） 水泥熟料具有合理的矿物组成。
（3） 颗粒分布及比表面积合理。
（4） 有较好的生产工艺及装备，能满足陈化时厂、水泥出厂温度等性能的要求。
（5） 与外加剂有良好及稳定的相容性。
（6） 较为合理及稳定的标准稠度用水量。
