 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. 负面作用：水泥水化释放热量使混凝土产生温升和温度梯度，混凝土早期温升和温度梯度在混凝土早期徐变较小、抗拉强度较低时导致混凝土结构在约束条件下开裂风险加剧。水泥水化产生的自收缩在混凝土水胶比较小时（尤其是高强混凝土）将使混凝土结构容易开裂。混凝土中骨料的体积是稳定的，水泥浆体的体积是不稳定的，随环境温度、湿度和时间的变化而变化的，正因如此，混凝土材料的体积稳定性决定了其结构的耐久性。环境介质对混凝土结构的化学侵蚀作用、物理侵蚀作用都与水泥的水化产物有关。水泥浆体与骨料存在界面过渡区，混凝土材料微观结构极其复杂，且其微观结构的形成与发展不仅对环境和时间具有依赖性，而且具有多相性、随机性和不确知性。 3. 现代混凝土组成材料中，水泥的强度已经不再最重要了，混凝土外加剂技术的进步弱化了混凝土强度对水泥强度的依赖程度，使混凝土具备特定品质的矿物掺和料已经成为混凝土材料必不可少的组分。 其次，分析一下对规定最小水泥用量的看法： 1. 在传统混凝土概念中，水泥品种与用量是非常重要的技术指标，因为那时混凝土的水灰比比较高，加之要么不使用减水剂、要么减水剂的减水率低，同时，矿物掺和料也很少用，即便使用也仅仅是从“废物利用、降低成本”角度而非“改善性能、提高品质”角度考虑的，所以，混凝土各方面的性能就依赖于水泥用量和水泥品种。因此，规定混凝土中最小水泥用量也就不足为奇了。 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。 3. 混凝土外加剂技术的发展主导和加速了混凝土技术的发展，同时，矿物掺和料也已经成为改善混凝土品质不可或缺的组分。工程实践表明：一方面随着混凝土水胶比的降低和水泥用量的增加，特别是使用纯硅酸盐水泥或早强型硅酸盐水泥的混凝土结构几乎无一例外地开裂了，钢筋混凝土结构的耐久性受到了严峻的挑战；另一方面，现代混凝土的制备受到设计文件和合同对混凝土工作性、各龄期强度和耐久性等各方面技术性能的限制，水泥的用量就不会少，少了就不可能制备出满足性能要求的混凝土，尤其是对后张法施工的混凝土构件更是如此。相反地，倒是很有必要规定或者限制胶凝材料的最大用量。如前所述，这绝非仅仅从经济或成本角度考虑问题；混凝土中水胶比一定时，胶凝材料用量越大，混凝土体积稳定性就越差，开裂的风险就越大，约束条件下混凝土结构或构件的耐久性就受到威胁。 版权申明：本微信内容来自源于网络搜集，如有侵权，请与我们联系，我们将第一时间协商版权问题或删除内容！ |
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