聞寶聯(lián)

（北京砼享未來工程技術研究院，北京 100024）

前兩期的專欄文章，重點強調對混凝土基本概念的理解，不理解基本概念和原理，就不能更好地主動去學習和應用。本想從本期更換主題，但幾個學員的電話和咨詢的問題使我覺得還是有必要再強調下基本概念與原理。

前幾天，有幾個學員不約而同都問到一個問題，不同種類水泥可否摻用？其中一個是因為現(xiàn)在摻合料很難買到，于是突發(fā)奇想，準備用庫存的 32.5 水泥作摻合料，與 42.5 水泥或 52.5 摻用。另一個不知出于什么考慮想要混用水泥。

回答這個問題之前，我們先了解下水泥。

水泥生產(chǎn)過程分為三個階段，即石灰質原料、粘土質原料以及少量的校正原料，經(jīng)破碎或烘干后，按一定比例配合、磨細，并制備為成分合適、質量均勻的生料，稱之為第一階段：生料粉磨；然后將生料加入水泥窯中煅燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，稱之為第二階段：熟料煅燒；熟料加入適量的石膏，有時還加入一些混合材料，共同磨細為水泥，成為第三階段：水泥粉磨。所以大家把水泥生產(chǎn)過程簡稱為：“兩磨一燒”（見圖 1）。

圖1 水泥生產(chǎn)工藝

生料磨和水泥磨，長期以來主要采用球磨機進行粉磨，球磨機是依靠沖擊和研磨作用來實現(xiàn)粉碎的，這種作用通過研磨體表面?zhèn)鬟f給物料顆粒使其粉碎，單一物料顆粒的受力是偶然性的，而大量能量消耗在研磨體之間以及研磨體與襯板之間的碰撞和磨損，粉磨效率是很低的。

助磨劑是提高水泥粉磨效率的一項重要途徑，在粉磨過程中，為提高效率、節(jié)能降耗，要摻入助磨劑。水泥助磨劑是一種改善水泥粉磨效果和性能的化學添加劑，可以顯著提高水泥臺時產(chǎn)量、各齡期水泥強度，改善其流動性。水泥助磨劑能大幅度降低粉磨過程中形成的靜電吸附包球現(xiàn)象，并可以降低粉磨過程中形成的超細顆粒的再次聚結趨勢。水泥助磨劑也能顯著改善水泥流動性，提高磨機的研磨效果和選粉機的選粉效率，從而降低粉磨能耗。使用助磨劑生產(chǎn)的水泥具有較低的壓實聚結趨勢，從而有利于水泥的裝卸，并可減少水泥庫的掛壁現(xiàn)象。

按使用時的狀態(tài)，助磨劑可以分為：固體、液體和氣體助磨劑。固體助磨劑有：硬脂酸鹽類、膠體二氧化硅、膠體石墨、炭黑、粉煤灰、石膏等；液體助磨劑有：有機硅、三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、聚丙烯酸脂、聚酸鹽等；氣體助磨劑有：蒸汽狀的極性物質以及非極性性物質等。按化學結構，助磨劑可以分為三類：聚合無機鹽、聚合有機鹽及復合化合物。

從以上可以看出，不同廠家的水泥原材料各不相同，即熟料各不相同、使用的助磨劑各不相同、摻合料種類和摻量各不相同，尤其現(xiàn)在各水泥廠水泥的組成并不公開，一旦混用不可避免地會使混凝土的工作性能、適應性發(fā)生突變，直接影響施工性能和工程質量。

舉個例子，就像輸血！免疫學的一條規(guī)律是抗原與其相對應的抗體可以發(fā)生特異性結合，形成抗原—抗體復合物，此種復合物在血漿中受補體（血型中另一種球蛋白）的作用下，抗原所在的紅細胞可以發(fā)生溶解而出現(xiàn)溶血現(xiàn)象。因此，異型輸血（即血型不相同間輸血），供者與受者的紅細胞可發(fā)生溶解，出現(xiàn)以溶血反應為主的輸血反應，臨床可見到畏寒發(fā)熱、黃疸、肝脾腫大、血紅蛋白尿、貧血等癥狀。因此，任何人輸血前必需驗血型，血型相同且相互配合者才能輸血。

在外加劑選用中，很多細節(jié)還是必須要強調一下。比如膨脹劑，是內(nèi)摻（計入膠凝材料總量）還是外摻（不計入膠凝材料）？

做混凝土的人都知道，混凝土硬化過程也是個收縮過程，難免產(chǎn)生裂縫，一旦開裂，又造成很多安全性和耐久性的隱患，因此，摻用膨脹劑是慣用的做法。我國膨脹劑有三種類型：硫鋁酸鈣類（如 UEA、AEA、PNC、FS、PPT 等）、氧化鈣—硫鋁酸鈣類（如CEA）和氧化鈣類。

現(xiàn)在的膨脹劑一般是雙膨脹源：硫鋁酸鹽和氧化鈣。下面公式是反應膨脹的機理，由此可以看出氧化鈣與水生成氫氧化鈣，體積膨脹，硫鋁酸鹽與氫氧化鈣、硫酸鈣和水又生成帶 32 個結晶水的水化硫鋁酸鈣，也就是鈣礬石，水泥水化物的一種。

既然硫鋁酸鹽有水化作用，產(chǎn)生水泥石，當然是內(nèi)摻！即便是氧化鈣，因為產(chǎn)生的氫氧化鈣與粉煤灰或礦粉二次水化繼續(xù)生成水泥石，都屬于內(nèi)摻。

另外，加了膨脹劑，更要加強養(yǎng)護，否則一樣開裂，圖 2 是加入膨脹劑后的混凝土與普通混凝土就養(yǎng)護制度不同，收縮量的一個對比。

圖2 補償收縮混凝土與普通混凝土的長度變化特性

從圖 2 很清楚地看到，加了膨脹劑，只有長時間潮濕養(yǎng)護才會膨脹，養(yǎng)護不到位一樣收縮！不要以為加了膨脹劑就萬事大吉！

外加劑與水泥匹配選用也是非常關鍵的，需要特別注意。以前就經(jīng)常發(fā)生外加劑換用產(chǎn)生的事故！高效減水劑突然用完，臨時用減水率低些的普通外加劑提高摻量以達到同樣的工作性能，結果混凝土發(fā)生嚴重的緩凝，最終被拆除；還有用高效減水劑替換普通減水劑，降低摻量，出機流動性滿足要求，到現(xiàn)場后迅速失去流動性，造成質量事故。

攪拌站所用外加劑基本都是復合型的，包括減水組分、引氣組分、緩凝組分、保塑組分等。每種水泥與某種外加劑都有適量的摻量范圍。原本用高效減水劑的混凝土，改用普通減水劑后，為保障減水效果只能增大摻量，但這樣一來，導致相應的引氣組分加大、緩凝組分加大、保塑組分加大，出現(xiàn)嚴重緩凝、強度大幅度降低！反之，用高效減水劑降低摻量替換原來的普通外加劑，同樣，由于摻量的降低，致使緩凝組分不足、引氣組分和保塑組分不足，嚴重降低工作性能！

了解了這些基本的因素，才能在混凝土工程中活學活用，基本概念必須要了解！必須要深入了解！