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 831100）



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 831100）

【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

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、水泥的强度等指标，从而影响混凝土的流动性能、凝结硬化过程、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。

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粒级配粗细程度的指标，是检定水泥质量的主要及重要试验项目之一。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23%～30%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，3～30μm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3μm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30μm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42. 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　42. 5普通硅酸盐水泥比表面积与水泥强度关系

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（3d抗压强度）呈增长趋势，但后期强度（28d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。

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（42. 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

表3　粗骨料质量指标

试验成型7d、28d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

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pH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孔隙增大，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。■

参考文献

［1］ DL／T 5150—2001水工混凝土试验规程［S］.北京：中国电力出版社，2001.

［2］ DL／T 5144—2001水工混凝土施工规范［S］.北京：中国电力出版社，2001.

［3］ GB 175—2007通用硅酸盐水泥［S］.北京：中国标准出版社，2007.

On the influence of cement fineness on cement Performance and concrete Performance

LI Wentao
（Survey Vorps，Xinjiang Water Vonservancy and Hydropower Survey Design Institute，Vhangji 831100，Vhina）

Abstract：Cement acts as an important part of concrete，which has great influence on concrete quality. Cement fineness is an important index to reflect cement quality therefore，researching the influence of cement fineness on concrete performance has great significance.

Key Words：cement fineness；specific surface；cement strength；concrete strength

DOI：10.16617／j.cnki.11-5543／TK.2016.02.005

中图分类号：TV42＋1

文献标识码：B

文章编号：1673-8241（2016）02-0015-03