水泥品质与混凝土耐久性的关系
发布于:2018年06月21日    点击量:0

为提高混凝土耐久性,盲目提高水泥用量是种错误的做法。相反,水泥用量越高,越不利于混凝土的耐久性。而水泥的品质、性能对混凝土的耐久性有着至关重要的作用。

1 水泥强度与混凝土耐久性的关系

水泥的使用功能分为多种,其中水泥强度是最重要的功能之一,它能够反映出水泥的胶结能力。但衡量水泥的性能品质质量绝不能以强度作为唯一衡量标准,不能错误地认为水泥的强度高,该种水泥就一定好。在发达国家中,其水泥标准较为严格,它不仅给水泥强度规定了最低值,同时还规定了最高值,如果水泥强度高于最高值,该水泥也被判为不合格品。目前在我国的水泥标准中,还没有对水泥强度的最高值有所限制,这在某种程度上误导了一些水泥生产厂家与用户盲目地追求过剩强度。在我国现有的生产工艺条件下,为了提高水泥强度,特别是早期强度,其主要措施就是增加水泥中的 C3S 和 C3A 的含量,同时将水泥比表面积提高,这就导致了水泥的水化热增大、水化速率过快,混凝土收缩大、结构不良、抗腐蚀性差、抗裂性能下降。根据有关资料显示,水泥早期强度如果很高,它的强度在 14d 以后几乎不再增长,甚至长期强度还有可能倒缩。水泥中 C3A 的 3d 水化热量约为 C2S 的 17.2 倍与 C3S 的3.7 倍,7d 水化热量约为 C2S 的 37 倍与 C3S 的 7 倍。C3A 的收缩率约是 C2S 与 C3S 的 3 倍。一般混凝土中的 C3A 与硅酸盐水泥水化物中的氢氧化钙易遭化学腐蚀。水泥强度和混凝土耐久性并不存在一定的必然联系。

2 水泥的碱含量与混凝土耐久性的关系

以往对水泥中的碱含量进行控制,主要从骨料反应的这一角度提出一些要求。但经工程实践发现,无论活性骨料是否存在,其碱的影响都首先表现为混凝土开裂倾向不断增加,这是因为水泥中的碱含量高而引起的收缩所导致的。为了防止由于碱含量过高而引起混凝土开裂,一般要求水泥的碱含量要低于 0.6%。最近几年,为限制外加剂与水泥中的碱含量,经工程实践又发现如果水泥中的碱含量过低,会增加大坍落度混凝土的泌水性。当水泥中的C3S、C3A 含量低或使用的矿物掺和料掺量较大时,水泥的碱含量可以适当增加一些。

3 混合材与混凝土耐久性的关系

在水泥中掺入一些混合料,其目的就是为了使水泥性能得到改善,使混凝土耐久性得到提高,而不单纯地是为了压低强度、降低水泥的生产成本、增大产量。有些人觉得高强混凝土需要减少混合材料的掺量或增加水泥用量,这其实是一种误解。为了减少水泥中C3S 与 C3A 含量过高而带来的不利影响,在进行混凝土配比时就要尽可能地把硅酸盐水泥用量降低。水泥早期强度越高,对混凝土耐久性就越不利,混凝土的开裂倾向也就会越大。在水泥中能够掺入的混合材料有很多,如玄武岩、煤矸石、沸腾炉渣、沸石、石灰石等。这些混合材料由于活性低、需水性大,所以掺量有限。混合材料不同,其材性也不相同,当二种或二种以上材料进行复合使用时,在性能上具有互补效应。例如非活性材料和活性材料,酸性材料和碱性材料等。将一定量的混合材料掺入水泥中,可使水泥性能得到有效地改善,进而使混凝土的耐久性与工作性提高。

4 水泥需水性与混凝土耐久性的关系

水主要有两个作用:①使硅酸盐矿物水化反应得到有效保证;②保证混凝土或砂浆具有一定的流动性或塑性。当水泥的需水量大时,在配制混凝土时所用的水灰比也要相应地增大。水灰比过大十分不利于混凝土的耐久性与强度,也十分不利于发挥混合材料的效能。和硅酸盐水泥比,水灰比对矿渣水泥、粉煤灰水泥、复合水泥、火山灰水泥等性能的影响较大,特别是粉煤灰水泥最为敏感。经实践证明:在低水灰比的条件下,混合材料能够充分发挥其作用。由于现行的标准试验方法存在的一些缺陷,使得需水量小的水泥的优良性能难以得到体现。标准规定试验方法没有对不同特性的混合材料进行考虑,它主要考虑的只是水泥质量的可比性。对于需水性小的水泥,其胶砂容易出现流浆、泌水,这样混合材料对胶凝的质密作用就难以发挥,试体的结构疏松、强度低、气孔多;需水量大的水泥,其流动性差,混凝土强度和砂浆强度相比有一定的虚高现象。混合材料掺量大的水泥,水化慢,早期强度发展慢,对湿度与环境温度十分敏感,标准试验的相对湿度﹥90%,温度为 20℃±1℃,但现场施工条件却是随着气候变化而不断变化的。夏季要高出试验室温度很多,冬季则低于试验室温度很多;夏季对混合材料掺量大的水泥强度增长有利,冬季则很不利。在春秋季,室内外的温湿度相差不是很大,水化热高的硅酸盐或普通水泥实际强度要高于室内标准养护下的强度,而混合材料掺量大、水化热低的水泥正好相反。

5 结束语

通过对水泥性能与混凝土耐久性的关系进行分析,可以看出,为了使水泥质量能够在性能上全面地满足混凝土强度、耐久性、工作性能的需要,水泥生产企业应根据施工要求,对用户所需的各种混合材料必须要掺配得科学合理,并对其进行优化组合、加工改性与质量控制。


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