悲秋画扇
一
l
低匠.?敦.
黄正,J胡同安印{冶金部建筑研究总院)f
力奉文在实验的基础上分析了负沮对水泥加固土强度的影响.并对北京l三【南地区采用深搅
关键词:水泥加固土低温强度增长
a.
拌地基加
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深层搅拌法一一国家级工法,是加固深
厚层软粘土地基的经济有效的方法,建设部
将其列为八五期间第一批重点推广的技术
成果近年来,已在我国20余个省市的软土
地基地区得到了广泛的应用.深层搅拌法
地基加固的原理,就是将水泥等固化剂与软
土拌和,通过水泥与软土之间的物理,化学反
应,使软土硬化成为具有一定强度的水泥加
固土(简称水泥土),达到地基加固的目的
负温对水泥土强度会产生怎榉的影响,在冬
季负温时天然地基会出现冻胀的地区,能否
采用深层搅拌法作为地基加固方案是目
前亟待回答的问题.
1负温环境对水泥加固土强度的影响
为了掌握水泥土在负温环境下强度发展
的规律,对水泥土进行了负温养护试验.
1.1试验概况
试验用连云港市墟沟地区淤泥质土(J)
和新浦地区淤泥质土(K),与新浦水泥厂325
号矿渣硅酸盐水泥,拌制成7crn×7canx7crn
的水泥土试块进行试验.以北京地区冬季室
外自然温度进行负温养护,负温养护时间为
55d.试验方案见表l
试块成型后,放人标准养护室养护成
型7d时,将用于负温养护组的试块取出进行
负温养护试验.在厚塑料袋内铺一层约3口rI
厚饱和中砂,放一层试块,共放四层,试块上
下均铺有饱和中砂,将袋口扎紧,置于室外背
阴处.负温养护55d后,按试验计取其中
一
部分试块进行抗压试验,其余试块重新放
人标准养护室内养护.
负温养护期间气温变化见表2和图l.
收稿日期:l9舛一m一14
工业建筑9ft99413
裹1水泥土负噩养护试验方案
232l211221323l2
fl期,月.日
围1日最高最低气温舢线
从表2可见,试验期间日最高温度为l0?,
日最低温度为一l4?;日平均最高温度为3
?,平均最低温度为一7?,日最低温度低
14IndmlmlConsm~on9/1994
一
lO?者有17d,具有温度正负变化者有
I【a
1.2试验蛄果
水泥土试块经55d负温养护后,部分试
块外观基本无变化,都分试块表面出现细裂
缝,或有局部微膨胀,部分试块出现片状剥落
或边角脱落,但探度和面积均不大.水泥土
表面的剥落,并不能代表水泥土的冻胀破
坏由于捣实和抹平面,使试块表面形成含水
量较多的致密结构,所以折出的水多数积存
在表面的下边,使局部形成多孔体,当受冻
时,多孔体部分的水由于冷胀就从下向上推
挤,表层发生表面剥落其与正常养护的抗压强度对比见表3和图
水泥土试块经负温养护后的抗压强度及2
寰3水泥土经球冻后的抗压强度
芒
?
穗
图2水花土经冻后强度与龄期的关系
试验表明:水泥土试块冷冻55d后的强
度与冷冻前的强度相比几乎没有增长,恢
复正温后强度继续提高,冻后正常养护90d
的强度与标准养护的试块强度非常接近,抗
冻系数均在0.95以上.
1.3讨论
水泥土一般是在饱和软牯土成水泥水化过程的势能依然存
在,化学亲合势本质上并没有因冻结而破
坏.由此可知,负温延缓了水泥水化,拖延了
水泥土结构的形成和强度的增长.
水泥土中遍布着充满水的毛细管,毛细
管中的水在负温下冻结膨胀,有可能产生较
大的内应力,从而在某种程度上导致水泥土
结构的破坏.从前述水泥土中水化物的发育
过程可知,7d时水化物才刚刚开始发育,大量
的水化物都是在以后产生,水泥土的内部结
构远未形成.因此,此时冻胀给水泥土结构
带来的损害,水泥土有很强的自愈能力.笔
者做过7d龄期时和30d龄期时的水泥土试
块的抗压强度试验,当试块承受的压力不再
增长,试块出现裂缝后,卸荷,将已出现裂缝
但尚完整的试块,继续养护至90d.再进行抗
压试验.将其强度与90d标准养护的试块强
度进行对比,经几十组试块的试驶对比,发现
所有第二次再进行抗压试验的试块强度都比
其第一次试压时强度高,而且9o%以上的试
块强度能达到90d标准养护试块强度的
80%,100%.由于恢复正温后水泥的继续
工业建筑9/199415
水化,以及水泥土对早期胀裂的自愈能力,使
得经负温养护之后的水泥土最终仍然可以达
到与标准养护相近的强度.
日本的一些研究者.将水泥土试块在早
期的不同龄期,置于-9?环境中,冰冻不同
龄期后正温养护,也得到与本试验相近的结
果
根据上述分析可以认为,水泥土在早期
处于一1O?以上的温度环境,对于水泥土的
最终强度基本没有影响.
2深层搅拌法在负温环境下作为地基加固
方案的可行性探讨
本项试验选用北京冬季室外自然气温环
境对水泥土进行负温养护.北京地区冬季气
温比较低,而且出现正负温交替的次数和幅
度也很高.有关资料统计:我国几个有代表
性的城市,初冬早春正负温差天数为柏,
lIOd,其中出现正负温交替日中最低气温为
一
1O?以下次数,以北京和兰州最多,分别
为l0次和28次.众所周知,重复冻融比一
次冻结对结构的破坏性大得多.然而试验结
果表明,在北京冬季室外气温作用下,对水泥
土强度没有严重不良影响.
值得注意的是,气温并不代表地温,有关
实测地温资料记载,在北京士O.o0处地温1
月份为一5.3?,2月份为一1.5?,l2月份为
一
3.6?,一0.8m处地温,1月份为2.6?,2
月份为1.7?,l2月份为5.6?.圈3所示
为某地实测数据.
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5o,15『o
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地面
百E-1j’
倒3气温地沮随时间的变化
从上面的数据可知,在气温为一lO,
一
l5?时,地下50cm以下仍为正温.地面下
5ocrn以内的温度也只有一3?左右.在一般
情况下,建筑物基础埋深都大于50~n,所以
水泥土桩的受力部分,尚处于正温环境,并未
受到冰冻影响.
水泥土的冻胀破坏,主要是因毛细管中
水的冻胀所致.水泥土中水的冰点并不是0
?.它与孔隙水的盐液浓度,’毛细管的孔
径,压力,土粒粒径等因素有关.孔隙水盐液
浓度高,毛细管孔径小,土粒粒径小,土粒所
受压力大则冰点就低.对混凝土的测试发
现:毛细管中水开始结冰的温度不尽相同,当
渗透系数为1.91×10一r时,是一l?;当
渗透系数为1.38X10一时,是一3?.水
泥土的渗透系数大约在1O,10之
间,由此推测,水泥土的冰点在一l,一3?
之闻.对硬化水泥石的测定还表明,在一4
?时,孔隙水的成冰率也仅为60%.
冻胀与补给水量有关,如果补给水量充
足,冻胀将很严重.水泥土中,由于水泥水化
物的作用阻塞了毛细管,使水泥土的渗透系
数大大降低,切断了补给水源,因而水泥土的
冻胀远低于天然冻土.对水泥土进行冰冻试
验表明:在负温下,天然土冻结率选94.O%.
土体内部冰晶连通,为显着的冻胀;而加13%
水泥的水泥土试样,其碌结率仅为7.1%.水
泥土内部看不到明显的冰晶.
冰冻是逐步形成的,冰冻后,水的体积增
加为原来的1.o9倍,产生水压,遂使来冻水向
低压区扩散.如压力不’能消散时,就会破坏
水泥土的结构.本试验以”/QTI~7anX?an的
试块进行冰冻试验,水泥土受冻面积比实际
情况大得多,而压力扩散区域又比实际情况
小得多,因此冻害产生的影响比实际情况
大.此外,在实际应用的条件下,水泥土受到
土压力的侧限作用,选对于冻害自愈和抵抗
冻胀都起着积极作用.
根据上述分析,可以认为在北京以南地
区采用深层搅拌法作为地基加固方案,在冬
季施工,都是可行的但由于在低温条件
下,水泥土强度增长速率明显减缓,故在基坑
开挖时应注意由温度带来的强度与龄期关系
的变化此外,低熟料水泥对水泥土抗
冻性能有较大影响,不宜在冬季施工中选
用.
泥土强度的增长速度也有不同程度盯降低.
试验表明:以21?时为基准,养护温度每下
降1?,其强度下降2.8%;温度在一3?,3
?,9?,15?’时,相应的水泥土强度,分别
为标准养护强度的3O%,5O%,70%,90%.
基于试验,提出了表4所示的不同养护温度
下水泥土强度预测表.经过实际应用,在不
同水泥掺加量,不同土质条件下,实铡的水泥
3低温下水泥土强度的发展规律土强度与预测表所提供的值,其正负误差为
在低温下,由于水泥水化速率的减慢,水30%即:实测值=3(o.乃x预铡值.
表4水泥土强度预测表
注:表中数值为%,以21?l?,7d龄期的水泥土强度为100%.
工业建筑9,199417
预测表的使用方法如下:
假如21?3?标准养护7d,得到的
水泥土为2000k现场的养护温度如表
5根据表5中的龄期,温度,查表4.将所得图
根据试验得到的结果见图5.但不同的
试验者对该式中各参数提出的数据不尽棚
同
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嘲
?
懂
毫l算童虞(+5)?D,c,日
图5积算温度与强度相关围
4结语
水泥土成型之后.早期即置于负温环境
下,其强度增长缓慢,但当养护温度恢复正温
之后.强度会逐渐提高,最终得到标准养护的
强度这是因为负温下水泥水化受到抑制.
但其水化势能仍然存在.正温下水泥水化将
继续进行.同时水泥土中因其中水化物的生
长,对微小损伤具有自愈能力.在北京以南
地区采用深层搅拌法作为地基加固方案,在
冬季施工是可行的.在低温环境下,因为水
泥水化速度减慢,水泥土强度的增长速度也
相应缓慢.
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低温对水泥混凝土质量的影响
低温对水泥混凝土质量的影响
摘要:水泥混凝土浇筑时的混凝土温度、模板温度、大气温度、相对湿度以及风速等对混凝土的浇筑、振实、饰面及长期使用性能影响较大。低温条件对早期混凝土质量的影响不可忽视。在总结低温条件对混凝土质量影响的基础上，认为控制混凝土的浇筑温度和浇筑后数日的养护温度对混凝土的长期性能至关重要。本文主要对控制混凝土浇筑时的各种措施作了详细介绍。
1 低温条件对混凝土性能的影响
1.1 低温条件对混凝土早期性能的影响 经试验证明:混凝土浇筑时，如其温度越低，则其初凝时间与终凝时间均会延长，相比之下终凝时间延长的更为明显。低温条件下，混凝土坍落度一般不宜超过100mm，且尽量减少泌水并尽早凝结。在低温条件下，泌水会在混凝土表面停留很长一段时间，这会影响到饰面工序的正常进行。混凝土表面泌水未处理就进行饰面是造成的混凝土表面缺陷的一个主要原因，若在抹面过程中将表面泌水压入混凝土中，则会使表面部分的水灰比增大，造成强度、含气量和表面抗渗性的降低等问题。混凝土材料设计时应考虑到尽量减少泌水，若施工过程中出现泌水，则应在抹面之前将其清除。
1.2 低温条件对混凝土强度的影响 低温条件会降低水泥的水化速率，从而影响混凝土的强度发展。若新拌混凝土受到冻结且温度维持在-10?左右时，则水泥的水化和强度发展都将停止。若混凝土在凝结之后而抗拉强度尚未达到能够抵抗结冰产生的膨胀力即遭受负温影响时，则由结冰引起的混凝土胀裂将导致不可恢复的不规则裂缝和强度损失。新拌混凝土在24小时龄期内若遭受冻害，其28天龄期的抗压强度会降低50%左右，同时会引起混凝土表面剥落和耐久性的降低。
1.3 低温条件对混凝土体积稳定性的影响 对处于低温条件下的混凝土结构，其表面温度的降低速率比内部要明显的多，从而产生较大的温度梯度和由此引起的温度应力，若混凝土的抗拉强度尚不足以抵抗该温度的应力，混凝土表面便会产生不规则的可见或不可见裂缝。这些裂缝绝大多数是不可恢复的，并且会在荷载作用下逐渐扩展，慢慢成为侵蚀性成分进入混凝土内部的通道，也正是这些裂缝的存在使得混凝土长期耐久性大大降低。
1.4 低温条件对混凝土抗冻耐久性的影响 混凝土的抗冻耐久性与经受第一次冻融循环时该混凝土的龄期有关，但混凝土在早龄期的抗冻性与遭受多次冻融循环的成熟混凝土的
抗冻性之间，不存在直线比例关系。而真正与混凝土抗冻耐久性有关的是混凝土的抗拉强度和孔隙饱水程度。混凝土在浇筑后的很短龄期内若遭受负温影响，则会由于尚未达到足够的抗拉强度且内部孔隙处于高度的饱水状态，一次冻融循环造成的性能降低是不可恢复的。
2 施工过程中的温度控制措施
虽然低温条件给混凝土浇筑带来了很多负面影响，但是在我国北方一些地区，每年处于低温条件的时间很长，为了能尽量延长混凝土结构施工时间，且尽量避免新浇筑混凝土遭受冰冻的影响，可采取一些预防保护措施。
2.1 改善混凝土配合比 低温条件浇筑混凝土时，为减少冬季临时防护的时间，需要混凝土具有较高的早期强度，通过如下方法可适当提高混凝土的早期强度。?使用早强型水泥，在混凝土结构不受硫酸盐腐蚀时，可以采用C3S、C3A含量较高的水泥，因为这类水泥水化比较快，而且释放的水化热较高，利于混凝土凝结硬化和早期强度的发展。?适当提高水泥用量，一般提高60-120kg/m3，通常认为每45kg硅酸盐水泥水化产生的热量可以使混凝土温度增高5-9?。适当降低混凝土的水灰比或采用富水泥浆的拌合物，可以缩短凝结时间和加快早期强度发展。
2.2 提高混凝土某些组分的温度 当露天堆放的集料中含有结冰颗粒或冰块时，在拌合之前须将集料中的冰块融化，以免在搅拌和浇筑过程中出现集料成团现象。若单纯加热水不足以提高混凝土温度，也可加热骨料，但骨料温度不宜超过52?。如当气温低于4?，拌合水的温度已经加热到60?时，集料温度应加热到15?左右即可;若粗集料干燥且无冰冻现象，拌合水温度已经加热到60?时，只需将细集料加热到40?左右即可;若集料中无结冰颗粒或冰块时，则可以不需加热集料，只加热拌合水就可使混凝土达到合适的拌合温度。虽然混凝土中集料和水泥的质量之和比拌合水质量大很多，但是水的比热容约是集料和水泥的五倍。在混凝土组分中，加热拌和水操作方便且温度易控制从而成为实际工程中应用最广泛的方法，加热后的水温不宜超过60-80?，拌合水温度过高容易造成水泥闪凝和水泥团聚等不良现象。若拌合水温度超过80?，在拌合时一定要避免水泥与热拌合水的直接接触，所以必须合理安排各组分的投料顺序，一般可先将热水和骨料混合搅拌后再投入水泥。拌合物各组分的温度必须加以控制，以保证混凝土的温度利于水泥水化凝结而不产生过高的内部温度，否则会影响混凝土的强度发展。此外，拌合物温度过高在低温环境下容易造成混凝土内外温差过大，这将对体积稳定性和长期耐久性不利。
2.3 掺入混凝土外加剂 掺加早强剂，在低温条件下掺入小剂量的早强剂可以加快混凝土的凝结及早期强度的发展。但是含氯的早强剂不得用于有潜在腐蚀危险的混凝土中，也不
宜用于可能发生碱骨料反应的混凝土中，早强剂的使用并不能取代必要的养护和防冻措施。
2.4 采取合理的养护和保温措施 希望混凝土能在7-21?下水化凝结，最重要的是保证混凝土浇筑后的前3天之内温度不要降到10?以下，最好是能在21?条件下保持较长的时间。在混凝土表面覆盖一层隔热毯或其他保温材料可以将水化热和拌合水保留在混凝土内部。保温材料应保持干燥且与混凝土或模板紧密接触。水泥混凝土结构浇筑完成后，可将混凝土与大气隔绝起来，并向其中加热。加热的方式应不能使混凝土表面失水加快，不能使局部温度过高而且不能产生较高浓度的CO2。实践证明，蒸汽养护是一个很好的方法。
结论 3
通过以上分析，采取下面的预防措施可以避免或减少低温条件下对新浇筑混凝土质量的影响:?精心选定配合比;?不能使用含有冰块的集料;?提高混凝土拌合物某些组分的温度;?根据混凝土结构，合理选用外加剂;?采取合理的养护、保温措施;?无法保证冰冻之前能否达到足够的强度时严禁浇筑混凝土。
贮存时间对水泥强度的影响
贮存时间对水泥强度的影响
水泥贮存期间,由于吸收空气中的水份和二氧化碳,强度会逐渐下降并出现结块。强度下降的大小,除与贮存时间长短、贮存处的温度、湿度和通风程度有关外,也与水泥袋的气密程度,以及水泥细度等有关。
为了解袋装水泥在较为恶劣的条件下(夏夭,气温炎热而多雨,贮存处通风良好)。贮存时间对水泥强度的影响,我们作过一些试验,现介绍如下:
模拟用的小水泥袋以四层水泥袋纸制成,棉线缝口,除尺寸较小外,其余均与常用的水泥袋相同。每袋装入6～7千克水泥,以10包叠成一柱,分四柱在室内存放,柱间留有通风间隙。
试验用的水泥为凤山水泥厂生产的325标号火山灰质硅酸盐水泥,5月中旬在厂包装。水泥的熟料含量为67.9%；细度5.4%；7天、28天抗折强度分别为4.9、6.5兆帕；7夭、28天抗压强度分别为26.4、37.2兆帕。
在包装后的第22、37、50、64天,各取一柱中的5包(其余相间叠放的5包,采用另一种水泥袋,本文不讨论)。作筛分和28天强度试验,用结块程度(以0.9毫米筛的筛余量表示)和强度变化来说明贮存时间的影响。试验结果见表1。
存放天数与筛余量和强度的关系
表1
2237506415.417.722.831.55.96.06.05.790.892.392.387.734.533.933.832.092.791.190.986.0
表中筛余量和28天强度均为5包水泥各自试验结果的平均值。存放天数相同的5包水泥,在作筛分试验时,各包的结块程度相差很大,变异系数约为25%；将结块筛除后作强度试验,各包的强度差异很小,变异系数约为3%。
水泥强度降低和结块程度增加,均与贮存天数成直线关系。粗略地说,每贮存10天,强度降低约为2%；结块程度约增加5%。经64天贮存,虽然结块已达31.5%,但强度下降仅为14%左右。
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。
水泥组分对混凝土强度的影响
水泥主要有四种矿物组成，分别为：硅酸三钙（C3S），硅酸二钙（C2S），铝酸三钙（C3A），铁铝酸四钙（C4AF），此外，还含有一部分的碱和硫酸盐。
（一）水泥中四种主要矿物对混凝土强度的影响
如表1所示，为水泥主要组成矿物的性质，而水泥的强度主要取决于这四种单矿物的性质。
表1四种水泥矿物的性质
水泥中的矿物组成决定了水泥水化后产物的组成，现有的研究已经证明，在水泥水化产物的诸多组分中，氢氧化钙是相对不稳定的，而钙硅比值比较小的水化硅酸钙凝胶化学稳定性较好，C2S与C3S相比，生成的氢氧化钙数量相对较少，同时水化生成的水化硅酸钙凝胶的钙硅比也相对较低，因此，在水泥的矿物组成当中，如果C2S的含量越多，C3S的含量越少，则越有利于提高水泥混凝土的耐久性能。而且人们早已认识到水泥中的C3A含量过高时会对混凝土的工作性和耐久性产生不利影响。
C3A的水化速度非常快，早期水化热很高，凝结速度快，如不掺加石膏等缓凝剂，C3A可以在数秒内凝结硬化，从而导致水泥的急凝。C3A的硬化速度也非常快，在3天内即可发挥出大部分强度，只是强度的绝对值不高，并且3天以后强度几乎不再增长，甚至倒缩。C3A含量高时对水泥和混凝土性能可能产生如下影响：
（1）水泥和混凝土的早期强度高；
（2）在混凝土的水化硬化早期产生较高的水化热，导致混凝土产生温度裂缝的可能性增大；
（3）混凝土的水化硬化过程中干缩变形增大，混凝土产生干缩裂纹的可能性增大；
（4）和某些混凝土外加剂特别是高效减水剂的相容性变差。
（二）水泥中碱含量对混凝土强度的影响
碱是碱集料反应（AAR）发生的必要条件之一，混凝土中碱含量的多少影响反应的速率和反应程度。在混凝土中，碱的主要来源为水泥、掺合料、骨料、外加剂和拌和水等，水泥中的碱是混凝土中碱的主要来源。
水泥中的可溶性碱含量通常是以Na2O当量表示，即以（Na2O+0.658K2O）占水泥质量的百分比来表示。碱虽然是硅酸盐水泥中的次要组分，含量比较少，但是对水泥的水化硬化性能却有非常显著的影响。一般来说，随碱含量的增加，水泥凝结硬化变快，需水量变大，早期强度提高，后期强度增长率下降。如果掌握不当，水泥在工程中使用时的性能会受到损害。一般认为高碱水泥早期强度高于低碱水泥，但是早期水化产物过多，生成过快，导致水化产物间彼此分布不均匀，镶嵌不良，容易造成较多的局部大孔，并且早期生成的较多水化产物将未水化颗粒包裹，妨碍了水泥后期水化所必需的离子迁移和扩散，致使后期水泥的水化进程变缓，这样那些早期水化形成的较多的局部大孔就无法得到足量的后期水化产物的完善和补充，那么后期水化浆体就会形成多孔隙的不良结构，使高碱水泥的后期强度低于低碱水泥。
Shayan和Ivanusec曾经研究过外加NaOH对含活性骨料和非活性骨料的砂浆力学性能的影响。他们的研究结果表明，外加NaOH会导致砂浆强度的下降，并且含活性骨料的砂浆的强度降低趋势和不含活性骨料的砂浆相类似。他们的研究结果还表明，外加的NaOH会与水泥产生明显的化学反应，从而影响所形成的固相产物的性能。
（三）水泥中硫酸盐含量对混凝土强度的影响
硅酸盐水泥中的硫酸盐主要来自熟料和混合材中的硫酸盐，还有水泥生产中外掺石膏等引入的硫酸盐。关于硫酸盐在水泥中的作用，目前普遍观点认为;硫酸盐除了可调节水泥的凝结时间外，还可以生成钙矾石，使水泥具有密实的孔结构而赋予水泥较高的早期强度。硅酸盐水泥中的硫酸盐虽然含量比较低，但对水泥水化硬化的作用非常大。一般认为，适量硫酸盐是硅酸盐水泥水化硬化所必须的，在水泥中具有积极的作用，因此水泥生产过程中需要外加一定量的石膏。但是硫酸盐过量时会存在潜在危害，因此几乎所有国家的标准都对硅酸盐水泥中的硫酸盐含量进行了限定，特别是1997年第十届国际水泥化学会议以来人们普遍担心延迟钙钒石（DEF）和碳硫硅钙石硫酸盐破坏（TSA）可能引起的膨胀或破坏，甚至2002年RILEM专门召开研讨会研究水泥中硫酸盐可能的不利影响，近年来水泥生产与应用也特别关注硫酸盐的不利影响。
ASTM在1904年对硅酸盐水泥SO3含量规定为1.75%，1917年的限值增加到2%，而1941年高强水泥的限值放宽到2.5%，2009年对于IA和IIA水泥限值为3%，IIIA为3.5%，而IV、V类水泥为2.3%，但ASTM特别规定如通过标准试验方法确认后，SO3含量可以超过标准。我国GB175-1992/1999均规定硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥中硫含量不能超过3.5%，GB175-2007规定除矿渣硅酸盐水泥含硫量不超过4%外，其它种类水泥含硫量限值仍为3.5%。
硫酸盐特别是易溶性硫酸盐有利于提高Ca(OH)2火山灰质混合材体系的pH值，因此有利于混合材中活性氧化物溶解和活性激发，可以大幅度提高粉煤灰-硅酸盐水泥系统的强度。Poon等的研究结果显示，对于在65℃下养护6h的粉煤灰-硅酸盐水泥系统，粉煤灰取代水泥55%，石膏掺量达到10%时，强度可以提高70%硫酸盐与水泥水化产物反应生成的AFm和AFt对于水泥早期强度形成有非常大的贡献。
Lerch认为相比于调节凝结时间，石膏对硬化后的性能更为重要，其早在1946年完成的研究结果显示SO3掺量在3～4%范围内不等（当时美国标准限值为2.5%），强度可增加20-50%，收缩降低30～50%，当然只有当C3A或者碱含量比较高时，增加石膏掺量才有效果。易溶性硫酸盐（碱金属硫酸盐）有利于提高SO42-浓度，可以与水化产物Ca(OH)2反应生成AFt，因此也有利于水泥早期强度发展。
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