浅谈水泥配料方案对水泥干缩性能的影响

　　浅谈水泥配料方案对水泥干缩性能的影响

　　提高水泥比表面积，增加了混合材料掺加量，降低了生产成本，会不会增加水泥收缩率？而为了市场，还得降低水泥收缩率。有没有更好的措施？

　　通过对不同矿物组成熟料的干缩性试验发现，较高C3S的熟料，收缩率相应降低；其磨制的复合硅酸盐水泥，收缩率有相似的规律。

　　对混合材料掺加量增加所导致的水泥干缩性能改变的担忧是可以理解的。同时，因硅酸盐水泥熟料中各矿物水化所产生的干缩率不一致，矿物质量分数的不同也会使水泥的干缩性能发生变化。尽管混凝土结构物裂缝控制的难度很大，但水泥作为混凝土的胶结基料，是混凝土干缩的主要因素之一，因此，水泥干缩率的控制是减少混凝土有害裂缝产生的必要控制措施之一。

　　1　与水泥相关的产生混凝土裂缝的因素分析我国著名混凝土专家王铁梦教授认为，裂缝的产生通常是一种或几种因素的共同作用，混凝土产生裂缝的主要原因有三种，分别为：①由变形引起的裂缝，如温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等；②外荷载作用下，结构次应力引起的裂缝；③外荷载直接应力引起的裂缝。在这三种因素中，变形引起的裂缝最多，占80%以上。

　　从水泥与混凝土的相互影响因素来看，虽然引起混凝土变形的因素有很多，比如混凝土坍落度过大、泌水、沉降差异，震动赶浆、混凝土表面强度过低就进行下道工序或表面压实不及时，养护不当，混凝土非正常凝结以及混凝土收缩等等。水泥的实物质量，包括水泥的需水量、水泥颗粒级配（包括比表面积）以及水泥化学成分、水泥矿物组成等都对这些因素产生影响，理论上，这些对混凝土变形产生影响的因素都汇集到水泥的干缩性能上。

　　2　水泥配料方案（含生料）对水泥干缩性能影响的试验

　　众所周知，水泥实物质量的优劣是决定混凝土耐久性的主要因素。虽然水泥的干缩性能可以通过混凝土捣制给予相应弥补，比如减水剂或其它外加剂适宜用量的调整，不可否认的是，水泥是引起混凝土裂缝的材料方面的主要因素之一，直接影响混凝土的耐久性。因此，水泥企业如何通过配料方案的调整降低熟料乃至水泥的干缩率，是确保顾客满意的一种必要的预防措施。

　　通过对顾客投诉信息的处理分析（质量追溯），我们发现涉及到混凝土裂缝（包括表面龟裂）投诉的熟料，其C3S含量均落在50%～56%区间，水泥粉磨时活性混合材料掺加量20%（其中矿渣15%，粉煤灰5%），非活性混合材料30%（煤矸石+采矿废石=1+1），我们认为，有必要就水泥的干缩性能进行大窑和大磨的配方调整。为此，我们就大窑和大磨的煅烧和粉磨分别进行了熟料和水泥的干缩性能试验。

　　2.1　熟料干缩率试验

　　2.1.1　样品

　　采用公司生产的6组熟料以及XL公司的3组熟料，其化学成分和物理性能检验结果见表1，表2。采用标准：GB/T176-2008，GB/T8074，GB/T1346，GB/T1345，GB/T17671-1999。

　　2.1.2　试验方法

　　试件成型采用25mm×25mm×250mm三联试模，P·I型硅酸盐水泥按GB17671-1999成型，试件成型后放入养护室中养护（温度20℃±2℃，相对湿度90%），自加水时算起，养护24小时脱模，然后将试块置于20℃水中养护2d后取出，将表面擦拭干净后测量初长（L0），然后移入恒温恒湿养护箱（温度20℃±1℃，相对湿度50%±3%）养护，在各龄期（±1h）时测量试块长度（Lt），并按下式计算水泥砂浆在各龄期的干缩率L=(L0-Lt）/250×100%。

　　三个试样的平均值为试样的干缩值。

　　2.1.3　结果分析

　　从表1及表2可以看出，需水量的变化与熟料配料方案有一定的关系，在熟料煅烧及冷却过程中，快烧急冷的熟料，对干缩率影响较大的C3A矿物部分会被固溶进A矿、B矿及铁相矿物之中，部分会以玻璃体形态或小晶粒形态存在，其实际存在的量会比理论计算的量值少，因此，适当地提高熟料中Fe2O3的含量，有利于降低水泥的干缩率，这也是道路水泥要求铁相含量较高的原因之一。

　　可以看出，P·I型硅酸盐水泥的干缩在7d龄期占到约70%，说明混凝土早期的养护对控制裂缝至关重要。C3A含量较高，其早期收缩率增大，后期虽有增长，但趋缓；水泥中C3S含量高，并有适宜的铁相含量，其收缩率约为C3A含量较高水泥的2/3左右，因此，配料及煅烧应在许可的范围尽量提高C3S含量，这样就能降低水泥的干缩率。

　　2.2　水泥干缩率试验

　　2.2.1　小磨试验

　　选取GS01、GS05、XL09三个熟料样品，分别配入矿渣15%、粉煤灰5%、煤矸石15%、采矿废石15%、石膏4.5%，比照大磨控制参数（细度筛余：1.0%～2.0%；比表面积380±20m2/kg；SO3:2.60%±0.30%），用化验室试验小磨磨制32.5级复合硅酸盐水泥，考虑两种磨机的区别，为尽可能充分体现大磨实际情况，小磨以比表面积为先控制水泥细度，在比表面积符合要求时再对比筛余细度，同时用GS05熟料在相同配料下磨制一组比表面积为320±20m2/kg的复合硅酸盐水泥参与对比。具体试验数据见表3、表4。

　　结束语

　　我们认为，为确保混凝土的耐久性，水泥企业在提供符合国家标准的优质产品的同时，应该对水泥的需水量实施控制。水泥企业应避免过于追求提高比表面积增加混合材料掺加量以降低生产成本的质量措施的出现，同时，通过调整熟料矿物组成以及混合材料合理匹配来降低水泥收缩率也应是一种追求的措施，这样，才能生产出用户更加满意的产品，赢得更广阔的市场。