陈迪松
华润水泥（封开）有限公司技术质量部 广东肇庆 526541
摘要：本文针对高性能水泥的质量控制展开探讨，首先阐述了高性能水泥的特征，以此来探索建立高性能水泥质量控制体系并加以完善，其中分析了影响高性能水泥质量主要因素，最后说明高性能水泥质管控制中还存有待解决的问题。
关键词：高性能；水泥；特征；质量控制
一、高性能水泥的特征
（一）、水泥起源、普通水泥与高性能水泥本质区别
1、水泥起源：
一种说法是，1824年英国波特兰发明了水泥，取得了专利权。因而，有人就以波特兰的名字给水泥命名。另一种说法是，水泥与英国波特兰岛的石头颜色相似，因而得名。所谓“波特兰水泥”，其实就是普通的硅酸盐水泥。
（二）、普通水泥
1、水泥性能是评价水泥质量的好坏。主要体现在如下技术指标：??比重与容重；?细度：指水泥颗粒的粗细程度；?凝结时间：水泥加水搅拌到开始凝结所需的时间称初凝时间。从加水搅拌到凝结完成所需的时间称终凝时间；强度：水泥强度应符合国家标准；体积安定性：指水泥在硬化过程中体积变化的均匀性能；水化热：水泥与水作用会产生放热反应，在水泥硬化过程中，不断放出的热量称为水化热。
（三）、高性能水泥高施工性特征
1、高性能水泥的主要特征：高施工性能；高耐久性（建筑物的使用寿命）；符合国家标准的水泥性能（普通水泥的6大指标）。要阐述高性能水泥的高施工特征，首先要了解混凝土的发展过程。
混凝土经历了从素混凝土（不配筋混凝土）到19世纪中叶的钢筋混凝土、1928年发展到预应力混凝土。但是没能从根本上改善混凝土材料本身存在的强度等级低、耐久性难以提高和施工相对较差等问题。
从20世纪30年代混凝土外加剂的出现和应用，彻底改变了那种“混凝土只是由水泥、砂、石和水拌合产经浇筑、养护和硬化而成的硬化体”的传统观念。
（四）、混凝土新成员外加剂及其在混凝土中作用机理：
1、吸附分散作用：由于外加剂（表面活性剂）在水泥颗粒表面的定向吸附，使水泥颗粒表面上带有相同符号的电荷，一方面，在电性斥力的作用下水泥颗粒体系处于相对稳定的悬浮状态；另一方面减水剂的加入，可以使水泥颗粒表面动电电位增大。而根据爱特华公式，浆体中的水泥颗粒间的排斥力与动电电位的平斥力，从而阻止水泥颗粒凝聚。另外，减水剂的加入还将促使水泥在加水初期形成的絮凝结构分散解体，从而将絮凝结构体内的游离水释放出来，达到塑化或减水的目的。如图1所示。
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2、润湿作用：在加入减水剂的浆体中，由于水溶液对水泥的润湿角减小，则能增加水向水泥颗粒表面毛细孔内的渗透作用，增大水泥颗粒初始的水化面积。
3、润滑作用：
⑴、水泥颗粒表面溶剂化水膜的形成：减水剂分子在水泥浆体体系中解离后定向吸附于水泥颗粒表面，显方成正比，可见，减水剂的加入可以大在增加水泥颗粒之间的排极性的亲水基指向水溶液，易和水分子以氢键形式缔合，从而形成一层稳定的溶剂化水膜，不仅对水泥颗粒起空间立体保护作用，现时且增加了水泥颗粒间相互滑动的能力。
⑵、极性微气泡的引入：减水剂加入水泥浆体系后，使体系表面的自由能、水溶液与空气界面张力降低。在混凝土搅拌过程中就容易带入一定量微气泡(有的外加剂本身就有发泡成分)。主样在掺有减水剂的混凝土浆体中，水泥与水泥、水泥与微气泡、微气泡与微气泡之间有同性电荷相持作用分散性好，相当如“滚珠轴承：，增加了其相互滑动能力。如左图2：掺加减水剂的浆体中水泥颗与微气泡之间的相互作用。
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所谓适应性就是让水泥来适应外加剂；或外加剂来适应水泥。只是强调通过改变单一因素来适应其他因素。在当时普遍多数认为是要让外加剂来适应水泥。理由有：1、水泥改变较为困难而外加剂调整起来较容易。2、水泥的主要原材料是稳定的，所以产品的稳定性较好，通过外加剂来适应他比较合理。
但是实际上不是这样的，有的水泥与各种外加剂适应应性都好，相反有的水泥与各种外加剂适应性都差。在外加剂方面也是如此。这说明水泥与外加剂的作用是相互的。
如是正式提出了水泥与外加剂（减水剂量）相溶性的概念，并发布了行业标准JC/T《水泥与减水剂相溶性试验方法》。
二、探索建立高性能水泥质量控制体系
为了提高水泥产品配制混凝土的综合性能（如改善水泥与混凝土外加剂相容性，提高混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能）及建筑市场的认可度，提升我司水泥产品的品牌效应。探索建立高性能水泥质量控制体系。
（一）、评定方法初步建立阶段：
从4月26日至7月17日，A厂对出窑熟料、出磨水泥、出厂水泥进行200mm±20合格率的统计对比工作。
首先在熟料上，选2条窑；在出磨水泥上每一品种上选一台磨；在出厂水泥上每天选一编号。每天进行净浆流动度的检测，并统计200mm±20合格率。
经过一段时间的统计发现了问题：
1、以200mm±20统计合格率，不能真实的反映使用性能的稳定性。
单从某条窑来分析：
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从上面对比可知，以平均值±20mm计算合格率（稳定性），更能真实反映水泥使用性能的稳定性。在后面统计阶段是以平均值±20mm计算合格率，200±20mm只是用来，月头确定减水剂。
2、每台窑、磨对净浆流动度的影响，远远大于其他方面。
（二）、全面统计阶段：
2013年7月18日至10月1日，熟料、出磨水泥按每台次、每天进行净浆流动检测 ，并以平均值±20mm统计合格率。
在统计过程中，渐进加入了，最大值、最小值、极差、45分名净浆流动度损失、减水剂量掺量、饱和掺量等项目。也发现了一些问题：
1、统计时间的不确定性（不是按月统计），给统计工作带来困难。
2、不同磨、窑减水剂掺量的确定上：没有规定基准水泥，没有规定调整时间。
3、饱和掺量点取值不规范（以临近饱和点的实验掺量点代替）。
4、统计数据没有及时反馈给生产部门。
（三）、逐步完善阶段
2013年10月1日至10月31日：
1、确定了统计时段以自然月为统计周期。
2、 不同磨、窑减水剂掺量的确定上：以上月各窑、磨净浆流动度平均值，来找寻接近平均值的水泥作为基准水泥。在上月最后一周内，通过调整减水剂掺量，以达到净浆流动度200mm左右时，作为本月该窑、磨的减水剂掺量。
3、饱和掺量点取值进行规范，严格按行业标准图表法确定饱和掺量点。 以PII42.5R水泥饱和点掺量（3C0018）为例：
4、 每天将净浆流动度数据，由主管反馈至窑、磨中控室。
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（四）、统计及原因分析阶段：
从11月起进行了以月为时间段的统计与分析工作，并提出建议。
目前存在的问题：
1、饱和掺量每台窑、每月只做1个样品（尽量选净浆流动度在平均值），不能完全真实反映情况。
2、饱和掺量出磨水泥每个品种每月只做1个样品（尽量选净浆流动度在平均值），不能完全真实反映情况。
3、出厂水泥每天每个品种只选一个编号 做净浆流动度，代表性不强。
4、出厂水泥，由于磨机、存放时间的差异，加上出厂通道的限制，净浆流动度控制困难 。
三、初步建立高性能水泥质量控制体系
A厂2013年7月份开始建立“水泥使用性能”控制检测体系，从2014年1月开始对窑、磨各单位的出窑熟料、出磨水泥使用性能指标进行月度绩效考核。经过窑、磨各单位全体员工的努力。合格率从1月分的47.5%至70.6%之间提高到高峰时的11月份合格率100%。具体如下：
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同时为了使净浆流动度检验数据更具可比性和真实性，2014年12月9-10日。上级单位组织兄弟单位在A 厂，对净浆流动度和经时损失检验规程进行研讨修订。
1、根据上级单位《水泥应用性能考核指标实施方案》（2014年7月第一版）的要求。统一使用某外加剂公司专门为公司生产的奈系基准减水剂，含因量30%，由某外加剂公司配送1年用量。
（1）、控制项目及频次
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（2）、减水剂掺量
出窑熟料、PII42.5R 水泥掺量为2%，P·O42.5（R)水泥掺量为1.8%。
（3）、考核指标
初始流动度K±25mm，经时缺失出窑熟料、PII42.5R水泥≤50mm，P·O42.5（R)水泥≤60mm。
四、高性能水泥质量控制体系的完善
因市场聚羧酸减水剂技术快速发展，聚羧酸减水占据商品混凝土主导地位。为了适应市场需求。上级单位修订《水泥应用性能考核指标实施方案》（2018年8月第2版）。
1、 基准减水剂
使用某外加剂公司为公司生产的聚羧酸基准减水剂（10%浓度），无需稀释，保存在实验室恒温恒湿状态下使用；
2、基准减水剂掺入量：
检测出厂水泥时减水剂掺入量：出窑熟料为1.3%，PII系列水泥为1.2%，PO42.5（R）水泥为1.0%；
3、 检测方法及频次
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4、 统计指标
（1）、净浆流动度合格率
①统计指标：K±25mm
②K值由各基地根据所面对的区域市场需求自行确定（确定K值时应保证净浆流动度不得低于150mm，低于150mm全部按不合格统计）。
③）K值确定后，3个月内不得调整。考滤季节、原材料、熟料配方、水泥配方及水泥粉磨工艺变化等因素需调整，厂领导审批，报上级单位备案。
（2）、1小时经时损失合格率
①统计指标：≤N值
②水泥N值为｜60mm｜；熟料N值为｜50mm｜；
③因市场需求，各厂需要特性化N值，必须向所在厂向上级单位提交申请报告。
五、影响高性能水泥质量主要因素
1、水泥熟料矿物组成及工艺制度的影响。2、熟料烧成温度和烧成速度。3、冷却制度的影响熟料在较高温度范围(1450℃：～l200℃的快速冷却，所磨制的水泥仍与外加剂相容性好。慢速冷却时，对外加剂的吸附越大，相溶性就越差。4、混合材料种类和品质的影响：混合材对减水剂具有吸附作用。由吸附量实验得知。作为水泥混合材的吸附量由大到小。一般为：煤矸石>粉煤灰>矿渣。5、石膏的种类对其与减水剂相容性的影响也很大。因为不同种类石膏的溶解速度和溶解度差别较大。6、水泥中S03含量与外加剂的适应性。7、fCaO含量的影响。8、水泥的碱含量主要是指水泥中Na20和K20的含量。碱含碱量越高，水泥与减水剂的适应性越差。9、水泥比面积和颗粒分布的影响。10、水泥新鲜度的影响。11、水泥温度的影响。12、熟料中的硫碱比。
六、高性能水泥质管控制中有待解决的问题
1、出窑熟料与减水剂相溶性(净浆流动度）的改进，没有明确方向，只知道是窑的煅烧原因（在三个率值看不出明显规律性），能通过岩相分析也只是定性结论，也不能进行定量控制。
2、混合材料种类和品质对净浆流动度的影响，也只是一个方向性的理论，不具备精细的可操性，并且受附近资源制约，一般很难改变。
3、不同窑、水泥磨之间，净浆流动度差异很大，没有很好的控制手段，只是一个大致的方向性的措施。
4、出厂水泥，由于磨机不同、存放时间的差异（如淡季和旺季），加上出厂通道的限制，净浆流动度控制困难。
5、加入助磨剂后，不论是那个厂家，比空白水泥都在变差。但不加助磨剂混合材掺量大幅度下降。
结束语
本文主要探讨了高性能水泥如何进行质量控制，以为同行提供一定的理论支持。
参考文献
[1]分析高性能水泥混凝土配比性能的试验检测[J]. 郎达正.??黑龙江交通科技.?2018(10)
[2]高强度高性能水泥混凝土的性能优势及施工控制[J]. 李皆艳.??科技创新导报.?2011(09)
[3]回弹法检测高性能水泥混凝土抗压强度精度影响因素分析[J]. 龚云峰,杨春亮.??辽宁省交通高等专科学校学报.?2016(06)
[4]高性能水泥土桩施工探索[J]. 吴大炜.??科协论坛(下半月).?2009(02)