浅谈混凝土对水泥质量的要求

王明军 罗晔

（河南省科学院质量检测与分析测试研究中心，郑州450002）

浅谈混凝土对水泥质量的要求

王明军 罗晔

（河南省科学院质量检测与分析测试研究中心，郑州450002）

0 前言

当今，水泥市场竞争激烈，因此，水泥生产企业应当了解一些混凝土方面的知识；有条件的企业还应设立混凝土试验室，借以了解本厂水泥与混凝土的适应性，进而指导用户用好本厂水泥，促进与客户的友好关系和稳定市场占有率。

本文结合混凝土的技术要求、国家标准及行业规范，对水泥质量总要求作一介绍。旨在帮助企业全面地理解水泥质量的含义，提高水泥质量的控制水平，促进企业发展。

1 混凝土的主要技术要求是水泥质量控制的最终目标

1.1 混凝土的主要技术要求

混凝土的主要技术要求是混凝土拌合物的和易性、混凝土的强度和耐久性。

和易性是混凝土施工操作的技术要求，它包括流动性、粘聚性、保水性三个方面内容；强度是混凝土使用价值中最重要的技术性能，它包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度等；耐久性是混凝土长期抵抗周围环境各种因素作用的能力，它包括抗冻、抗渗、抗腐蚀、抗碳化等能力。

1.2 水泥质量必须全面满足混凝土的技术要求

水泥是混凝土中的一种重要组份材料，对建筑物或混凝土而言，它不是一个具有使用功能的产品。水泥必备性能中的任一质量缺陷，都将影响建筑物或混凝土使用价值的实现。水泥各项指标检测符合水泥国家标准规定，也不一定完全保证建筑物或混凝土的质量符合要求。这是因为水泥的实物质量检测方法与实际施工操作方法存在较大差异；水泥标准对水泥的适应性、维修性也没有强制性的要求；试验方法本身也有欠缺和不足。在施工过程中，经常会遇到混凝土拌和物过干，流动度和塑性达不到施工要求；增大水灰比后，拌和物又出现流浆、泌水、凝结缓慢等问题；在混凝土凝固后，出现表面脱皮、起砂、裂纹和内部结构疏松、强度下降等不良现象。排除混凝土配比、施工、养护的因素外，水泥质量没有全面地满足混凝土技术要求是一个重要原因。在水泥市场激烈竞争的形势下，水泥企业有必要将水泥的质量提高到满足用户的各项要求上来，不能只求满足水泥国家标准，只有这样，企业才会永远立于不败之地。

2 水泥质量的总要求

水泥质量的总要求是指水泥的可用性、可靠性、安全性、适应性和可维修性。

2.1 可用性

可用性是指水泥各项基本性能必须全部达到国家或行业标准规定的技术要求。

（1）各龄期抗折、抗压强度必须合格。

（2）安定性必须合格。

（3）初凝和终凝时间应符合标准要求。

（4）水泥细度。P·I、P·II、P·O水泥比表面积不小于300m2/kg；P·S·A、P·S·B、P·P、P·F、P·C水泥80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。

细度过细，会造成水泥需水量增大，水化热高，凝结硬化快；细度过粗，会造成水泥凝结时间长，早期强度低，水泥保水性差等问题。

（5）水泥标准稠度用水量与水泥胶砂流动度。

2.2 可靠性

可靠性是指水泥标准及行业规范对水泥质量保证程度的要求。

水泥强度具有时效性，为了保证水泥存放一段时间后，强度不低于标准要求，出厂水泥也要留有足够的富裕强度；同时水泥在批量生产过程中，质量会出现一定的波动，为了保证大体积混凝土整体结构的强度均匀，水泥应有良好的均匀性；水泥检验及包装质量客观上存在一定的误差，为保证混凝土配比的准确性，应把误差控制在计量允许的范围内。水泥可靠性具体要求如下：

（1）出厂水泥合格率100%。

（2）出厂水泥28d抗压强度富裕强度合格率100%。出厂28d抗压富裕强度通用硅酸盐水泥为不小于2.0MPa；白水泥为不小于1.0MPa；中、低热水泥为不小于1.0MPa；道路水泥为不小于2.5 MPa；钢渣水泥为不小于2.5MPa。

（3）通用硅酸盐水泥，每袋净含量为50kg，且应不少于标志质量的99%；随机抽取20袋总质量（含包装袋）不应少于1000kg。

（4）水泥生产企业28d抗压强度控制值≥水泥国家标准现定值+富裕强度+3S（S为该等级出厂水泥强度的标准差）。

（5）28d抗压强度月（或一个统计期）平均变异系数（Cv）目标值不大于4.1%。

（6）同等级出厂水泥均匀性试验的28d抗压强度变异系数（Cv）目标值不大于3.0%。

（7）水泥熟料28d抗压强度的最低要求不能小于48.0MPa。

2.3 安全性

安全性是指水泥在长期水化过程中，必须保证硬化混凝土不受伤害。

在水泥的矿物组成中，含有少量的有害物质。一定量的有害物质在水分的长期作用下，能给已硬化的混凝土造成膨胀、碳化、钢筋锈蚀等伤害。国家标准对水泥中的有害物质含量有以下规定。

（1）水泥熟料的fCaO含量：回转窑≤1.5%；立窑≤3.0%。水泥安定性检验必须合格。

（2）水泥中氧化镁（MgO）含量：P·I、P·II、P·O水泥中MgO含量不大于5.0%，若经压蒸安定性检验合格，可以放宽至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%时，应进行压蒸安定性检验并合格。P·S·B水泥无要求。

（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）水泥的烧失量：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）硅酸盐水泥中的不溶物：P·I水泥不大于0.75%；P·II水泥不大于1.50%；

（6）水泥中的碱含量：水泥中的碱含量以Na2O+0.658K2O的计算值表示。若使用活性骨料，用户要求低碱水泥时，碱含量应不大于0.60%或由供需双方商定。

（7）水泥中氯离子含量：水泥中氯离子含量，应小于或等于0.06%。当用户有更低要求时，该指标由买卖双方协商确定。

2.4 适应性

适应性是指水泥适应混凝土及其组分材料的能力。

2.4.1 水泥与混凝土拌合物和易性的适应性

和易性是混凝土拌合物便于施工操作，保证浇注质量的技术性质。水泥的需水性是影响和易性的重要因素。需水性大的水泥，按常规水灰比加水，拌合物的流动性达不到施工要求；增大水灰比后，拌合物的粘聚性和保水性变差。水泥浆在满足混凝土拌合物流动性要求的前提下，水灰比愈小，适应性愈好。为了保证水泥与混凝土拌合物和易性的适应能力，应将水泥净浆的标准稠度用水量控制在30%以下，应将0.50水灰比的胶砂流动度控制在180mm以上。

2.4.2 水泥与混凝土强度和耐久性的适应性

水泥的品质越高，水泥与混凝土强度和耐久性的适应性就越好。通用硅酸盐水泥的品质有三个档次，即合格品、一等品、优等品。

（1）合格品：按我国现行水泥产品标准组织生产，水泥实物质量水平必须达到产品标准要求。

（2）一等品：水泥产品标准必须达到国际一般水平，且水泥实物质量水平达到国际同类产品的一般水平。

P·I、P·II、P·O、P·C：R3d抗压≥19.0MPa，R28d抗压≥36.0MPa；终凝时间≤6.5h。

P·S·A、P·S·B、P·P、P·F：R3d抗压≥19.0MPa，R28d≥36.0MPa；终凝时间≤8h。

（3）优等品：水泥产品标准必须达到国际先进水平，且水泥实物质量水平与国外同类产品相比达到近五年内的先进水平。

P·I、P·II、P·O、P·C：R3d抗压≥24.0MPa，R28d≥46.0MPa；终凝时间≤6.5h。

P·S·A，P·S·B、P·P、P·F：R3d抗压≥21.0MPa，R28d抗压≥46.0；终凝时间≤6.5h。

2.4.3 水泥与混凝土中活性骨料的适应性

硅酸盐水泥熟料中都存在一定含量的碱，熟料中的碱属于有害成分，它能使水泥凝结时间不正常，强度下降，水泥石表面褪色。当含量大时，容易和混凝土中的活性骨料发生化学反应，生成碱—硅酸凝胶并吸水膨胀，能导致硬化混凝土膨胀，开裂或崩溃。这种现象称为碱—骨料反应。

需要说明的是，产生碱—骨料反应需同时具备三个条件。一是水泥中碱含量过高；二是集料中有活性骨料；三是混凝土长期处在有水分的环境中。对水泥的质量要求而言，碱含量不易过高。当用户要求低碱水泥时，碱含量不能大于0.60%。

2.4.4 水泥与混凝土外加剂的适应性

外加剂是现代水泥和现代混凝土不可缺少的组份之一，其作用是改善水泥和混凝土的性能。

使用外加剂应注意的事项：

（1）外加剂的选用。施工单位一定要根据水泥品种、混合材料的品种和掺量、混凝土的设计要求，施工现场条件以及季节变化科学地选用。并通过试验确定合适的掺量。因为外加剂掺加量少了，效果不明显；掺加量过多，又会给混凝土造成严重的伤害。

（2）水泥生产企业使用外加剂，一定要经过试验，确保水泥质量符合国家标准要求。外加剂的品种掺量应在包装袋上标明，以提醒使用者注意，方便使用。

（3）使用外加剂不能盲目，要探索其适应性。不能只看眼前利益，还要看对混凝土的长期影响，应慎重地使用。

（4）一个不容忽视的现实是：由于各种原因，不仅混凝土搅拌站和施工单位使用外加剂，而且水泥企业也使用外加剂。各自加什么，加多少都相互保密，施工时很有可能出现外加剂使用过量和机能不匹配的情况，极易造成混凝土的质量损伤和破坏。所以，水泥生产企业一定要告诉用户有关情况。

2.5 可维修性

可维修性是指水泥在物理化学的作用下能改善或修复自身的特性。

2.5.1 水泥细度及颗粒级配对水泥性能的影响

对于相同组分（熟料和混合材、石膏）的水泥而言，水泥的粗细程度和颗粒级配决定水泥的性能。如水化速度、水化热、强度、需水量等。

国内外长期试验研究证明，水泥的细度和级配对水泥性能有直接影响，目前比较公认的最佳颗粒级配为：

3～32μm颗粒对水泥强度起主要作用，其间颗粒分布是连续的，总量应不低于65%。16～24μm的颗粒对水泥性能尤为重要，含量愈多愈好。小于3μm的细颗粒，易结团，不要超过10%。大于65μm的颗粒活性很小，最好没有。

2.5.2 水泥颗粒形貌对水泥性能的影响

水泥颗粒形貌通常用圆度系数表示，正圆形颗粒圆度系数等于1，其它形状都小于1。国外水泥的圆度系数大多在0.67左右，我国部分大中型水泥企业水泥的圆度系数平均值为0.63，波动在0.51～0.73之间。

据中国建筑材料科学院研究成果表明，水泥颗粒圆度系数由0.65提高到0.73时，水泥需水量减少，水泥胶砂流动度增大25%；相同流动度下，水灰比可减少8%，水泥28天和60天抗压强度可提高20%以上；水泥粉体的堆积密度明显提高；水泥石中的微孔增多，大孔减少；在相同水灰比下，水泥28天抗压强度约提高6MPa，60天约提高10MPa。

2.5.3 混合材料对水泥性能的影响

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尽相同。根据其特性对混合材料进行优化组合，能使水泥产生极不相同的特性和强度效应。用酸碱性及活性差别较大的混合材料进行优化组合，能够使不同品种混合材料的作用和优势得到均衡的发挥，起到强度互补，性能互补的作用。

混合材料优化组合的机理主要表现在三个方面：一是活性混合材料中酸性氧化物与水泥中碱性氧化物进行化合效应，即酸碱反应，这是水泥水化的主要驱动力之一；二是惰性混合材料中碱性氧化物及其无机盐的激发效应，即“晶种激发”，能起到加速水泥水化的作用；三是粉状物料的紧密堆积效应，即密实效应。能起到颗粒间相互填充、相互支撑、结构密实的作用。

水泥中掺入混合材料的目的，主要是为了改善水泥性能，提高水泥强度，生产不同品种，不同特性的水泥，以满足不同要求建筑物或混凝土的需求。值得注意的是，水泥生产中不能盲目增加混合材料的品种及掺量，以牺牲水泥性能为代价换取生产成本的降低或产量的增加。

3 结束语

（1）水泥质量的总要求，是最终实现水泥使用价值的综合性指标，水泥所具有的特性，必须全面满足建筑物或混凝土的技术要求。否则，必将会给建筑物或混凝土造成不同程度的伤害。同时也伤害了市场。

（2）水泥的实物质量，以标准胶砂强度表示。其胶砂组成、试验方法，养护条件与现场施工条件有很大不同，水泥标准胶砂强度不能等同于混凝土强度，它只作为衡量或评价水泥质量的主要参数。另外，水泥胶砂强度试验在搅拌、成型、养护、破型过程中出现的种种不良现象，归根结底是水泥质量缺陷的客观反映。

（3）现行的水泥质量国家标准，不是对水泥质量的最高要求。因为其技术指标是根据我国现有的水泥生产工艺平均水平制定出来的；对水泥质量的适应性、维修性也没有强制性的要求；试验方法本身也有欠缺和不足。因此企业有必要结合实际情况制定相应的、高于国家标准的质量内控指标。随着我国建筑业的发展和水泥生产工艺水平的提高，国家水泥质量标准将会不断地提高和完善。

（编辑：林芝）

TQ172.7 文献标识码：B 文章编号：1007-6344（2010）03-0038-04

2009-12-23】