水泥质量品质和外加剂对混凝土质量影响的研究

摘要:按照传统理论方式混凝土是按强度进行设计，衡量混凝土质量的最终标准主要是混凝土的强度。因此混凝土生产商对水泥质量品质的要求也就是强调其强度；推而言之，认为强度越高的水泥其质量也就越高。依照如此观点，造成近年来混凝土结构出现裂缝尤其是早期开裂的现象日益普遍。其原因很复杂。单从水泥来说，比表面积、矿物组成中C3A、C3S、碱含量的增加，外加剂的掺入量和外加剂的品种性能，d．温度过高的出厂水泥用于混凝土搅拌站，生产预拌混凝土，都增加了开裂的敏感性，降低了混凝土的流变性能，这是混凝土的原材料中影响混凝土产品质量的主要原因。因此，应当把抗裂性作为水泥质量品质的重要要求，并对外加剂的掺入量和外加剂的品种性能作出严格的规定。

1、前言

水泥和混凝土的关系，前者是后者产品质量的赖以生存的根基。水泥的强度，尤其是早期强度越来越高，虽然也是生产技术进步的一种表现，但也是一种盲目地追求市场结果的商业性行为——即满足混凝土早期强度不断提高的要求。从过去的习惯性思维来讲，由于人们对工程质量所注重的就是混凝土的强度表征，自然对水泥的要求也主要注重强度。尽管由于混凝土的耐久性问题开始显现，人们开始重视混凝土结构物的耐久性，但在实践中仍然把强度作为混凝土质量要求和验收的标准。尤其近两年来，混凝土施工中高效减水剂与水泥相容性不好的问题发生得比过去更多，地下连续墙和楼板甚至大梁开裂问题频频发生。其原因很复杂，涉及多方面因素，包括开发商、业主、建筑结构设计商、材料供应商、施工管理商等等。即使这些问题避开不谈，就材料本身来说，混凝土的质量不只是配合比的问题。设计的混凝土配合比只要是与原材料性质相匹配，质量差的原材料也很难做出高质量的混凝土商品，因此，有必要追溯原材料方面的原因。

只要混凝土骨料的质量品质满足设计的配合比要求，在原材料中，影响混凝土抗裂性的主要因素是水泥。购进水泥时只检验强度(当然有时还可能复验一下凝结时间)是不能判断水泥对混凝土抗裂性影响的。例如，两个不同厂家生产的相同品种水泥，B厂水泥的混凝土在约束条件下由于自收缩而产生较大的拉应力，使其对开裂敏感；A厂的水泥则稍有膨胀而有较小的约束应力，抗裂性较好。因此水泥、混凝土工作者应当除了关心按现行水泥标准规定的水泥性质外，更加关心水泥在混凝土中的行为，即对混凝土抗裂性能的影响。

随着商品混凝土的普及，混凝土的早期开裂现象普遍增多，一般情况无外乎以下两种现象：

1.1塑性开裂

由于塑性阶段混凝土失水速度大于泌水速度，造成表层混凝土的失水收缩，受内部混凝土与钢筋的约束造成受拉开裂。现今水泥的早强特性及外加剂的掺加使用不适当，使得混凝土较快或者过于缓慢凝结。凝结较快时易造成塑性开裂；当混凝土长时间处于塑性状态，将增加其塑性开裂的可能性，塑性开裂时对钢筋硅耐久性，特别是砼碳化导致的钢筋锈蚀有很大危害。

1.2早期硬化开裂

瑞典水泥和混凝土研究所研究人员1980年发现，混凝土成型后水化塑性减小，弹性模量E增加，成型后4—8小时，E值从不起10MPa～102MPa迅速增大到104MPa—105MPa，增加了3个数量级。而此时抗压和抗拉强度只以正常的速度增长，因此极限应变由2h的4．0×10—3急剧下降，6h～8h的应变降到最低值0．04×10—3左右，随后又逐步增大到硬化后混凝土的正常极限拉应变0.1×10—3。早期硬化混凝土有一个极限拉应变最低的时段，而现在水泥高早期产生的水化热，水泥胶凝材料的高细度和低水胶比，因高效减水剂造成的湿润角和毛细孔水力半径的降低，使得毛细孔压力增加，早期收缩(包括自收缩)可能在混凝土凝固初期就超过它的极限应变值而造成开裂。研究表明：24h抗压强度值越小，则早期收缩值、弹性模量E也越低，而徐变则较大，有利于减小早期开裂风险。有研究表明24h混凝土抗压强度值为12MPa时是拐点。因此，为保障混凝土的后期性能，选择合适的早期性能水泥、掺合料(品种、掺量)、外加剂对混凝土的凝结影响是极其重要的。

出现这种现象主要是随着水泥强度不断提高后才发生的，不同水泥厂家采用不同的方法满足强度(尤其足早期强度)的要求，例如提高比表面积，增加C3S、C3A的含量等，我国有的水泥厂甚至还采用一些什么“增强剂”之类的措施(注意正像—些食品添加剂，短期无害，长期不一定安全)。

由于建筑业市场需求的变化，现代水泥的组成和细度发生厂很大变化。美国从1920年到1999年，70年中水泥和混凝土主要参数的变化的趋势是水泥中C3S含量从35％增加到50～60％，比表面积从220cm2／kg增加到340～600m2／kg，混凝土的水灰比从0．56～0．8降低至0．26～0．56。水泥的7d抗压强度增长了几乎2．5倍。近年来国外许多专家根据实际调查研究，对这种趋势提出了批评，指出当前混凝土结构不断增多的过早劣化现象主要原因是与此趋势有关。认为：“20世纪混凝土业为满足越来越高的强度要求，不可避免地违背了材料科学的基本规律——即开裂与耐久性之间存在的密切关系。为了实现建设项目的混凝土结构强度可持续发展的这个目标，有必要更新一些观念和建设实践。”

我国水泥标准的修订的方针是“与国际接轨”，因此也是在按此趋势发展。回顾这段发展，分析其与混凝土结构耐久性的关系，会有助于我们更新观念，从关注强度转变到关注耐久性，从耐久性的角度来评价水泥和混凝土的质量。

本新闻共5页,当前在第1页12345