水泥细度对混凝土强度的影响

水泥的质量对混凝土的抗压强度有重要影响，水泥的强度主要取决于细度的大小，水泥越细，其水化速度越快，混凝土的早期强度就越高，但是后期强度的增长缓慢甚至停滞。并且因为水泥比表面积增大，水泥浆体要达到相同的流动度，所需水量就必须增加，导致混凝土硬化后的内部结构产生较多孔隙和空洞而使强度下降。同样，水泥中的粗颗粒含量过多对混凝土的强度也是不利的，粗的水泥颗粒只能在表面反应，水化反应速度慢，从而损失了熟料的活性，导致混凝土早期强度过低，影响施工进度。所以根据施工要求选择合适的水泥细度是十分重要的。

水泥粉磨越细，其中的细颗粒所占的体积分数越多。从而增加水泥的比表面积，提高水泥的水化速度，提高早期强度。而当水泥颗粒过细时，混凝土早期强度虽然提高了，但是中长期强度的增长幅度趋小，混凝土的干燥收缩和自收缩增大，并且加剧混凝土干湿循环的损伤程度，另一方面，粗颗粒含量少，减少了起稳定体积作用的未水化颗粒，从而影响到混凝土的长期性能。以上的这些不利影响会导致结构安全度以及抵抗不利环境的能力大大降低，容易引起混凝土结构提早劣化据相关资料记载，美国在1937年按特快硬水泥的标准生产的水泥与现如今水泥的组成和细度的平均水平相当，当时采用这种快硬水泥生产的混凝土10年后强度倒缩了;而早在1923年时，使用粗水泥生产的混凝土，直到50年后强度依然还在增长。水泥细度还能够影响混凝土的抗冻性。细水泥混凝土的易裂性与其低抗拉强度有关。

Kuhlmann和Sprung等人认为波特兰水泥随着比表面积的增加，其水化硬化速度加快，增加水泥中的细颗粒含量对早期强度的提高作用比对提高28d的强度效果更明显。可以将熟料粉的颗粒分为0～3μm，3～25μm，25～60μm和>60μm的4个粒径范围，各粒径范围的颗粒对各龄期强度的作用是不同的。在0～3μm粒径范围的颗粒可以获得特别高的1d强度，在3～25μm粒径范围的颗粒可获得很高的90d强度。但这两部分获得的28d强度几乎相同。粗颗粒部分25～60μm粒径范围的颗粒到28d时只获得较低的强度，只有到90d后，这些粗颗粒才能获得0～3μm粒径范围地颗粒所获得的强度。要获得较高的早期强度要靠0～3μm颗粒的水化。而要获得高的28d强度，较高的3～25μm粒径范围的颗粒含量也是非常必要的。

Tsivilis等一些学者的研究又进一步明确指出，水泥中3～30μm粒径范围的颗粒对强度起主要作用，其重量比例应占到65%以上，尤其是16～24μm粒径范围的颗粒更应该多些，而<>μm粒径范围的颗粒应在10%以下。

Skvara等人也研究认为决定水泥性能的不仅仅只是水泥的比表面积，而且还与颗粒分布和组成有很大关系，特别是粒径小于5μm的水泥颗粒。但是粒径小于5μm的颗粒含量也不能超过一定的比率。

许仲梓还从数学上证明了当水泥比表面积相同时，水泥颗粒分布越均匀，则水泥水化速度越快，水泥浆体的强度也越高的结论。理论分析表明，在水泥的水化过程中，颗粒粒径均匀的体系总是大于颗粒不均匀体系的比表面积。水泥细度与混凝土的强度密切相关，对混凝土的施工性能和耐久性等方面也有很明显的影响。

（1）水泥细度对混凝土的施工性能影响

混凝土的施工性能主要是指混凝土拌合物的和易性。当混凝土的水灰比一定时，水泥的需水量越大，成型的混凝土的坍落度就越小，混凝土拌合物的流动性就越差，越不利于混凝土的施工。随着水泥颗粒细度增大，比表面积也越大，水泥颗粒与水得接触面积也就会越大，所需用水量也越大。当水泥细度增大时，要满足一定的工作性就要增加混凝土的用水量，使混凝土硬化后空隙增多，从而影响混凝土的强度和耐久性。所以为了保证混凝土施工性能，在水灰比不变的条件下，想要增大混凝土的流动性，就必须掺入外加剂。自从GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》颁布实施后，为满足标准中对水泥的强度要求，最有效的办法就是提高水泥的粉磨细度，但水泥粉磨过细，需水量也会相应增大，与外加剂尤其是高效减水剂的相容性变差，饱和点提高，同时降低了液相中残留的外加剂浓度，导致液体粘度增大，塑化效果变差，致使混凝土坍落度损失加快，为增大流动度需要增加高效减水剂掺量。这样不仅增加混凝土的施工费用，而且还会导致混凝土中水泥用量的增大，影响混凝土的耐久性。

（2）水泥细度对混凝土的耐久性能影响

混凝土的密实程度是影响混凝土的耐久性能的一个关键因素，其次就是混凝土组成材料的品质和施工质量的好坏。密实性越好的混凝土，水对其的渗透能力就越低，水和各种离子、物质的交流运动大大减慢，物质交换量减少，并且能保持混凝土中有一个相对稳定的化学环境，尤其是pH值的稳定，从而混凝土的耐久性就有了根本保证。水泥粉磨的越细，水泥的比表面积就越大，所需用水量就越多，在硬化后的水泥石结构中水分子所占的体积分数就越大，从而造成水泥石的内部结构空隙和孔隙增加，导致混凝土硬化后的内部结构多孔，造成混凝土耐久性不好。水泥颗粒越细，早期的水化速率越快，水化热释放得越早，单位时间内的水化放热量越高，进而水泥水化越快，消耗混凝土内水分的速度就越快，这样就会造成混凝土的自干燥收缩，混凝土就会更容易产生裂缝。而且由于水泥中粗颗粒的减少，用来稳定体积的未水化水泥颗粒量减少，从而影响到混凝土的其他性能，如抗渗性、抗冻性和抗碳化能力等。

综上所述，配制混凝土的水泥细度增大时，混凝土坍落度损失增加，工作性能不好;水化放热速度加快，容易造成混凝土收缩开裂，进而影响混凝土的力学性能、施工性能和耐久性。同时磨制更细的水泥，钢耗和电耗也会增加，制造成本上升，在经济上不合算。因此，在水泥生产中要合理地控制水泥的细度，既能充分发挥水泥的力学性能又能保证水泥和混凝土的使用耐久性能。