王玉敏

【摘要】在傳統(tǒng)上，混凝土是按強度進(jìn)行設(shè)計，對混凝土的質(zhì)量的最終標(biāo)準(zhǔn)主要是強度。因此混凝土生產(chǎn)者對水泥品質(zhì)的要求也是強調(diào)強度；強度越高的水泥被認(rèn)為質(zhì)量也越高。如此的發(fā)展，造成近年來混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫尤其是早期開裂的現(xiàn)象日益普遍。其原因很復(fù)雜。單從水泥來說，比表面積、礦物組成中C3A、C3S、堿含量的增加，熱水泥的出廠，都增加了開裂的敏感性，降低了流變性能，是原材料中影響混凝土質(zhì)量主要原因。應(yīng)當(dāng)把抗裂性作為水泥品質(zhì)的重要要求，并限制出廠水泥的溫度。

【關(guān)鍵詞】水泥品質(zhì) 抗裂性 含堿量

【中圖分類號】TU525 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）01—0230-01

一、水泥礦物組成

硅酸鹽水泥主要的組成礦物有四種，它們的水化性質(zhì)不同，在水泥中所占比例不同時影響對水泥整體的性質(zhì)。C3A的水化熱是其他礦物水化熱的數(shù)倍，尤其在早期。C3S的水化熱雖然比C3A的小很多，但在3天卻是C2S水化熱的幾乎5倍，因其含量在熟料中約占一半，故影響也很大；C3A的收縮率是C2S收縮率的3倍，是C4AF的幾乎5倍。因此C3A含量較大的早強水泥容易因早期的溫度收縮、自收縮和干燥收縮而開裂。

二、水泥細(xì)度對混凝土工作性的影響

目前我國混凝土尤其是中等以上強度等級的混凝土普遍使用高效減水劑和其他外加劑。當(dāng)高效減水劑產(chǎn)品一定時，水泥的成分（主要是含堿量、C3A及其相應(yīng)的SO3含量）和細(xì)度是影響水泥和高效減水劑相容性的主要因素。水泥細(xì)度的變化加劇了水泥與高效減水劑相容性問題。

隨水泥比表面積的增加，與相同高效減水劑的相容性變差，飽和點提高，為減小流動度損失需要增加更多摻量的高效減水劑。不僅增加施工費用，而且可導(dǎo)致混凝土中水泥用量的增加，影響混凝土的耐久性。

三、水泥細(xì)度對混凝土開裂的影響

在目前我國大多數(shù)水泥粉磨條件下，水泥磨得越細(xì)，其中的細(xì)顆粒越多。增加水泥的比表面積能提高水泥的水化速率，提高早期強度，但是粒徑在1μm以下的顆粒水化很快，幾乎對后期強度沒有任何貢獻(xiàn)。倒是對早期的水化熱、混凝土的自收縮和干燥收縮有貢獻(xiàn)——水化快的水泥顆粒水化熱釋放得早；因水化快消耗混凝土內(nèi)部的水分較快，引起混凝土的白干燥收縮；細(xì)顆粒容易水化充分，產(chǎn)生更多的易于干燥收縮的凝膠和其他水化物。粗顆粒的減少，減少了穩(wěn)定體積的未水化顆粒，因而影響到混凝土的長期性能。

水泥細(xì)度還會影響混凝土的抗凍性。細(xì)水泥的易裂性可能與其低抗拉強度有關(guān)。

四、水泥中含堿量和混凝土開裂的關(guān)系

出于對預(yù)防堿骨料反應(yīng)的考慮對水泥中含堿量進(jìn)行了限制。Burrows在美國克羅里達(dá)的青山壩對104種混凝土的面板進(jìn)行了53年的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)開裂嚴(yán)重的劣化了的混凝土中，有的水泥含堿量高，但所用骨料并沒有堿活性；還有的使用高堿水泥同時所用骨料也有活性，但是檢測的結(jié)果卻沒有堿骨料反應(yīng)的產(chǎn)物，而混凝土卻開裂而裂化了；這表明堿能促進(jìn)水泥的收縮開裂。圖7為Blaine用環(huán)形收縮測定儀測定水泥中含堿量對水泥開裂情況的影響以及1996年相應(yīng)水泥混凝土狀況，圖中的好和差表示抗裂性的好壞。在圖中，注意當(dāng)Na2O當(dāng)量在0.6以下時混凝土狀況的改善，還要注意水泥的細(xì)度和C3A、C3S影響。用粗磨、低堿水泥時，引氣混凝土可經(jīng)受住550次凍融循環(huán)，但用磨的、高堿水泥則經(jīng)受不到100次循環(huán)。

大量的發(fā)現(xiàn)是堿和細(xì)度、C3A和C4AF的因素一起極大地影響水泥的抗裂性。即使水泥有相同水化率（強度）和相同的自由收縮，顯然低堿水泥有內(nèi)在的抵抗開裂的能力。當(dāng)含堿量從低于0.6%Na2O當(dāng)量時，水泥的抗裂性明顯增加，當(dāng)進(jìn)一步降低到趨向于0時，這種能力會進(jìn)一步改善，盡管這一點是做不到的。

由于堿骨料反應(yīng)必須在混凝土中有足夠的含堿量、足夠數(shù)量的活性骨料和足夠的水分供應(yīng)，三個條件同時存在的情況下才會發(fā)生，并不要求任何情況下都限制水泥的含堿量，但是，促進(jìn)混凝土收縮裂縫的生成和發(fā)展以至造成混凝土結(jié)構(gòu)物的劣化，卻是高含堿量對混凝土更大的威脅。不管是否使用活性骨料，必須將水泥中的含堿量減到最少。

五、對水泥抗裂性評價和選擇方法的推薦

用環(huán)形約束試驗評價水泥或混凝土抗裂性的方法已有60多年的歷史。世界許多國家的學(xué)者對鋼環(huán)的材料、尺寸、信息收集和處理方法、評價指標(biāo)，以至基于彈性力學(xué)的力學(xué)模型等都有研究，并分別用此方法研究過影響水泥和混凝土開裂敏感性的因素。Burrows建議使用Blaine的方法評價水泥：開裂時間<1h的是很差的水泥，>15h的為優(yōu)。清華大學(xué)建材研究所覃維祖教授指導(dǎo)研究生對此方法進(jìn)行了研究，結(jié)果表明用他們設(shè)計的材料和尺寸的環(huán)試驗評價混凝土所用膠凝材料的抗裂性是有效的。使用熱膨脹系數(shù)小的材料時，不僅可檢測水泥的干縮開裂性能，還可檢測由于溫度收縮引起的開裂性能。

【結(jié)束語】

眾所周知，凡是能提高混凝土早期強度的因素，都會影響混凝土后期強度的增長，目前在配制混凝土?xí)r都有較大的強度富余，以期補償這種后期強度的損失。這無疑造成很大的浪費?，F(xiàn)在看來，問題遠(yuǎn)比此更嚴(yán)重，早期的高強度所帶來的后患是混凝土結(jié)構(gòu)物提早劣化。因此，除非工程有特別特殊需要，應(yīng)盡量避免使用早強水泥。