浅谈水泥细度对水泥性能及混凝土性能的影响.pdf

第 2 期 ( 总第1 3 1 期) 中国水 及电 化 N o 2( T O T A L N O 1 3 1 ) 2 O l 6 年2 月 C h i n a Wa t e r P o we r & E l e c ti c a t i o n DOI ：1 0 1 6 6 1 7 j c n k i 1 1 5 5 4 3 T K 2 0 1 6 0 2 0 0 5 浅谈水 泥细度对水 泥性 能 及 混凝 土性 能的影 响 李文涛 ( 新疆水利水电勘测设计研究院勘测总队，新疆 昌吉8 3 1 1 0 0 ) 【 摘要】 水泥作为混凝土的重要组成部分之一，对混凝土的质量有很大影响。水泥细度是反映水泥质量的重 要指标，研究水泥细度对混凝土性能的影响具有重要意义。 【 关键词】 水泥细度；比表面积；水泥强度；混凝土强度 中图分类号 ：T V 4 2+1 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 6 7 3 - 8 2 4 1 ( 2 0 1 6 )0 2 - 0 0 1 5 - 0 3 On t h e i n fl u e n c e o f c e me n t fi n e n e s s o n c e me n t p e r f o r ma n c e a nd c o nc r e t e p e r f o r m a nc e LI W e n t a o ( S u r v e y C o r p s ， X i n fi a n g W a t e r C o n s e r v a n c y a n d H y d r o p o w e r S u r v e y D e s i g n I n s t i t u t e ， C h a n g fi 8 3 1 1 0 0， C h i n a ) Abs t r a c t：Ce me nt a c t s a s a n i mp o r t a n t pa r t o f c o nc r e t e，whi c h ha s g r e a t i n flu e n c e o n c o n c r e t e q u a l i t yCe me n t fine n e s s i s a n i mp o r t a n t i n d e x t o r e f l e c t c e me n t q u a l i t y t h e r e f o r e， r e s e a r c h i n g t h e i n fl u e n c e o f c e me n t fi n e n e s s o n c o n c r e t e p e r f o r ma n c e h a s g r e a t s i g ni fic a n c e Ke y wo r d s ：c e me n t fi n e n e s s ；s p e c i fi c s u rfa c e；c e me n t s t r e n g t h；c o n c r e t e s t r e n gth 水泥作为混凝土的主要组分之一 ，对水 泥混凝土 的质量有很大影响。它直接影响混凝土的性能及其使 用范围。水泥性能又与水泥细度密切相关 ，粒度的大 小影响水泥的水化、水泥的标准稠度需水量 、水泥的 1 水泥细度对水泥主要技术指标的影响 1 1 细度 ( 比表面积) 水泥细度是表示水泥被磨制研细的程度或水泥颗 强度等指标，从而影响混凝土的流动性能、凝结硬化 粒级配粗细程度的指标 ，是检定水泥质量的主要及重 过程、强度和耐久性等。因此，研究水泥细度对混凝 土性能的影响具有重要意义 。 要试验项 目之一。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥细度 以比表面积表示 ，国内 目前多用勃 氏透气法来 测定水 泥的比表面积。矿渣硅酸盐水泥 ( P s ) 、火山灰质 7 5 建设管理 Co n s t r u c t i o n Ma n a g e me n t 硅酸盐水泥 ( P P ) 、粉煤灰硅酸盐水泥 ( P F )和复 合硅酸盐水泥 ( P C )的细度则以筛余表示，目前多 用负压筛法来测定水泥细度。 对于同样矿物组成与化学组成的水泥，水泥的颗 粒越细，由于接触面积的增加 ，其与水分作用的水化 反应速度也就越快 ，但是同时也因颗粒太细 ，在空气 中由于硬化收缩的增长而导致混凝土容易出现干缩裂 缝的问题 ，而且水泥过细更容易受潮变质，给水泥的 保存带来一定困难。为了提高水泥的活性，改善水泥 混凝土的性能，必须对水泥的细度加以控制 ，将其限 定在合理范围内。 1 2 标准稠度用水量 水泥的需水量是指使水泥浆获得一定的流动性所 需的水量，一般称为水泥的标准稠度，以占水泥用量 总量的百分率表示。水泥的粉磨细度、所掺掺和料的 性质和数量，以及熟料的矿物组成等都能影响需水 量。水泥熟料的矿物成分不相同时，其标准稠度用水 量就会有所差别 ，研磨得越充分越细的水泥，标准稠 度用水量越大。硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在 2 3 3 0 之间 。 1 3 凝结时间 水 泥的凝 结时间分 为初凝 时间与终凝时 间 ，水 泥 的凝结 时间在施工 中具 有重要 意义 。初 凝不 宜过 快 ， 以便有足够的时间在水泥初凝之前完成混凝土各工序 的准备及施工操作 ；但终凝时间也不适宜过晚，以使 混凝土在浇捣完毕后尽早完成凝结并开始硬化 ，具有 一 定的强度 ，以利于下一步施工的进行。水泥的粗细 程度直接影响凝结时间的长短。 1 4 水泥强度 水泥强度是指水泥胶砂硬化一定龄期后，其胶结 能力 的大小 。水泥强度主要 由水泥颗粒及水化 物之 间 相互 连生 、搭接 、水化从而产生 ，可 以抵抗 外力 。水 泥颗 粒的大小 与水化速度 和程度有直接联 系 ，不 同粒 径 的水泥水化 速率 和程度 差异均 比较大 。在 组成水泥 成分的所有颗粒中 ，3 3 0 p m 的颗粒含量对水泥强度 的增长起主导 作用 。水 泥组 成 中小于 3 m 的颗 粒过 多时，虽然水化速度极快 ，混凝土早期强度比较高 ， 但后期强度增长很微小 ，且因水泥比表面积较大 ，若 水泥浆体要达到同样的流动度，则需水量就要过多， 使混凝土硬化后内部产生较多的孔隙，致使强度下降 明显。相反，如果水泥中有过于粗的颗粒存在时，反 应只是发生在粗颗粒表面，这样就减少并损失了熟料 的活性，粗颗粒仅仅起填料作用。如此可见 ，水泥组 成中大于 3 0 1 m颗粒的含量越多，熟料的利用率就越 低 ，水泥的性能就越差。因此，水泥颗粒级配的结构 对水 泥 的水化 硬 化 速度 、需水 量 、和易 性 、放 热 速 度 ，特别是对强度有很大影响 。 笔者在日常试验过程中发现，对于水利工程中常 用的4 2 5普通硅酸盐水泥，比表面积的大小对水泥性 能尤其是对水泥 的强度有较为 明显 的影响 ，见表 1 。 表 1 4 2 5 普 通 硅 酸 盐 水 泥 比 表 面 积 与 水 泥 强 度 关 系 项目 比 表面积 标准稠度用 凝结时 间 m i n 抗折强度 M P a 抗压强度 M P a 编 号 ( m k g ) 水量 初凝 终凝 R 2 8 R3 R2 8 l 3 3 5 2 6 6 1 6 2 2 4 O 5 0 7 3 2 2 5 4 7 5 2 3 7 5 2 7 4 1 9 5 2 6 5 5 5 7 5 2 5 9 4 6 5 3 3 9 0 2 9 O 2 3 5 2 7 O 6 2 7 8 3 2 7 4 5 0 4 4 3 0 3 3 0 2 6 5 3 3 5 6 8 8 5 3 8 9 4 3 2 G B 1 7 5 2 o o 7规定 3 0 0 4 5 6 o o 3 5 6 5 1 7 0 14 2 5 由表 1 可以看出：随着水泥 比表面积的增大，标 准稠度 用水 量也在增 大 ，初凝 、终凝凝 结时 间也 呈增 大趋势。而水泥强度随着水泥比表面积的增大早期强 度 ( 3 d抗压强度)呈增长趋势，但后期强度 ( 2 8 d 抗压强度)则随着水泥 比表面积的增大呈下降趋势。 因此，应将其水泥细度限定在合理的范围内，而并非 水泥颗粒越细越好。 建设管理 Co n s t r u c t i o n Ma n a g e me n t 2 水泥细度对混凝土性能的影响 2 1 水泥细度与混凝土施工性能的关系 混凝土的施工性能主要由混凝土拌和物和易性决 定。在混凝土水灰比不变时，水泥需水量增大，混凝 土的坍落度会减小 ，混凝土的流动性也会变差 ，也就 越不利于混凝土的施工操作。水泥颗粒组成越细，比 表面积就越大 ，水泥颗粒与水接触的面积也越大，从 而需水量也会增大。因此水泥成分越细，就越会增加 混凝土 的用水 量 ，从 而影 响混凝 土的耐久性和强度 。 2 2 水泥细度与混凝土力学性能的关系 混凝土硬化后的主要力学性能由强度表示，混凝 土的抗冻性能、抗渗性能、耐磨性能、耐腐蚀性能等 都与其密切相关 ，混凝土强度越高 ，其性能也越好。 在其他 条件不 变的情 况下 ，混凝土的强度 主要 由水泥 的强度决 定 。而水 泥 细度 又 决定 了抗 压强 度 和水 化 热 。通过相关试验论证 ，笔 者将表 1中 4种 编号的水 泥 ( 4 2 5普通 硅酸 盐水 泥 )用 于混凝 土试 验 中，试 验所用粗 、细骨料质量指标满足 水工混凝土施工规 范要求 ，详见表2 、表 3 。 表 2 细 骨 料 质 量 指 标 项目 饱 和 面 饱 和 面 含 泥 量 堆 积 密 度 干 视 密 度 干 吸 水 细 度 模 数 ( k g m ) 旌 ( k # m ) 室 砂 2 6 5 0 1 O 3 1 0 1 9 1 6 1 0 技术指标 宜 2 23 0 3 0 表 3 粗 骨 料 质 量 指 标 项 目 饱和面 饱和面 针片状 堆积 压碎 粒径 含 泥量 含量 密度 指标 、 干视密度 干吸水 准 ( k g m ) 率 ( k g m ) 52 O 2 7 0 o 0 76 O 2 2 1 1 5 9 0 6 2 石子 2 04 0 2 7 【 x 】 0 62 O 2 3 5 1 5 7 0 技术指标 2 5 1 0 l 5 1 2 试验成型7 d 、2 8 d 抗压试块 ，按规范要求在标准 养护条件下养护，得出的试验数据见表4 。 由表4可以看出：在混凝土配合比等各项条件都 一 定的情况下，如果同一强度等级的水泥细度不同， 所生产的混凝土达到的强度等级也不同。 表 4 试验数据 设计 混凝土 坍落度 砂率 抗压强度 MP a 增长率 编号 水灰 比 等级 级 配 7 d 2 8 d 1 C2 0 0 4 5 7 0 3 3 2 2 5 2 9 8 7 6 2 C2 0 0 4 5 6 8 3 3 2 3 6 2 8 7 8 2 3 C2 0 0 4 5 6 1 3 3 2 4 0 2 8 7 8 4 4 C2 0 0 4 5 5 9 3 3 2 5 8 3 O 1 8 6 2 3 水泥细度与混凝土耐久性的关系 影响混凝土耐久性的一个关 键因素是混凝土 的密 实度，其次是混凝土各材料的质量，最后是施工质 量 。混凝土密实性越好 ，水的渗 透能力就越低 ，水 和 各种物质的运动也就大大减慢 ，物质交换变少 ，并且 能保持其中比较稳定的化学环境，尤其是稳定的 p H 值，因此从根本上保证了耐久性。水泥研磨得越细， 水泥的 比表面积也就越大 ，需水 量就越多 ，在水泥石 结构 中水分子所 占的体积也就越大 ，从 而导致 内部结 构空隙与孑 L 隙增 大 ，使 混凝 土硬 化 后 内部结 构 不 密 实，混凝土耐久性降低。水泥组成颗粒越细，早期的 水化就会越快 ，水化热排放得越 早 ，单 位时 间内的水 化热也就越高，而水化越快消耗混凝土内部的水分也 就会越快 ，致使混凝土产生 自干燥 收缩 ，容易产生裂 缝 。此外 ，由于水泥粗颗粒含量少 ，减少 了未进行水 化 的颗粒 ，从而影 响混凝 土 的抗渗性 能 、抗 冻性 能 、 抗碳化能力、抗侵蚀性能等。 3结语 综上所述 ，水泥细度对水泥及混凝 土 的性能有 一 定影响 ，这 主要 是 由各 细度 水 泥活 性条 件 不 同导致 的。因此 ，为 了更好地提高水泥在混凝 土 中的胶结 能 力，增加其早期强度，需要适量提高水泥细度。水泥 细度要根据试验以及工程经验，把握在一个比较合理 的范 围内 ，既要充分发挥水泥的强度又要保证混凝 土 的耐久性能 。A 参考文献 1 DL T 5 1 5 0 -2 0 0 1水工混 凝土试 验规程 s 北京 ： 中国 电力 出版社 ， 2 0 0 1 2 D IJT 5 1 4 4 _2 o o 1 水工混凝土施工规范 S 北京： 中国电力 出版社， 2 0 0 1 3 GB l 7 5 _2 o o 7通用 硅酸盐水泥 S 北京 ： 中国标准 出版社 ， m 7