王明軍 羅曄

（河南省科學(xué)院質(zhì)量檢測與分析測試研究中心，鄭州450002）

淺談混凝土對水泥質(zhì)量的要求

王明軍 羅曄

（河南省科學(xué)院質(zhì)量檢測與分析測試研究中心，鄭州450002）

0 前言

當(dāng)今，水泥市場競爭激烈，因此，水泥生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)了解一些混凝土方面的知識；有條件的企業(yè)還應(yīng)設(shè)立混凝土試驗室，借以了解本廠水泥與混凝土的適應(yīng)性，進(jìn)而指導(dǎo)用戶用好本廠水泥，促進(jìn)與客戶的友好關(guān)系和穩(wěn)定市場占有率。

本文結(jié)合混凝土的技術(shù)要求、國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)規(guī)范，對水泥質(zhì)量總要求作一介紹。旨在幫助企業(yè)全面地理解水泥質(zhì)量的含義，提高水泥質(zhì)量的控制水平，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。

1 混凝土的主要技術(shù)要求是水泥質(zhì)量控制的最終目標(biāo)

1.1 混凝土的主要技術(shù)要求

混凝土的主要技術(shù)要求是混凝土拌合物的和易性、混凝土的強(qiáng)度和耐久性。

和易性是混凝土施工操作的技術(shù)要求，它包括流動性、粘聚性、保水性三個方面內(nèi)容；強(qiáng)度是混凝土使用價值中最重要的技術(shù)性能，它包括抗壓、抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度等；耐久性是混凝土長期抵抗周圍環(huán)境各種因素作用的能力，它包括抗凍、抗?jié)B、抗腐蝕、抗碳化等能力。

1.2 水泥質(zhì)量必須全面滿足混凝土的技術(shù)要求

水泥是混凝土中的一種重要組份材料，對建筑物或混凝土而言，它不是一個具有使用功能的產(chǎn)品。水泥必備性能中的任一質(zhì)量缺陷，都將影響建筑物或混凝土使用價值的實(shí)現(xiàn)。水泥各項指標(biāo)檢測符合水泥國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，也不一定完全保證建筑物或混凝土的質(zhì)量符合要求。這是因為水泥的實(shí)物質(zhì)量檢測方法與實(shí)際施工操作方法存在較大差異；水泥標(biāo)準(zhǔn)對水泥的適應(yīng)性、維修性也沒有強(qiáng)制性的要求；試驗方法本身也有欠缺和不足。在施工過程中，經(jīng)常會遇到混凝土拌和物過干，流動度和塑性達(dá)不到施工要求；增大水灰比后，拌和物又出現(xiàn)流漿、泌水、凝結(jié)緩慢等問題；在混凝土凝固后，出現(xiàn)表面脫皮、起砂、裂紋和內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度下降等不良現(xiàn)象。排除混凝土配比、施工、養(yǎng)護(hù)的因素外，水泥質(zhì)量沒有全面地滿足混凝土技術(shù)要求是一個重要原因。在水泥市場激烈競爭的形勢下，水泥企業(yè)有必要將水泥的質(zhì)量提高到滿足用戶的各項要求上來，不能只求滿足水泥國家標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣，企業(yè)才會永遠(yuǎn)立于不敗之地。

2 水泥質(zhì)量的總要求

水泥質(zhì)量的總要求是指水泥的可用性、可靠性、安全性、適應(yīng)性和可維修性。

2.1 可用性

可用性是指水泥各項基本性能必須全部達(dá)到國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)要求。

（1）各齡期抗折、抗壓強(qiáng)度必須合格。

（2）安定性必須合格。

（3）初凝和終凝時間應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）水泥細(xì)度。P·I、P·II、P·O水泥比表面積不小于300m2/kg；P·S·A、P·S·B、P·P、P·F、P·C水泥80μm方孔篩篩余不大于10%或45μm方孔篩篩余不大于30%。

細(xì)度過細(xì)，會造成水泥需水量增大，水化熱高，凝結(jié)硬化快；細(xì)度過粗，會造成水泥凝結(jié)時間長，早期強(qiáng)度低，水泥保水性差等問題。

（5）水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與水泥膠砂流動度。

2.2 可靠性

可靠性是指水泥標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)規(guī)范對水泥質(zhì)量保證程度的要求。

水泥強(qiáng)度具有時效性，為了保證水泥存放一段時間后，強(qiáng)度不低于標(biāo)準(zhǔn)要求，出廠水泥也要留有足夠的富裕強(qiáng)度；同時水泥在批量生產(chǎn)過程中，質(zhì)量會出現(xiàn)一定的波動，為了保證大體積混凝土整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度均勻，水泥應(yīng)有良好的均勻性；水泥檢驗及包裝質(zhì)量客觀上存在一定的誤差，為保證混凝土配比的準(zhǔn)確性，應(yīng)把誤差控制在計量允許的范圍內(nèi)。水泥可靠性具體要求如下：

（1）出廠水泥合格率100%。

（2）出廠水泥28d抗壓強(qiáng)度富裕強(qiáng)度合格率100%。出廠28d抗壓富裕強(qiáng)度通用硅酸鹽水泥為不小于2.0MPa；白水泥為不小于1.0MPa；中、低熱水泥為不小于1.0MPa；道路水泥為不小于2.5 MPa；鋼渣水泥為不小于2.5MPa。

（3）通用硅酸鹽水泥，每袋凈含量為50kg，且應(yīng)不少于標(biāo)志質(zhì)量的99%；隨機(jī)抽取20袋總質(zhì)量（含包裝袋）不應(yīng)少于1000kg。

（4）水泥生產(chǎn)企業(yè)28d抗壓強(qiáng)度控制值≥水泥國家標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)定值+富裕強(qiáng)度+3S（S為該等級出廠水泥強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差）。

（5）28d抗壓強(qiáng)度月（或一個統(tǒng)計期）平均變異系數(shù)（Cv）目標(biāo)值不大于4.1%。

（6）同等級出廠水泥均勻性試驗的28d抗壓強(qiáng)度變異系數(shù)（Cv）目標(biāo)值不大于3.0%。

（7）水泥熟料28d抗壓強(qiáng)度的最低要求不能小于48.0MPa。

2.3 安全性

安全性是指水泥在長期水化過程中，必須保證硬化混凝土不受傷害。

在水泥的礦物組成中，含有少量的有害物質(zhì)。一定量的有害物質(zhì)在水分的長期作用下，能給已硬化的混凝土造成膨脹、碳化、鋼筋銹蝕等傷害。國家標(biāo)準(zhǔn)對水泥中的有害物質(zhì)含量有以下規(guī)定。

（1）水泥熟料的fCaO含量：回轉(zhuǎn)窯≤1.5%；立窯≤3.0%。水泥安定性檢驗必須合格。

（2）水泥中氧化鎂（MgO）含量：P·I、P·II、P·O水泥中MgO含量不大于5.0%，若經(jīng)壓蒸安定性檢驗合格，可以放寬至6.0%。P·S·A、P·P、P·F、P·C水泥中MgO含量不大于6.0%，若大于6.0%時，應(yīng)進(jìn)行壓蒸安定性檢驗并合格。P·S·B水泥無要求。

（3）水泥中三氧化硫（SO3）含量：P·I、P·II、P·O、P·.F、P·C水泥中SO3含量不大于3.5%；P·S·A、P· S·B水泥中SO3含量不大于4.0%。

（4）水泥的燒失量：P·I水泥不大于3.0%；P·II水泥不大于3.5%；P·O水泥不大于5.0%。

（5）硅酸鹽水泥中的不溶物：P·I水泥不大于0.75%；P·II水泥不大于1.50%；

（6）水泥中的堿含量：水泥中的堿含量以Na2O+0.658K2O的計算值表示。若使用活性骨料，用戶要求低堿水泥時，堿含量應(yīng)不大于0.60%或由供需雙方商定。

（7）水泥中氯離子含量：水泥中氯離子含量，應(yīng)小于或等于0.06%。當(dāng)用戶有更低要求時，該指標(biāo)由買賣雙方協(xié)商確定。

2.4 適應(yīng)性

適應(yīng)性是指水泥適應(yīng)混凝土及其組分材料的能力。

2.4.1 水泥與混凝土拌合物和易性的適應(yīng)性

和易性是混凝土拌合物便于施工操作，保證澆注質(zhì)量的技術(shù)性質(zhì)。水泥的需水性是影響和易性的重要因素。需水性大的水泥，按常規(guī)水灰比加水，拌合物的流動性達(dá)不到施工要求；增大水灰比后，拌合物的粘聚性和保水性變差。水泥漿在滿足混凝土拌合物流動性要求的前提下，水灰比愈小，適應(yīng)性愈好。為了保證水泥與混凝土拌合物和易性的適應(yīng)能力，應(yīng)將水泥凈漿的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量控制在30%以下，應(yīng)將0.50水灰比的膠砂流動度控制在180mm以上。

2.4.2 水泥與混凝土強(qiáng)度和耐久性的適應(yīng)性

水泥的品質(zhì)越高，水泥與混凝土強(qiáng)度和耐久性的適應(yīng)性就越好。通用硅酸鹽水泥的品質(zhì)有三個檔次，即合格品、一等品、優(yōu)等品。

（1）合格品：按我國現(xiàn)行水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)，水泥實(shí)物質(zhì)量水平必須達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）一等品：水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)必須達(dá)到國際一般水平，且水泥實(shí)物質(zhì)量水平達(dá)到國際同類產(chǎn)品的一般水平。

P·I、P·II、P·O、P·C：R3d抗壓≥19.0MPa，R28d抗壓≥36.0MPa；終凝時間≤6.5h。

P·S·A、P·S·B、P·P、P·F：R3d抗壓≥19.0MPa，R28d≥36.0MPa；終凝時間≤8h。

（3）優(yōu)等品：水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)必須達(dá)到國際先進(jìn)水平，且水泥實(shí)物質(zhì)量水平與國外同類產(chǎn)品相比達(dá)到近五年內(nèi)的先進(jìn)水平。

P·I、P·II、P·O、P·C：R3d抗壓≥24.0MPa，R28d≥46.0MPa；終凝時間≤6.5h。

P·S·A，P·S·B、P·P、P·F：R3d抗壓≥21.0MPa，R28d抗壓≥46.0；終凝時間≤6.5h。

2.4.3 水泥與混凝土中活性骨料的適應(yīng)性

硅酸鹽水泥熟料中都存在一定含量的堿，熟料中的堿屬于有害成分，它能使水泥凝結(jié)時間不正常，強(qiáng)度下降，水泥石表面褪色。當(dāng)含量大時，容易和混凝土中的活性骨料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成堿—硅酸凝膠并吸水膨脹，能導(dǎo)致硬化混凝土膨脹，開裂或崩潰。這種現(xiàn)象稱為堿—骨料反應(yīng)。

需要說明的是，產(chǎn)生堿—骨料反應(yīng)需同時具備三個條件。一是水泥中堿含量過高；二是集料中有活性骨料；三是混凝土長期處在有水分的環(huán)境中。對水泥的質(zhì)量要求而言，堿含量不易過高。當(dāng)用戶要求低堿水泥時，堿含量不能大于0.60%。

2.4.4 水泥與混凝土外加劑的適應(yīng)性

外加劑是現(xiàn)代水泥和現(xiàn)代混凝土不可缺少的組份之一，其作用是改善水泥和混凝土的性能。

使用外加劑應(yīng)注意的事項：

（1）外加劑的選用。施工單位一定要根據(jù)水泥品種、混合材料的品種和摻量、混凝土的設(shè)計要求，施工現(xiàn)場條件以及季節(jié)變化科學(xué)地選用。并通過試驗確定合適的摻量。因為外加劑摻加量少了，效果不明顯；摻加量過多，又會給混凝土造成嚴(yán)重的傷害。

（2）水泥生產(chǎn)企業(yè)使用外加劑，一定要經(jīng)過試驗，確保水泥質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。外加劑的品種摻量應(yīng)在包裝袋上標(biāo)明，以提醒使用者注意，方便使用。

（3）使用外加劑不能盲目，要探索其適應(yīng)性。不能只看眼前利益，還要看對混凝土的長期影響，應(yīng)慎重地使用。

（4）一個不容忽視的現(xiàn)實(shí)是：由于各種原因，不僅混凝土攪拌站和施工單位使用外加劑，而且水泥企業(yè)也使用外加劑。各自加什么，加多少都相互保密，施工時很有可能出現(xiàn)外加劑使用過量和機(jī)能不匹配的情況，極易造成混凝土的質(zhì)量損傷和破壞。所以，水泥生產(chǎn)企業(yè)一定要告訴用戶有關(guān)情況。

2.5 可維修性

可維修性是指水泥在物理化學(xué)的作用下能改善或修復(fù)自身的特性。

2.5.1 水泥細(xì)度及顆粒級配對水泥性能的影響

對于相同組分（熟料和混合材、石膏）的水泥而言，水泥的粗細(xì)程度和顆粒級配決定水泥的性能。如水化速度、水化熱、強(qiáng)度、需水量等。

國內(nèi)外長期試驗研究證明，水泥的細(xì)度和級配對水泥性能有直接影響，目前比較公認(rèn)的最佳顆粒級配為：

3～32μm顆粒對水泥強(qiáng)度起主要作用，其間顆粒分布是連續(xù)的，總量應(yīng)不低于65%。16～24μm的顆粒對水泥性能尤為重要，含量愈多愈好。小于3μm的細(xì)顆粒，易結(jié)團(tuán)，不要超過10%。大于65μm的顆?；钚院苄?，最好沒有。

2.5.2 水泥顆粒形貌對水泥性能的影響

水泥顆粒形貌通常用圓度系數(shù)表示，正圓形顆粒圓度系數(shù)等于1，其它形狀都小于1。國外水泥的圓度系數(shù)大多在0.67左右，我國部分大中型水泥企業(yè)水泥的圓度系數(shù)平均值為0.63，波動在0.51～0.73之間。

據(jù)中國建筑材料科學(xué)院研究成果表明，水泥顆粒圓度系數(shù)由0.65提高到0.73時，水泥需水量減少，水泥膠砂流動度增大25%；相同流動度下，水灰比可減少8%，水泥28天和60天抗壓強(qiáng)度可提高20%以上；水泥粉體的堆積密度明顯提高；水泥石中的微孔增多，大孔減少；在相同水灰比下，水泥28天抗壓強(qiáng)度約提高6MPa，60天約提高10MPa。

2.5.3 混合材料對水泥性能的影響

混合材料有活性和非活性之分，不同混合材料在水泥中所起的作用也不盡相同。根據(jù)其特性對混合材料進(jìn)行優(yōu)化組合，能使水泥產(chǎn)生極不相同的特性和強(qiáng)度效應(yīng)。用酸堿性及活性差別較大的混合材料進(jìn)行優(yōu)化組合，能夠使不同品種混合材料的作用和優(yōu)勢得到均衡的發(fā)揮，起到強(qiáng)度互補(bǔ)，性能互補(bǔ)的作用。

混合材料優(yōu)化組合的機(jī)理主要表現(xiàn)在三個方面：一是活性混合材料中酸性氧化物與水泥中堿性氧化物進(jìn)行化合效應(yīng)，即酸堿反應(yīng)，這是水泥水化的主要驅(qū)動力之一；二是惰性混合材料中堿性氧化物及其無機(jī)鹽的激發(fā)效應(yīng)，即“晶種激發(fā)”，能起到加速水泥水化的作用；三是粉狀物料的緊密堆積效應(yīng)，即密實(shí)效應(yīng)。能起到顆粒間相互填充、相互支撐、結(jié)構(gòu)密實(shí)的作用。

水泥中摻入混合材料的目的，主要是為了改善水泥性能，提高水泥強(qiáng)度，生產(chǎn)不同品種，不同特性的水泥，以滿足不同要求建筑物或混凝土的需求。值得注意的是，水泥生產(chǎn)中不能盲目增加混合材料的品種及摻量，以犧牲水泥性能為代價換取生產(chǎn)成本的降低或產(chǎn)量的增加。

3 結(jié)束語

（1）水泥質(zhì)量的總要求，是最終實(shí)現(xiàn)水泥使用價值的綜合性指標(biāo)，水泥所具有的特性，必須全面滿足建筑物或混凝土的技術(shù)要求。否則，必將會給建筑物或混凝土造成不同程度的傷害。同時也傷害了市場。

（2）水泥的實(shí)物質(zhì)量，以標(biāo)準(zhǔn)膠砂強(qiáng)度表示。其膠砂組成、試驗方法，養(yǎng)護(hù)條件與現(xiàn)場施工條件有很大不同，水泥標(biāo)準(zhǔn)膠砂強(qiáng)度不能等同于混凝土強(qiáng)度，它只作為衡量或評價水泥質(zhì)量的主要參數(shù)。另外，水泥膠砂強(qiáng)度試驗在攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)、破型過程中出現(xiàn)的種種不良現(xiàn)象，歸根結(jié)底是水泥質(zhì)量缺陷的客觀反映。

（3）現(xiàn)行的水泥質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)，不是對水泥質(zhì)量的最高要求。因為其技術(shù)指標(biāo)是根據(jù)我國現(xiàn)有的水泥生產(chǎn)工藝平均水平制定出來的；對水泥質(zhì)量的適應(yīng)性、維修性也沒有強(qiáng)制性的要求；試驗方法本身也有欠缺和不足。因此企業(yè)有必要結(jié)合實(shí)際情況制定相應(yīng)的、高于國家標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量內(nèi)控指標(biāo)。隨著我國建筑業(yè)的發(fā)展和水泥生產(chǎn)工藝水平的提高，國家水泥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)將會不斷地提高和完善。

（編輯：林芝）

TQ172.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1007-6344（2010）03-0038-04

2009-12-23】