水泥品质与混凝土质量的关系
在传统上,混凝土是按强度进行设计,对混凝土的质
量的最终标准主要是强度。因此混凝土生产者对水泥品质的要求也是
强调强度;强度越高的水泥被认为质量也越高。如此的发展,造成近
年来混凝土结构出现裂缝、水泥与外加剂适应性差等等问题。尤其是
早期开裂的现象日益普遍。其原因很复杂。涉及多方面,包括建筑设
计、材料、管理。这些问题将另议。单从水泥来说,水泥细度、矿物
组成、以及碱含量的增加,热水泥的出厂,都加剧了事态发展,是原
材料中影响混凝土质量主要原因。
20年来,我国水泥标准进行了三次修订。第一次修订的标
准于1979年7月开始实施,第二次是1992年开始逐步实施,第三次,
即最近的一次是1999年开始实施。各次修订的基本出发点都是与国
际接轨,促进我国水泥生产工艺的改进和产品质量的提高。修订水泥
标准的人的出发点当然是通过修订标准提高水泥的质量,但是由于缺
乏和水泥的服务对象──混凝土结构工程的联系,以至于忽视了水泥
的品质对提高混凝土质量(不能只看到强度更重要的是耐久性)的影
响。这次修订水泥标准的结果是提高了水泥强度,尤其是早期强度,
迫使水泥厂以提高C3A和水泥细度来提高水泥的早期强度,同时也提
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高了水化热。这种变化的趋势虽然对混凝土提高早期强度有利,但却
增加了混凝土的的温度收缩、干燥收缩。于是开裂成为必然。以下分
别分析上述几个因素对混凝土抗裂性造成的影响。
1水泥矿物组成的影响
众所周知,硅酸盐水泥主要的组成矿物有四种,它们的水化
性质不同,在水泥中所占比例不同时影响对水泥整体的性质。C3A虽
对早期强度贡献较大,但水化热是其他矿物水化热的数倍。因此C3A
含量较大的早强水泥容易因早期的温度收缩、自收缩和干燥收缩而开
裂。
目前我国混凝土尤其是中等以上强度等级的混凝土普遍使
用高效减水剂和其他外加剂由于C3A水化速度最快,对减水剂的吸附
量也最大,它首先吸附了大量减水剂。因而C3A含量高的水泥一般与
外加剂的适应性差。
2水泥细度对混凝土的影响
在目前我国大多数水泥粉磨条件下,水泥磨得越细,其中的
细颗粒越多。增加水泥的比表面积能提高水泥的水化速率,提高早期
强度,但是粒径在1mu;m以下的颗粒不到一天就完全水化,几乎对
后期强度没有任何贡献。倒是对早期的水化热、混凝土的自收缩和干
燥收缩有贡献mdash;mdash;水化快的水泥颗粒水化热释放得早;因
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水化快消耗混凝土内部的水分较快,引起混凝土的自干燥收缩;细颗
粒容易水化充分,产生更多的易于干燥收缩的凝胶和其他水化物。粗
颗粒的减少,减少了稳定体积的未水化颗粒,因而影响到混凝土的长
期性能。我们现有的混凝土结构。一般的设计寿命是60年,而有专
家预测,由于超细水泥颗粒含量太多,50年后,我们的混凝土强度
只能达到设计强度的40%。
随水泥比表面积的增加,与相同高效减水剂的适应性差。为
减小流动度损失需要增加更多掺量的高效减水剂。不仅增加施工费用,
而且可导致混凝土中水泥用量的增加,影响混凝土的耐久性。水泥细
度还会影响混凝土的抗冻性、抗裂性。
3水泥中含碱量和混凝土开裂的关系
由于碱-骨料反应必须在混凝土中有足够的含碱量、足够数
量的活性骨料和足够的水分供应,三个条件同时存在的情况下才会发
生,我们新疆气候干燥,产生碱-骨料反应几乎没有,但是碱能促进
水泥的收缩开裂,造成混凝土结构物的劣化。
4、混合材对混凝土和易性的影响
由于混合材品种、性质和掺量等不同,混凝土和易性以及与
外加剂适应性也不相同。因此易泌水、流动度损失大的混合材与保水
性好、流动度损失都较小的混合材搭配使用,可互相弥补,防止泌水、
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离析。提高混凝土和易性以及与外加剂适应性适。如矿渣、钢渣、铜
渣与粉煤灰、煤矸石搭配使用。可取得较好的效果,用石灰石作混
材,能激发水泥早期强度发挥。用粉煤灰、矿渣做混合材,不但能降
低混凝土水化热。若以超细粉加入,还能大大提高水泥强度,降低熟
料配比。
为了