首先,分析一下硅酸盐水泥在混凝土中正反两个方面的作用:
1. 正面作用:水泥与水,必要时掺入化学外加剂组成的水泥浆体,赋予了新拌混凝土流动性和黏聚性,使新拌混凝土具有可施工性。水泥水化产物,尤其是水化硅酸钙(C-S-H)使得水泥浆体具有胶凝性,在其凝结、硬化过程中将骨料胶结成为一个整体,赋予硬化混凝土强度。水泥水化反应产生的氢氧化钙(CH)和水泥中的石膏将作为激发剂激发火山灰质材料(如粉煤灰等)或具有潜在水硬活性的矿物掺和料(如磨细矿渣粉)参与水化反应,形成具有水硬性水化产物,使混凝土微结构随龄期增长逐渐密实,提高后期强度增长率。相比粗、细骨料粒径,水泥(包括矿物掺和料)颗粒最细,因而水泥浆体(或胶凝材料浆体)还具有填充空隙效应,使混凝土进一步密实。然而矿物掺和料参与反应的速率很慢,例如粉煤灰,在常温下几乎不参与反应,但是因掺入粉煤灰后会增大水灰比(水与水泥用量之比)而可促进水泥的水化速率,提高水泥水化度。矿渣是具有潜在水硬性的材料,磨得越细化学活性越大;就当前市售矿渣粉(比表面积400m2/kg~450m2/kg)来说,比起粉煤灰,其参与水化的时间较早,但是也需要水泥来激发,比起水泥,早期参与水化速率就低了。水泥用量越小,掺矿渣粉的水泥早期强度越低。
2. 人们比较习惯的看法是,水泥水化产物氢氧化钙(CH)使钢筋混凝土中的钢筋表面形成钝化膜进而保护钢筋不被锈蚀,如果水泥用量较少或者掺入矿物掺和料,人们会担心由此而使钢筋钝化膜破坏,出现因钢筋锈蚀引起的结构耐久性问题。另外一方面,人们还担心水泥用量较少会使混凝土强度降低,混凝土结构容易开裂或钢筋的混凝土保护层容易中性化。这个担心既是正确的,也是多余的。正确的是,钢筋混凝土结构的劣化问题,除风化作用和化学侵蚀作用外,主要是由于钢筋锈蚀引起的;多余的是,水泥用量的多少与水化体系的PH值并无任何关系,水泥水化浆体总是处于氢氧化钙溶液饱和状态之中的。倒是在传统混凝土概念中,水灰比较大、水泥用量较少时使混凝土抗拉强度低,干燥收缩引起的受约束混凝土结构开裂是导致钢筋锈蚀的原因。因此,规定了最小水泥用量。
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