淺談水泥配料方案對水泥干縮性能的影響

　　淺談水泥配料方案對水泥干縮性能的影響

　　提高水泥比表面積，增加了混合材料摻加量，降低了生產成本，會不會增加水泥收縮率？而為了市場，還得降低水泥收縮率。有沒有更好的措施？

　　通過對不同礦物組成熟料的干縮性試驗發現，較高C3S的熟料，收縮率相應降低；其磨制的復合硅酸鹽水泥，收縮率有相似的規律。

　　對混合材料摻加量增加所導致的水泥干縮性能改變的擔憂是可以理解的。同時，因硅酸鹽水泥熟料中各礦物水化所產生的干縮率不一致，礦物質量分數的不同也會使水泥的干縮性能發生變化。盡管混凝土結構物裂縫控制的難度很大，但水泥作為混凝土的膠結基料，是混凝土干縮的主要因素之一，因此，水泥干縮率的控制是減少混凝土有害裂縫產生的必要控制措施之一。

　　1　與水泥相關的產生混凝土裂縫的因素分析我國著名混凝土專家王鐵夢教授認為，裂縫的產生通常是一種或幾種因素的共同作用，混凝土產生裂縫的主要原因有三種，分別為：①由變形引起的裂縫，如溫度、收縮和膨脹、不均勻沉降等；②外荷載作用下，結構次應力引起的裂縫；③外荷載直接應力引起的裂縫。在這三種因素中，變形引起的裂縫最多，占80%以上。

　　從水泥與混凝土的相互影響因素來看，雖然引起混凝土變形的因素有很多，比如混凝土坍落度過大、泌水、沉降差異，震動趕漿、混凝土表面強度過低就進行下道工序或表面壓實不及時，養護不當，混凝土非正常凝結以及混凝土收縮等等。水泥的實物質量，包括水泥的需水量、水泥顆粒級配（包括比表面積）以及水泥化學成分、水泥礦物組成等都對這些因素產生影響，理論上，這些對混凝土變形產生影響的因素都匯集到水泥的干縮性能上。

　　2　水泥配料方案（含生料）對水泥干縮性能影響的試驗

　　眾所周知，水泥實物質量的優劣是決定混凝土耐久性的主要因素。雖然水泥的干縮性能可以通過混凝土搗制給予相應彌補，比如減水劑或其它外加劑適宜用量的調整，不可否認的是，水泥是引起混凝土裂縫的材料方面的主要因素之一，直接影響混凝土的耐久性。因此，水泥企業如何通過配料方案的調整降低熟料乃至水泥的干縮率，是確保顧客滿意的一種必要的預防措施。

　　通過對顧客投訴信息的處理分析（質量追溯），我們發現涉及到混凝土裂縫（包括表面龜裂）投訴的熟料，其C3S含量均落在50%～56%區間，水泥粉磨時活性混合材料摻加量20%（其中礦渣15%，粉煤灰5%），非活性混合材料30%（煤矸石+采礦廢石=1+1），我們認為，有必要就水泥的干縮性能進行大窯和大磨的配方調整。為此，我們就大窯和大磨的煅燒和粉磨分別進行了熟料和水泥的干縮性能試驗。

　　2.1　熟料干縮率試驗

　　2.1.1　樣品

　　采用公司生產的6組熟料以及XL公司的3組熟料，其化學成分和物理性能檢驗結果見表1，表2。采用標準：GB/T176-2008，GB/T8074，GB/T1346，GB/T1345，GB/T17671-1999。

　　2.1.2　試驗方法

　　試件成型采用25mm×25mm×250mm三聯試模，P·I型硅酸鹽水泥按GB17671-1999成型，試件成型后放入養護室中養護（溫度20℃±2℃，相對濕度90%），自加水時算起，養護24小時脫模，然后將試塊置于20℃水中養護2d后取出，將表面擦拭干凈后測量初長（L0），然后移入恒溫恒濕養護箱（溫度20℃±1℃，相對濕度50%±3%）養護，在各齡期（±1h）時測量試塊長度（Lt），并按下式計算水泥砂漿在各齡期的干縮率L=(L0-Lt）/250×100%。

　　三個試樣的平均值為試樣的干縮值。

　　2.1.3　結果分析

　　從表1及表2可以看出，需水量的變化與熟料配料方案有一定的關系，在熟料煅燒及冷卻過程中，快燒急冷的熟料，對干縮率影響較大的C3A礦物部分會被固溶進A礦、B礦及鐵相礦物之中，部分會以玻璃體形態或小晶粒形態存在，其實際存在的量會比理論計算的量值少，因此，適當地提高熟料中Fe2O3的含量，有利于降低水泥的干縮率，這也是道路水泥要求鐵相含量較高的原因之一。

　　可以看出，P·I型硅酸鹽水泥的干縮在7d齡期占到約70%，說明混凝土早期的養護對控制裂縫至關重要。C3A含量較高，其早期收縮率增大，后期雖有增長，但趨緩；水泥中C3S含量高，并有適宜的鐵相含量，其收縮率約為C3A含量較高水泥的2/3左右，因此，配料及煅燒應在許可的范圍盡量提高C3S含量，這樣就能降低水泥的干縮率。

　　2.2　水泥干縮率試驗

　　2.2.1　小磨試驗

　　選取GS01、GS05、XL09三個熟料樣品，分別配入礦渣15%、粉煤灰5%、煤矸石15%、采礦廢石15%、石膏4.5%，比照大磨控制參數（細度篩余：1.0%～2.0%；比表面積380±20m2/kg；SO3:2.60%±0.30%），用化驗室試驗小磨磨制32.5級復合硅酸鹽水泥，考慮兩種磨機的區別，為盡可能充分體現大磨實際情況，小磨以比表面積為先控制水泥細度，在比表面積符合要求時再對比篩余細度，同時用GS05熟料在相同配料下磨制一組比表面積為320±20m2/kg的復合硅酸鹽水泥參與對比。具體試驗數據見表3、表4。

　　結束語

　　我們認為，為確�；炷�土的耐久性，水泥企業在提供符合國家標準的優質產品的同時，應該對水泥的需水量實施控制。水泥企業應避免過于追求提高比表面積增加混合材料摻加量以降低生產成本的質量措施的出現，同時，通過調整熟料礦物組成以及混合材料合理匹配來降低水泥收縮率也應是一種追求的措施，這樣，才能生產出用戶更加滿意的產品，贏得更廣闊的市場。