摘要:

從混凝土的使用性能方面界定了高性能水泥的含義，闡述了水泥高性能化的主要途徑，即優(yōu)化熟料礦物組成、選擇合理的粉磨工藝、采用非熟料的其他組分材料對水泥改性。

1 高性能水泥釋義

隨著混凝土工程的大型化、工程環(huán)境的超復(fù)雜化以及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，人們對混凝土材料提出了高性能化的要求。作為混凝土的第一組分材料，水泥的性能是制備高性能混凝土（High Performance Conceret，縮寫HPC）關(guān)鍵性的因素。筆者將用來制備HPC的水泥稱之為高性能水泥。可見高性能水泥是與HPC互相匹配和適應(yīng)的，并且體現(xiàn)在以這種水泥配制的混凝土具有高工作性、高強度、高耐久性。

高工作性主要表現(xiàn)為高流動性、高抗離析性、高保水性、高保塑性和高兼容性；高強度表現(xiàn)為早期相對強度高，強度絕對值高，強度衰減期較長；高耐久性主要表現(xiàn)為高抗?jié)B性、高尺寸穩(wěn)定性、高抗蝕性和高抗堿集料反應(yīng)性等。

一種性能優(yōu)良的水泥應(yīng)當(dāng)是上述3個方面的綜合體現(xiàn)，而不是由某一方面性能指標(biāo)（例如強度）的高低來衡量的。因為制備高性能混凝土除了要求水泥強度以外，還取決于水泥對混凝土制備工藝的適應(yīng)性等因素。

筆者根據(jù)國內(nèi)外資料和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗對高性能水泥理化性能提出表1所列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （在本文中暫且稱做“標(biāo)準(zhǔn)”）。

2 高性能水泥生產(chǎn)技術(shù)途徑

按照我國目前的工藝條件和技術(shù)水平，不論是回轉(zhuǎn)窯廠還是立窯廠，生產(chǎn)高強度的水泥已經(jīng)不太困難，但是目前市場上達到高性能水泥技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的為數(shù)不多。根據(jù)筆者的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗探討一些改善水泥性能的途徑。

2.1 優(yōu)化熟料的礦物組成

2.1.1 關(guān)于C3S

一般認(rèn)為C3S水化快，在水化過程中產(chǎn)生層狀和凝膠狀Ca(OH)2，對水泥水化初始形成的纖維狀和片狀骨架空隙起填充密實作用。它是強度骨干，而且耐磨性好，干縮性小。但從3d到28d，水泥抗折強度的增進率隨C3S含量的增加而減小，而抗壓強度的增進率卻明顯增大，這就說明水泥石的脆性增大，抗裂性變差。此外，C3S的水化放熱量及放熱速率都較大，僅次于C3A
，這對大體積混凝土的施工是不利的。

2.1.2關(guān)于C2S

C2S水化速度特別慢，約為C3S的1/20。C2S的最大優(yōu)點是水化熱低，抗水性好，后期強度高，在1年之后可趕上C3S。此外，C2S的干縮性最小，水化28d后的收縮值約為C3S的1/4。也有人認(rèn)為C2S在水化早期對水泥石抗折強度的貢獻大于抗壓強度，它是低需水性水泥的主要礦物。

2.1.3 關(guān)于C3A

C3A在水泥石4種礦物中水化、凝結(jié)速度最快，是水泥石產(chǎn)生早強的主要礦物。但是，C3A強度絕對值不高，而且后期產(chǎn)生倒縮現(xiàn)象，C3A水化放熱量大且集中，水化后通過層間水的蒸發(fā)以及形成的水化產(chǎn)物在轉(zhuǎn)型過程中體積縮小而產(chǎn)生較大的收縮。此外，C3A水化需水量較大，對水泥拌和物的流動性不利；C3A含量高，水泥石的抗硫酸鹽侵蝕性能差。