摘要:

從混凝土的使用性能方面界定了高性能水泥的含義，闡述了水泥高性能化的主要途徑，即優化熟料礦物組成、選擇合理的粉磨工藝、采用非熟料的其他組分材料對水泥改性。

1 高性能水泥釋義

隨著混凝土工程的大型化、工程環境的超復雜化以及應用領域的不斷擴大，人們對混凝土材料提出了高性能化的要求。作為混凝土的第一組分材料，水泥的性能是制備高性能混凝土（High Performance Conceret，縮寫HPC）關鍵性的因素。筆者將用來制備HPC的水泥稱之為高性能水泥。可見高性能水泥是與HPC互相匹配和適應的，并且體現在以這種水泥配制的混凝土具有高工作性、高強度、高耐久性。

高工作性主要表現為高流動性、高抗離析性、高保水性、高保塑性和高兼容性；高強度表現為早期相對強度高，強度絕對值高，強度衰減期較長；高耐久性主要表現為高抗滲性、高尺寸穩定性、高抗蝕性和高抗堿集料反應性等。

一種性能優良的水泥應當是上述3個方面的綜合體現，而不是由某一方面性能指標（例如強度）的高低來衡量的。因為制備高性能混凝土除了要求水泥強度以外，還取決于水泥對混凝土制備工藝的適應性等因素。

筆者根據國內外資料和生產實踐經驗對高性能水泥理化性能提出表1所列技術標準 （在本文中暫且稱做“標準”）。

2 高性能水泥生產技術途徑

按照我國目前的工藝條件和技術水平，不論是回轉窯廠還是立窯廠，生產高強度的水泥已經不太困難，但是目前市場上達到高性能水泥技術標準的為數不多。根據筆者的生產實踐經驗探討一些改善水泥性能的途徑。

2.1 優化熟料的礦物組成

2.1.1 關于C3S

一般認為C3S水化快，在水化過程中產生層狀和凝膠狀Ca(OH)2，對水泥水化初始形成的纖維狀和片狀骨架空隙起填充密實作用。它是強度骨干，而且耐磨性好，干縮性小。但從3d到28d，水泥抗折強度的增進率隨C3S含量的增加而減小，而抗壓強度的增進率卻明顯增大，這就說明水泥石的脆性增大，抗裂性變差。此外，C3S的水化放熱量及放熱速率都較大，僅次于C3A
，這對大體積混凝土的施工是不利的。

2.1.2關于C2S

C2S水化速度特別慢，約為C3S的1/20。C2S的最大優點是水化熱低，抗水性好，后期強度高，在1年之后可趕上C3S。此外，C2S的干縮性最小，水化28d后的收縮值約為C3S的1/4。也有人認為C2S在水化早期對水泥石抗折強度的貢獻大于抗壓強度，它是低需水性水泥的主要礦物。

2.1.3 關于C3A

C3A在水泥石4種礦物中水化、凝結速度最快，是水泥石產生早強的主要礦物。但是，C3A強度絕對值不高，而且后期產生倒縮現象，C3A水化放熱量大且集中，水化后通過層間水的蒸發以及形成的水化產物在轉型過程中體積縮小而產生較大的收縮。此外，C3A水化需水量較大，對水泥拌和物的流動性不利；C3A含量高，水泥石的抗硫酸鹽侵蝕性能差。