水泥水泥的六大組分對混凝土質量的影響因素分析
更新時間：2023-09-17 11:04:44作者：佚名
水泥通常是由混凝土、砂、石和水所組成，為緩解水泥的那些功耗，還常加入過量的外加劑和摻合料。因而，水泥主要由六大組分組成：①水泥、②水、③粗級配（主要為砂石）、④細級配（主要為砂子）、⑤礦物摻合料（主要為粉礦渣或其他摻合料）、⑥外加劑（如膨脹劑、減水劑、緩凝劑等）。
在水泥中，砂、石起骨架作用，稱為級配或集料；混凝土與水產生水泥水，包裹在級配的表面并填充其縫隙。在水泥硬化前，水泥水、外加劑與摻合料起潤滑作用，賦于攪拌物一定的流動性，方便施工操作。水泥水硬化后，則將砂、石級配膠締結一個堅固的整體。砂、石通常不參與混凝土與水的物理反應，其主要作用是節省混凝土、承擔載荷和限制硬化混凝土的收縮。外加劑、摻合料不僅起緩解水泥功耗的作用外，也有節省混凝土的作用。
六大組分對水泥品質的影響誘因
1.混凝土
混凝土的材質采用及標號的采用影響水泥硬度及水泥融化水化熱等，相關成品品質對水泥的成品品質起主要作用。
2.水
水的PH值、水質、硫酸鹽等濃度影響水泥硬度及水泥品質。
3.粗級配
沙子的硬度及材質影響水泥硬度及水泥成品品質。
4.細級配
砂子的含泥量、砂子本體材質、砂的有害物質濃度不同程度地影響水泥的硬度及融化時間。
5.礦物摻合料（主要為粉礦渣或其他摻合料）
不同摻合料影響水泥的和易性、強度曲線、混凝土成品觀感等誘因。
6.外加劑（如膨脹劑、減水劑、緩凝劑等）
外加劑的種類及添加量影響水泥的融化時間、強度、混凝土化學功耗等誘因。
六大組分的技術要求
1，混凝土
配制普通水泥的混凝土，可選用六大常用混凝土（見下表），必要時也可選用快硬碳酸鹽混凝土或其他品種混凝土。
混凝土品種的采用應按照水泥安裝工程特征、所處環境條件及設計施工的要求進行，常用混凝土品種的選擇可參照下表。
混凝土硬度等級的選擇，應與水泥的設計硬度等級相適應。通常以混凝土硬度等級為水泥硬度等級的1.5～2.0倍為宜，對于高硬度等級水泥可取0.9～1.5倍。用低硬度等級混凝土配制高硬度等級水泥時，會使混凝土藥量過大，不經濟，并且都會影響水泥的其他技術性質。用高硬度等級混凝土配制低硬度等級水泥時，會使混凝土藥量偏少，影響和易性及密實度，致使該水泥耐久性差，故應當如此做時應摻入一定數目的混和材料。
2，細級配
粒徑在4.75mm以下的級配稱為細級配，在普通水泥手指的是砂。水泥用細級配的技術要求有以下幾方面：
砂的顆粒骨料是指砂中大小不同的顆粒互相搭配的比列狀況，大小顆粒搭配得好時沙粒之間的縫隙最少。砂的長短程度是指不同粒徑的沙粒混和在一起后總體的長短程度，一般有粗砂、中砂與細砂之分。在相似品質條件下，細砂的總表面積較大，而粗砂的總表面積較小。在水泥中，砂子的表面還要由水泥水包裹，沙粒之間的縫隙還要由水泥水填充，為達到節省混凝土和增加硬度的目的，應盡量減低砂的總表面積和砂礫間的縫隙，即采用土體良好的粗砂或中砂比較好。
砂的顆粒骨料和長短程度，常用篩分析的方式進行測量。按照0.63mm篩孔的累計篩余量，將砂分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個骨料區。用所處的骨料區來表示砂的顆粒骨料情況，用粒度螺距表示砂的厚薄程度。粒度螺距愈大，表示砂愈粗，按粒度螺距砂可分為粗、中、細五級。
在選擇水泥用砂時，砂的顆粒骨料和長短程度應同時考慮。配制水泥時宜優先采用Ⅱ區砂。當選用Ⅰ區砂時，應增加砂率，并保持足夠的混凝土藥量，以滿足水泥的和易性要求；當選用Ⅲ區砂時，宜適當增加砂率，以保證水泥的硬度。對于泵送水泥，宜采用中砂，且砂中大于0.315mm的顆粒應不超過15%。
水泥用砂要求凈化、有害雜質少。砂中所富含的泥塊、淤泥、云母、有機物、硫化物、硫酸鹽等水泥比表面積，還會對水泥的功耗有不利的影響，屬有害雜質，還要控制其濃度不少于有關規范的規定。重要安裝工程水泥所使用的砂，還應進行堿活性檢測，以確定其適用性。
砂的堅實性是指砂在氣候、環境變化或其他化學誘因作用下抵御斷裂的能力。砂的堅實性用氯化鈉堿液檢測，試樣經5次循環后其品質損失應符合有關標準的規定。
3，粗級配
粒徑小于5mm的級配稱為粗級配。普通水泥常用的粗級配有砂石和礫石。由天然巖體或礫石經破碎、篩分而得的粗級配，稱為砂石或碎礫石。巖體因為自然條件作用而產生的粗級配，稱為條石。水泥用粗級配的技術要求有以下幾方面：
普通水泥用砂石或礫石的顆粒土體狀況有連續粒級和單粒級兩種。其中，單粒級的級配通常適于組合成具備要求骨料的連續粒級，它也可與連續粒級的砂石或礫石混和使用，以緩解其骨料。如資源受限應當使用單粒級級配時，則應采取舉措防止水泥發生漏漿。
粗級配中公稱粒級的上限稱為最大粒徑。當級配粒徑減小時，其比表面積增大，水泥的混凝土藥量也提高，故在滿足技術要求的前提下，粗級配的最大粒徑應盡量選大一些。在箍筋水泥結構安裝工程中，粗級配的最大粒徑不得少于結構截面最小寬度的1/4，同時不得小于箍筋間最小凈距的3/4。對于水泥空心板，可容許選用最大粒徑達1/3板厚的級配，但最大粒徑不得少于40mm。對于選用泵送的水泥，砂石的最大粒徑應不小于輸送孔徑的1/3，礫石的最大粒徑應不小于輸送孔徑的1/2.5。
砂礫或礫石的硬度可用巖體抗拉硬度和壓碎指標兩種方式表示。當水泥硬度等級為C60及以上時，應進行巖體抗拉硬度檢測。適于制做粗級配的巖體的抗拉硬度與水泥硬度等級之比不應大于1.50對一直性的生產品質控制則可用壓碎指標值來檢測。
有抗寒要求的水泥所用粗級配，要求測量其結實性。即用硝酸鈉堿液檢測，試樣經5次循環后其品質損失應符合有關標準的規定。
粗級配中所含的泥塊、淤泥、細屑、硫酸鹽、硫化物和有機物等是有害物質，其濃度應符合有關標準的規定。另外，粗級配中禁止混進焙燒過的白云石或石灰木塊。
重要安裝工程水泥所使用的砂石或礫石，還應進行堿活性檢測，以確定其適用性。
粗級配中針、片狀顆粒過多，會使水泥的和易性變差，硬度增加，故粗級配中的針、片狀顆粒濃度應符合有關標準的規定。
4，水
水泥攪拌及養護用水的氨氮應符合《混凝土用水標準》JGJ63—2006的有關規定。對于設計使用期限為100年的結構水泥，氯離子濃度不得少于500mg/L；對使用鋼絲或經熱處理箍筋的簡支水泥，氯離子濃度不得少于350mg/L。地表水、地下水、再生水的放射性應符合現行國家標準《生活食用水衛生標準》GB5749—2006的規定。
水泥攪拌用水的氨氮檢測項目包括pH值、不溶物、可溶物、C1-、SO?2-、堿濃度（選用堿活性級配時檢測）。被檢測水樣還應與食用水樣進行混凝土凝結時間和混凝土膠砂硬度對比實驗。之外，水泥攪拌用水不應懸浮顯著的油脂和泡沫，不應有顯著的色調和氣味；水泥企業設備洗去水不宜適于現澆水泥、裝飾水泥、加氣水泥和顯露于磨蝕環境的絮凝土，不得適于使用堿活性或潛在堿活性級配的水泥。未經處理的海水禁止適于箍筋水泥和現澆水泥。在未能榮獲水源的狀況下，海水可適于素水泥，但不宜適于裝潢水泥。
水泥養護用水的氨氮檢測項目包括pH值、C1-、SO?2-、堿濃度（選用堿活性級配時檢測），可不檢測不溶物和可溶性物、水泥凝結時間和混凝土膠砂硬度。
5，外加劑
外加劑是在水泥攪拌前或攪拌時摻入，摻量通常不小于混凝土品質的5%（特殊狀況除外），并能按要求緩解水泥功耗的物質。各類水泥外加劑的應用緩解了新攪拌硬化水泥的功耗，促使了水泥新技術的發展，推動了工業副產品在膠凝材料系統中更多的應用，也有助于節省資源和環境保護，早已逐漸成為優質水泥必不可少的材料。
水泥外加劑的品質應符合現行的《混凝土外加劑》GB8076—2008、《混凝土外加劑應用技術規范》GB50119—2013、《混凝土外加劑中釋放氨的限量》GB18588—2001的有關規定。各種具備室外使用功能的水泥外加劑中釋放的氨量應當不小于0.10%（品質分數）。
依據《混凝土外加劑》GB8076—2008，水泥外加劑的技術要求包括受檢水泥功耗指標和勻質性指標。受檢水泥功耗指標詳細包括減水率、泌水率比、含氣量、凝結時間之差、1h經時變化量很多推薦性指標和抗拉硬度比、收縮率比、相對耐久性（200次）這種強制性指標。勻質性指標詳細包括氯離子濃度、總堿量、含固量、含水率、密度、細度、pH值和硝酸鈉濃度。
《混凝土膨脹劑》GB23439—2009規定，水泥膨脹劑的技術要求包括物理成份和化學功耗。其中，物理成份包括氧化鎂和堿濃度兩項指標，氧化鎂濃度應不小于5%，堿濃度屬選擇性指標；地理功耗指標包括粒度、凝結時間、限制膨脹率和抗拉硬度，限制膨脹率為強制性指標。
6，礦物摻合料
為緩解水泥功耗、節約混凝土、調節水泥硬度等級，在水泥攪拌時加入的天然的或人工的礦物材料，也稱為水泥摻合料。水泥摻合料分為活性礦物摻合料和非活性礦物摻合料。非活性礦物摻合料基本不與混凝土組分起反應，如磨碎石英砂、石灰石、硬尾礦等材料。活性礦物摻合料本身不硬化或硬化速率很慢，但能與混凝土水化生成的Ca(OH)?起反應，生成具備膠凝能力的水化產物，如粉爐渣、粒化轉爐尾礦粉、硅灰、沸砂石等。
粉礦渣來源廣泛，是當前藥量最大、使用范圍最廣的水泥摻合料。依據《用于混凝土和水泥中的粉礦渣》GB/T1596—2005水泥比表面積，拌制水泥和混凝土用粉礦渣的技術要求包括粒度、需水委比、燒失量、含水量、三氧化硫、游離氧化鈣、安定性、放射性、堿濃度和均勻性。按粒度、需水委比和燒失量，拌制水泥和混凝土用粉礦渣可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個等級，其中Ⅰ級質量最好。
重要的水泥安裝工程及大容積安裝工程經常摻入較差的礦物摻合料，這時應按照《普通水泥配合比設計細則》JGJ55-2011進行水泥配合比設計。
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