浅谈标准稠度用水量对水泥在混凝土中使用的影响

摘要从收集的试验检测数据进行分析验证影响水泥标准稠度用水量的因素理论。阐明检测注意事项。在工程实际中，从几个方面对使用标准稠度用水量不同的水泥在进行混凝土配合比设计试拌中所表现出的不同结果，总结出水泥标准稠度用水量的大小直接影响水泥在混凝土中使用。

关键词标准稠度用水量准确检测 混凝土中使用

中图分类号： TU528 文献标识码： A

水泥是建筑工程中用量最大的材料之一，混凝土成本大小取决于每方混凝土中水泥用量。由于水泥制造和使用过程各种因素的影响，使得水泥在达到一定稠度时，需要的水量各不相同，国家标准对水泥的标准稠度用水量给出了明确定义:水泥净浆达到规定稠度时的加水量，以水泥质量百分率表示。准确测定水泥的标准稠度用水量对水泥的合理有效使用意义重大。科学合理使用水泥，必须明确那些因素影响和决定水泥标准稠度用水量的大小。掌握其影响因素可以帮助我们在混凝土中更好更合理地使用水泥

1、影响水泥标准稠度用水量大小的因素

《水泥工艺学》中明确给出了水泥加水发生化学反应所需要的用水量组成为初期水化水，满足一定稠度需要的表面层水润湿其表面，填充水来填充颗粒间隙，吸附水来填充多孔物质的空隙等。这四部分构成水泥标准稠度用水量，其中水泥水化所需水量的多少主要由水泥熟料的矿物组成来决定。

1.1 水泥熟料的矿物组成

水泥熟料主要由硅酸三钙（C3S含量37%～60%)、硅酸二钙（C2S含量15%～37%)、铝酸三钙（C3A含量7%～15%)、铁铝酸四钙（C4AF含量10%～18%)等四种矿物组成.参加化学反应用水量大小依次为：C3A>C3S>C4AF>C2S。

同一生产厂家煅烧质量一致时生产的的水泥熟料，由于主要四种矿物组成含量不同，水泥熟料的标准稠度用水量各不相同。在一定范围内，当硅酸三钙、铝酸三钙含量和相对较高时，其标准稠度用水量也较高。

1.2 水泥颗粒的组成特征

水泥细度是指水泥颗粒的粗细程度或水泥颗粒分散度的指标，水泥细度的表述方式有三种：即筛余百分率、比表面积及水泥颗粒组成。筛余百分率只是反映水泥颗粒的分布趋势。比表面积比筛余百分率更能准确反应水泥的颗粒组成特征。水泥的颗粒组成即水泥中大小颗粒的含量及粒型特征。它给出了水泥颗粒组成的全貌。在一般条件下，水泥颗粒在0～10微米时，水化最快，在3～30微米时，水泥的活性最大，大于60微米时，活性较小，水化缓慢.表2为通过对同一水泥熟料加同品种一定量的混合材料进行小磨粉磨物理性能检验，从检验结果可知：水泥比表面积越大（细度越细），其标准稠度用水量越大。但水泥细度过细，比表面积过大，水泥的需水量就偏大，将使硬化水泥浆体因水分过多引起孔隙率增加而降低强度。水泥的标准稠度用水量较大，水泥混凝土的收缩增大，抗冻性降低等。所以，生产中必须合理控制水泥细度。

表2 水泥试验结果

组别 比表面积（m2/kg） 标准稠度用水量（%） 强度等级

强度（MPa）

3d 28d

1 330 24.6 P٠O42.5 27.8 54.6

2 334 25.2 P٠O42.5 29.8 53.0

3 340 25.2 P٠O42.5 29.6 52.8

4 345 26.2 P٠O42.5 30.0 51.0

5 348 26.0 P٠O42.5 31.4 52.9

6 352 26.4 P٠O42.5 31.0 52.0

7 355 26.8 P٠O42.5 31.5 50.2

8 356 26.8 P٠O42.5 31.4 50.6

1.3 混合材的掺加及种类

在水泥生产过程中，为改善水泥性能、调节水泥强度而加到水泥中的矿物质材料，称之为水泥混合材料。分为活性混合材料和非活性混合材料两种。活性混合材料的主要作用是改善水泥的某些性能，扩大水泥强度等级范围、降低水化热、增加产量和降低成本的作用。掺入非活性混合材料的主要是为了提高水泥的产量，调整水泥的强度，减少水化热等。掺加非活性混合材的水泥的标准稠度用水量较小。

活性混合材粒化高炉矿渣的需水量较小，泌水性较大，加入水泥熟料中，不仅可以减少熟料的用量、稳定提高水泥后期强度，而且还可使水泥的标准稠度用水量相对降低，减少水化热，提高水泥的和易性。资料显示：水泥中掺入0-30%火山灰质混合材料、粉煤灰、煤矸石等活性混合材，因其与水发生水化反应使水泥的标准稠度用水量增加0.6-2.0%。

表3某水泥生产厂家5天熟料、水泥检验记录

熟 料 水 泥

序号 比表面积 标准稠度用水量 初凝 终凝 比表面积 标准稠度用水量 初凝 终凝

1 350 23.6 125 168 320 26.6 215 265

2 360 23.8 125 180 331 26.6 218 270

3 360 23.4 130 180 339 26.8 220 268

4 355 23.4 120 170 323 26.6 216 270

5 352 23.4 130 165 323 26.4 220 272

表3为某水泥生产厂家5天的熟料、水泥物理检验记录，数据显示混合材的掺加使水泥的标准稠度用水量、凝结时间明显变大。

1.4 水泥本身温度的高低

温度直接影响水泥使用时的标准稠度用水量。热的水泥用水量比常温陈化的水泥用水量高.这是因为出磨水泥在生产厂家水泥储存罐中储存至少四天才可以出厂，但水泥生产过程中由于熟料、粉磨工艺等使其进入水泥储存罐时温度在60℃-90℃，未经陈化或储存时间很短的水泥运到施工现场，因水泥温度过高时致使水泥标准稠度用水量提高2.0-4.0%，所以控制施工现场使用水泥的温度以减少其对使用水泥的标准稠度用水量影响在施工控制中显得十分重要.

2、准确测定水泥标准稠度用水量

GB/T1346规定了水泥标准稠度用水量的测定方法。影响其检测准确性的因素有：水泥室的温湿度，水泥试样的均匀性，试样、水的温度，称量准确性及操作的规范性。要准确测定水泥标准稠度用水量，需要做到以下几点：

①控制试验室的温度为20±2℃，相对湿度不低于50％，室内温湿度计需进行检定或校验，以确保试验室的温度、湿度准确。

②水泥试样取样应具有代表性，取回试样应用四分法进行缩分。

③水泥试样、拌和水、仪器和用具的温湿度应与室温一致。一般水泥、水应在水泥检测室放置24小时以确保其同温。

④准备工作中要求的湿布擦拭及湿布的干湿程度及检测步骤中要求1.5min完成测试动作等都会影响水泥标准稠度用水量检测结果的大小。

只有规范操作，才能准确测定水泥标准稠度用水量。

3、水泥在混凝土中的使用。

了解水泥标准稠度用水量的影响因素，检测方法，水泥在混凝土中使用时，其标准稠度用水量的影响又是怎样的？

（1）试验一：在骨料、水相同时，使用同一强度等级、比表面积，但标准稠度用水量不同的两组水泥试样设计试配同一个混凝土配合比。由表4中数据可知，当单位立方混凝土中水泥用量相同时，混凝土因水泥矿物组成不同混凝土拌合物的坍落度（稠度）不同。要使两种水泥的所拌混凝土坍落度相同，那么使用2号水泥所拌混凝土每方较使用1号水泥所拌混凝土需多加水约5-10kg。即混凝土水灰比波动0.02-0.03。

表4不同标准稠度用水量水泥试验结果

水泥编号 单位混凝土用量（kg/m3） 混凝土性能

水泥 中砂 连续粒级碎石 水 坍落度mm

强度（MPa）

7d 28d

1 382 831 1015 182 140 32.5 45.3

1 382 831 1015 182 142 30.8 43.9

2 382 831 1015 182 125 34.4 43.6

2 382 831 1015 182 124 34.1 44.7

（2）试验二：在骨料、水相同时，使用同一强度等级但比表面积不同的两组水泥试样设计试配同一混凝土配合比，表5数据反映出混凝土拌合物单位用水量因水泥细度对水泥标准稠度用水量的影响而不同。表5中3号、4号水泥为粉磨细度不同的两个试样。在砂、石料、水泥用量相同时，拌合物坍落度也相同时，使用3号水泥所拌混凝土单位用水量较使用4号水泥所拌混凝土单位用水量少2-5kg且3号水泥所配制混凝土早期强度偏低。但因为其水灰比小,后期强度高 。细度不同的水泥配置达到相同配制强度的混凝土其单位水泥用量相差较大，混凝土单位成本随之差异较大，使用细度相对较小水泥每方混凝土可节约水泥2-5kg。

表5 比表面积不同水泥试验结果

组别 单位混凝土用量（kg/m3） 混凝土性能

水泥 中砂 连续粒级碎石 水 坍落度mm

强度（MPa）

7d 28d

3号 365 776 1071 187 120 26,7 35.4

3号 365 776 1070 188 120 26.4 34.9

4号 365 776 1069 192 120 27.8 33.9

4号 365 775 1069 193 120 28.1 34.4

注：表中3号水泥比表面积为328m2/kg，标准稠度用水量23.8%，4号水泥比表面积为,349m2/kg，标准稠度用水量25.6%)。

（3）活性混合材的掺入使水泥标准稠度用水量增大，凝结缓慢，安定性膨胀值变小。标准稠度用水量过大的水泥不宜在冬季施工使用，且不宜用于要求快凝快硬的混凝土中，必须要用时需要适量加大外加剂掺量。

（4)水泥标准稠度用水量对混凝土的干燥收缩影响很大，在同一水泥用量条件下，水泥用量较高时，混凝土的干燥收缩随着用水量的增加而急剧增大。综合水泥用量和用水量来说，水灰比越大，干燥收缩越大。

水泥标准稠度用水量的大小直接决定单位立方混凝土用水量的大小，为了降低单位立方混凝土用水量，掺加适当数量减水率高、分散性能好的外加剂是非常必要的。在新的施工项目上场材料选定时，应避免选定标准稠度用水量太高的水泥，以减少外加剂的用量，保证混凝土密实、耐久性良好。

4、结论

1、影响水泥标准稠度用水量大小的因素有：水泥熟料矿物组成、水泥细度、混合材的掺加品种及数量、水泥自身温度等。

2、混凝土中所用水泥应根据混凝土施工特点及施工对和易性、强度的要求合理选定。

3、试拌调整单位立方混凝土用水量时，应综合考虑所用水泥标准稠度用水量、细度及出厂水泥所掺加混合材的品种、数量及水泥自身温度等影响因素进行科学调整。

4、水泥标准稠度用水量大小决定水泥混凝土中水泥用量及减水剂的掺量（即混凝土成本的大小）

在工程实际施工中，影响水泥标准稠度用水量大小的各因素不是独立的，而是综合作用于混凝土，工程技术人员应依据水泥检验报告出具技术指标测值、现场环境及实际情况综合考虑，科学调整混凝土中水泥用量，确保混凝土工作性满足施工要求的前提下经济合理。

参考文献

[1] 林宗寿水泥工艺学 [M].无机非金属材料、硅酸盐工程专业本科教学用书. 武昌 武汉理工大学出版社，2012144-150

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 1346-2011 北京：中国标准出版社，2011.

.

作者简介：常小娟，1970年生，女，陕西礼泉人， 2012年毕业于西北工业大学土木工程专业，工程师