不同厂家水泥对混凝土性能的影响研究

赵海能

（科之杰新材料集团（海南）有限公司）

0 前言

混凝土是土木工程中应用最广泛的材料，它在今后相当长的时期内仍然是最主要的建筑材料。混凝上的质量直接关系着工程的寿命，因此工程对混凝土性能的要求越来越高。20 世纪末聚羧酸系减水剂的研制和成功生产、应用开创了混凝土外加剂的新纪元[1]，因其具有掺量低、减水率高、混凝土经时损失小等特点得到了工程界的推崇，使混凝土的推广应用得到了很大的提升。

水泥是混凝土的重要胶凝材料，水泥的水化是混凝士能够硬化成型的基础，因此水泥的性能对混凝土的性能有着非常大的影响。随着水泥工业化的不断发展，尤其是回转窑工艺的普及和不断完善，近几年水泥在质量和稳定性方面得到了极大的提升。但是，不同厂家水泥由于生产原材料和工艺的区别，各有特性。海南地区目前主要使用天涯、华润及海螺等几种水泥，不同的水泥其性能有较明显的差异并存有一定的规律性，商混客户在混凝土应用中经常会因水泥更换品种而出现各种应用上的问题。通过相关试验了解不同水泥对混凝土性能的影响，对指导实际生产意义深远。

1 试验方案

⑴分别收集海南地区三个厂家水泥各四个批次，测试其物理性能，得出不同厂家水泥的物理性能特点。

⑵通过不同厂家水泥的混凝土实验，测试其外加剂掺量、坍落度、经时损失、含气量及混凝土强度，得出不同厂家水泥对混凝土性能的影响。

2 试验过程与分析

2.1 试验原材料

试验用原材料均采用当地使用的材料，为了减少其他因素的影响，试配混凝土配合比不掺掺合料，碎石采用海口当地规格为5～31.5mm 的蜂窝石，机制砂采用海口地区资源较丰富的火山岩机制砂，碎石的性能指标如表1 所示，火山岩机制砂物理性能指标如表2 所示。

表1 碎石物理性能指标

表2 火山岩机制砂物理性能指标

原材料水泥分别取天涯、润丰和海螺P·O42.5 各四个不同期水泥样品，编号区分为ABCD，水泥物理性能指标详见表3。

表3 水泥物理性能指标

外加剂采用科之杰海南公司Point-400S 聚羧酸高效减水剂，固含量12%，掺量2.0%，胶砂减水率23.6%，其他相关性能指标满足GB8076-2008《混凝土外加剂》国家标准。

2.2 混凝土试验

混凝土试验配合比胶凝材料用量350㎏/m3，依据碎石的空隙率配合比砂率用46%，水胶比0.5，配合比设计容重2360㎏/m3，不同水泥混凝土试验配合比如表4 所示。

表4 混凝土试验配合比

试配原材砂石料均采用饱和面干状态做试验，通过系列的配合比试验，得出不同水泥厂家混凝土的外加剂掺量、坍落度、扩展度、1h 经时坍损、容重、含气量及28天混凝土抗压强度。实验中发现，天涯水泥的混凝土和易性整体略差，润丰水泥和海螺水泥的混凝土整体和易性较好。相关数据详见表5。

表5 不同批次水泥的混凝土试验数据

2.3 试验数据分析

从图1 可以看出，收集的水泥中天涯、润丰和海螺水泥的外加剂掺量呈递增关系。天涯水泥的比表面积在320～335m2/㎏之间，润丰水泥的比表面积在330～345 m2/㎏之间，海螺水泥的比表面积在340～370m2/㎏之间，比表面积是影响外加剂掺量的重要因素，随着比表面积的增加，混凝土外加剂的掺量呈上升趋势；天涯水泥的比表面积相对低，所以混凝土的外加剂掺量也整体偏低，混凝土的和易性表现为起浆性和包裹性会差一些。

图1 不同厂家水泥的比表面积与扩展度损失的关系

从图2 可以看出，在外加剂种类相同的情况下，天涯水泥的外加剂掺量在2.2%～2.4%之间，润丰水泥的外加剂掺量在2.2%～2.6%之间，海螺水泥外加剂掺量在2.4%～2.8%之间。从数据上可以看出，天涯水泥的外加剂稳定性相对好一些，润丰和海螺水泥的外加剂掺量波动比天涯要大，而且天涯水泥的外加剂掺量比润丰水泥低约0.2%～0.3%，海螺水泥的外加剂整体掺量最高。并且，从图2 中看出，收集的水泥在减水剂种类相同的情况下，不同厂家水泥混凝土含气量呈上升趋势。天涯水泥混凝土的含气量最低，润丰水泥的含气量均值较天涯水泥高约0.5%，海螺水泥的含气量均值较天涯高约1.3%，因此在使用润丰和和海螺水泥时减水剂的引气量可以适当降低。

图2 不同厂家水泥与外加剂掺量及含气量的关系

从图3 中可以看出，收集的水泥在减水剂种类相同的情况下，不同厂家水泥对混凝土坍落度损失也有不同的影响。实验中天涯水泥混凝土的平均坍落度经时损失最小，润丰水泥次之，海螺水泥坍落度损失最大，所以使用润丰和海螺水泥时减水剂的保坍性能要有所提高。

图3 不同厂家水泥与混凝土扩展度损失的关系

从图4 中可以看出，收集的三个厂家四个批次水泥，天涯水泥的平均强度47.8MPa，润丰水泥的平均强度51.6MPa，海螺水泥的平均强度51.0MPa，天涯水泥的水泥强度比海螺和润丰低一些，润丰水泥和海螺水泥的平均水泥强度相当。在混凝土的平均强度上，润丰略高，天涯和海螺水泥的相当，总体上强度相当，原因在于混凝土含气量的影响，天涯水泥的含气量最低，弥补了其水泥强度偏低的不足。所以混凝土含气量是影响混凝土强度的重要因素，合理地控制混凝土含气量，是保证工程质量的重要指标。

图4 不同厂家水泥与混凝土强度的关系

3 结论

收集的不同厂家的水泥中，在减水剂种类相同的情况下，得出以下结论：

⑴天涯水泥的混凝土外加剂掺量最低，润丰水泥的外加剂掺量较天涯水泥高约0.2%～0.3%，海螺水泥混凝土外加剂掺量整体最高；天涯水泥的混凝土经时保坍性最好，润丰水泥次之，海螺水泥的整体坍损最大。所以使用润丰和海螺水泥时，减水剂的保坍性能要适当提高。

⑵天涯水泥的混凝土和易性较润丰和海螺差，海螺水泥混凝土的包裹性整体较好；天涯水泥的混凝土含气量最低，润丰水泥的含气量均值较天涯水泥高约0.5%，海螺水泥的含气量均值较天涯高约1.3%。使用润丰和海螺水泥时，减水剂的引气量可以适当降低。

⑶水泥强度方面，润丰水泥最高，海螺次之，天涯水泥的强度较润丰和海螺整体略低；不同厂家水泥的混凝土强度整体相当，含气量是影响混凝土强度的重要指标。