從混凝土使用角度論水泥質量控制
從混凝土使用角度論水泥質量控制
現代建筑技術不斷發展，特別是預拌混凝土的不斷商品化，對混凝土的技術要求也越來越高。作為水泥生產企業，不斷了解混凝土使用過程的工作性能、不斷研究水泥質量對混凝土所起的作用、不斷分析水泥質量對混凝土性能產生的影響是非常有必要的。不但可以指導水泥生產，還可以進一步契合水泥生產企業與混凝土生產單位的質量、技術溝通。不斷滿足客戶要求，提高客戶滿意度。
從混凝土使用視角出發，水泥與外加劑的適應性是一個普遍性的問題，影響水泥與外加劑適應性的因素很多，近年來國內外科研人員在此方面的研究也較多，從水泥熟料的礦物組成（C3A含量等）、水泥細度、水泥顆粒級配、水泥顆粒球形度、水泥中堿含量、石膏的種類和含量、水泥中混合材的種類和摻量等方面進行了相對系統的研究。
作為水泥生產企業，水泥主要控制好以下幾個質量指標：凝結時間、強度、安定性、細度、水化熱、燒失量、不溶物、堿含量、流動度等指標。如果水泥本身存在某種品質缺陷時，就可能出現如下問題：水泥強度上下波動，會造成混凝土強度達不到設計要求；水泥與外加劑適應性問題突出，或流動性差，或坍落度大，致使無法施工，有時甚至在運輸途中發生凝固；水泥的體積安定性差，就會使混凝土發生膨脹性裂縫、結構出現變形；水泥因原料等因素造成的顏色差別，致使混凝土工程外觀顏色不一，影響美觀。水泥的細度指的是水泥粉磨的程度。水泥愈細水化速度愈快，水化完全，對水泥膠凝性質有效利用率就愈高；水泥的強度，特別是早期強度也愈高；還能改善混凝土的泌水性、和易性、粘結力等。但比表面積過大，水泥漿體要達到同樣的流動度，需水量就增多，將使硬化漿體因水分過多引起孔隙率增加而降低強度；為提高混凝土對水泥使用性能要求，水泥生產要控制合理細度。
從表1可見隨著比表面積的增加，水泥的早期、后期強度都有所增加，尤其在320m2/kg～400m2/kg范圍內，比表面積每增加20m2kg，強度平均增加1.5MPa～2MPa。比表面積在300m2/kg～380m2/kg范圍內，隨著比表面積每遞增20m2/kg，萘系減水劑的飽和摻量點遞增0.1%。比表面積在380m2/kg以內時，聚羧酸減水劑的飽和摻量增加不明顯，大于380m2/kg時，比表面積每遞增20m2/kg，聚羧酸減水劑的飽和摻量點約增加0.1%摻量。
隨著比表面積的增加，萘系減水劑配制凈漿的30min經時損失率有所波動，但是60min經時損失整體呈現增加趨勢；聚羧酸減水劑配制凈漿，在水泥比表面積380m2/kg以后，盡管外加劑摻量提高，凈漿返大現象趨弱。
針對上述試驗結果，比表面積宜控制在340m2/kg～380m2/kg范圍內。堿含量對混凝土質量及水泥與外加劑的適應性有重要的影響，水泥中過量堿的存在會使水泥漿體的塑化效果變差，流動性的經時損失變大。從表2可知，總體水泥28d強度隨堿含量升高呈現下降趨勢。因為隨著水泥中堿含量的增大，減水劑的塑化效果逐步變差（增加減水劑的摻量）；較高堿含量的水泥對聚羧酸減水劑的影響可能要大于其對萘系減水劑的影響。所以綜合考慮水泥強度及水泥與減水劑的適應性，堿含量不宜超過0.8%，對聚羧酸減水劑而言，堿含量可盡量再低一些，盡量不超0.7%。
在水泥熟料礦物當中，C3A的水化速度是最快的，它在水化作用時，能離解出Al3+，使水化物形成的膠體溶液發生凝聚。當加入石膏以后，可以和C3A很快化合，生成硫鋁酸鈣晶體，使凝結時間延緩。在石膏摻量過高時，C3A電離出的Al3+雖然很快消失，但是硫酸鈣電離出來的Ca2＋又起凝結作用，同樣產生促凝作用，生成硫鋁酸鈣，產生體積膨脹，會使已硬化的水泥石強度降低，甚至使構件開裂。因此，在粉磨水泥時要控制石膏的摻加量。從表3可知，水泥中SO3含量從1.8%～2.8%范圍內，凝結時間未體現規律性變化，在3.0%～3.4%，凝結時間有一定延長，但總體幅度不大，約10min～20min。隨著SO3含量的增加，3d及28d強度總體略呈增加趨勢，但幅度較小。從混凝土適應性試驗分析中得出：使用萘系減水劑時，隨著SO3含量的不斷增加，減水劑的飽和摻量變化不明顯，初始擴展度變化不大，經時損失率總體變小。使用聚羧酸系減水劑時，隨著SO3含量的不斷增加，減水劑的飽和摻量整體呈現下降趨勢，在同一摻量下，凈漿呈現初始擴展趨小變化，經時均出現返大現象。綜合考慮水泥強度、凝結時間及水泥及減水劑的適應性：水泥中SO3含量可控制在2.2%～2.8%之間。除上述水泥比表面積、R2O、SO3對混凝土質量有直接影響外，其它品質指標對混凝土質量也有影響：水泥需水量易引起混凝土強度變化，影響混凝土耐久性、和易性；水泥強度波動過大，則容易造成混凝土強度不合格；水泥粉磨工藝和顆粒分布等對混凝土質量也有明顯影響。從混凝土使用角度，需進一步實驗和研究，控制好水泥質量。
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