混凝土原材料基础知识系列-水泥

我国目前经常使用的水泥品种有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等六大类。这六大水泥种类，都是硅酸盐系列水泥，只是混合材品种和掺量不同而已。硅酸盐水泥通常主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸四钙和铝酸三钙四大矿物组成，水化后产生C-S-H胶凝及其结晶相。硅酸盐系列水泥常见混合材种类有：石灰石、矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料、炉渣、窑灰。硅酸盐系列水泥主要品质指标有：抗压强度、抗折强度、安定性、Cl-含量、MgO含量、SO3含量、初凝时间、终凝时间，此外硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥对烧失量都有限制，硅酸盐水泥对不溶物还有限制。GB175-2007《通用硅酸盐水泥》标准中对上述水泥品质指标有明确的规定。GB50164《混凝土质量控制标准》规定对所用水泥必须检验其强度和安定性。水泥强度是水泥胶结能力的表现，是混凝土强度的根本来源。一般来说，同一配合比，相同质量矿物掺合料、外加剂、砂石料，水泥强度每增加1MPa，混凝土强度也会相应地增加。混凝土强度水泥强度主要由熟料的矿物组成和矿物结构、混合材的质量与掺量、粉磨细度、石膏掺量等因素决定。影响水泥安定性的主要因素有熟料中的游离氧化钙（fCaO）、氧化镁（MgO）含量和水泥中的三氧化硫（SO3）含量。

（1）水泥组分中影响混凝土的坍落度损失的主要因素采用现场制备混凝土时，混凝土从加水搅拌到正常使用完毕，通常只需要很短的时间。在这段时间里，混凝土的坍落度损失一般很小，通常不予考虑。采用商品混凝土时，新拌混凝土从出搅拌站到浇筑完毕，需要较长一段时间，因此不得不考虑混凝土的坍落度损失。如果混凝土的坍落度损失太大，即便所配置的混凝土流动性再好，也很难保证正常施工。一般来说，水泥凝结时间越快，混凝土坍落度损失越快。对水泥凝结时间影响最为显著是C3A含量和石膏掺量。C3A含量高的水泥凝结快，有可能引起较快的坍落度损失。C3A含量与石膏掺量应该有一个匹配关系。当C3A含量与石膏掺量都较低时，水泥浆体需要较长的时间才能凝结。当C3A含量与石膏掺量都较高时，水泥浆体也能有一个正常的凝结时间。当C3A含量高石膏掺量低或C3A含量低石膏掺量高的水泥，水泥浆体则表现为较快的凝结。（2）水泥组分中影响混凝土收缩的的主要因素

混凝土在凝结硬化过程中体积一般表现为收缩。质量好的砂、石料体积稳定性好，对混凝土收缩变形影响不大，造成混凝土收缩变形的主要原因是水泥石的收缩变形。对水泥石自收缩影响较大的有：C3A含量、石膏掺量、碱含量、水泥粉磨细度、颗粒分布、混合材品种。C3A的收缩变形是较大的，当有石膏存在时，C3A不仅与水反应，更重要的是与石膏反应。生成水化硫铝酸钙，因而可能产生膨胀，而不是收缩。水泥的碱含量越高，所形成的水泥石的干缩变形也将越大。一般来说，水泥颗粒较细，或者水泥的颗粒分布较窄时，水泥基材料的干缩变形较大。矿渣硅酸盐水泥的干缩变形是较大的，在使用矿渣硅酸盐水泥，尤其注意早期养护，如养护不当，很容易产生裂缝。而粉煤灰水泥的干缩变形则较小。（3）水泥组分中影响混凝土泌水的主要因素

水与固体颗粒的分离称为泌水。当泌水严重时，表面混凝土含水量较大，硬化后表面混凝土强度明显低于下面混凝土的强度，甚至在表面产生大量容易剥落的“粉尘”。对水泥泌水影响较大的有：C3A含量、粉磨细度、水泥颗粒亲水性、混合材品种。C3A含量高的水泥保水性强，泌水少；提高粉磨细度有助于提高水泥的保水性能，减少泌水；矿渣水泥的保水性通常比其它水泥差，用矿渣水泥配制混凝土，较容易产生泌水；而在水泥中掺加粉煤灰有助于减少泌水。（4）水泥的选择水泥品种的选择主要根据工程结构特点、工程所处环境及施工条件确定。如高温车间结构混凝土有耐热要求，一般宜选用耐热性好的矿渣水泥等等。水泥强度等级的选择原则为：混凝土设计强度等级越高，则水泥强度等级也相应越高；设计强度等级低，则水泥强度等级也相应低。例如：C40以下混凝土，一般选用强度等级42.5级；C45～C60混凝土一般选用52.5级，在采用高效减水剂等条件下也可选用42.5级；大于C60的高强混凝土，一般宜选用52.5以上强度等级或纯硅水泥；对于C15以下的混凝土，则可选择强度等级为42.5级的水泥，并外掺粉煤灰等混合材料也可以直接选用32.5级水泥。目标是保证混凝土中有足够的浆体，既不过多，也不过少。因为胶凝材料用量过多（低强