[摘要]：水泥是土木工程中最重要的建筑材料之一。混凝土、砂浆中的水泥必不可少，因此，控制水泥质量是控制工程质量的首要前提。本文就水泥的质量控制提出了作者的一些看法。
[关键字]：水泥质量cementquality
水泥是土木工程中最重要的建筑材料之一。混凝土、砂浆中的水泥必不可少，水泥的质量将直接影响混凝土、砂浆的质量，也将影响建筑工程的整体质量，从而会影响老百姓的安居乐业。总之，水泥质量的好坏与老百姓的生活息息相关，因此，控制水泥质量是控制工程质量的首要前提。
水泥是一种人造水硬性胶凝材料，水泥加水拌和后，经过一系列的物理化学反应过程能由可塑性浆体变为坚硬的石状体。这一过程既可在空气中进行，而且能更好地在水中实现，并能持续不断地发展形成所需的强度，以满足各种实际工程的需要。
随着水泥技术的不断成熟与发展，已经形成众多品种。从组成上看有硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥及无熟料（少熟料）水泥等；从用途和性能上又可分为通用水泥和专用水泥等。目前建筑工程中所使用的水泥品种主要为硅酸盐类水泥。这类水泥根据水泥熟料中掺入混合料数量多少，又可分为：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥六大类。
以前，普通硅酸盐水泥是我国最主要的水泥品种，以P.O32.5、P.O42.5为主，占70%左右，随着GB175-2007标准的出台，取消了普通硅酸盐水泥P.O32.5，取而代之的为P.C32.5，目前，32.5等级的水泥90%以上均为复合硅酸盐水泥，而42.5等级水泥还是以普通硅酸盐水泥为主。
近年来，我国水泥工业的技术进步为提高水泥质量奠定了基础，水泥胶砂强度检验方法及对水泥产品国家标准的多次修订，使我国的水泥质量正逐步与国际接轨。但在水泥工业快速发展的同时，我们也要看到我国水泥质量还存在着一些问题。因此应该从以下方面对水泥的质量加以控制。
一、水泥生料质量控制
生产水泥的原材料主要是石灰质原料（如石灰石、白云石）和粘土质原料（如粘土、黄土等）。前者主要为水泥提供CaO，而后者主要为水泥提供SiO2、Al2O3、Fe2O3等氧化物。
生料质量的好坏并不取决于生料中某一化学成分的多少，而是取决于生料的率值。目前我国大部分水泥厂都使用生料的饱和比KH、硅率SM、铝率IM三个率值来表示生料的化学特性。入窑生料三率值的均匀稳定是稳定水泥窑热工制度、提高熟料质量的前提条件.
1）石灰石饱和系数KH：在熟料中石灰完全饱和是指全部SiO2都形成C3S，全部Fe2O3，都形成C4AF，剩余的Al2O3，都形成C3A，石灰饱和系数是指熟料中实际的CaO含量与理论上达到完全饱和时的CaO含量之比。适当提高KH，不论是早期还是后期强度，是抗折强度还是抗压强度都随KH增加而提高；
2）硅率SM：它表示熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物的比例，随硅酸盐矿物与熔剂性矿物之比而增减，硅率过高，燃烧时由于应相量减小，熟料烧成单位易于粉化，硅率过低，硅酸盐矿物太少而影响水泥强度；
3）铝率IM：它表示熟料熔剂性矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例，随C3A/C4AF之比而增减，C3A早期强度增长快，但三天后强度很少增加甚至倒缩，C4AF可提高早期强度，但后期强度还有所增长。
二、水泥熟料质量控制
水泥生料在高温煅烧后发生一系列物理化学变化得到水泥熟料。熟料的质量取决于熟料的C3S、C2S、C3A、C4AF四大矿物的组成。在1450℃高温煅烧下，熟料的矿物组成主要决定于生料中几种主要氧化物CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3之间的比例关系。
熟料质量的好坏直接影响到水泥质量，所以熟料质量的控制是工厂质量管理工作中极为重要的一环。熟料的控制项目主要有以下几方面：
一）有害成分控制
1、 氧化镁
原料中所含MgO经高温煅烧，其中部分与熟料矿物结合成固溶体,部分熔于液相中，因此，当熟料中含有少量MgO时，能降低熟料的烧成温度，增加液相数量，降低粘度，改善水泥的色泽。在硅酸盐水泥中，MgO与主要熟料矿物化合的最大含量为2％，超过部分呈游离状态，以方镁石的形式出现。方镁石与水反应生成Mg(OH)2,其体积较游离MgO增大，而且反应速度极慢，导致已经硬化的水泥凝固体内部发生体积膨胀而开裂，造成所谓MgO膨胀性破裂。
2、氯离子
氯在烧成系统中主要生成CaCl2或氯化碱，其挥发性特别高，在窑内几乎全部再次挥发，形成氯、碱循环富集，致预热器生料中氯化物的含量提高近百倍，从一项调查显示：水泥中的Cl-含量一般在0.04%以下；而熟料中的Cl-含量则集中在0.045%—0.020%之间。氯离子会锈蚀钢筋，从而会影响混凝土质量，特别是对于水下工程危害更是严重。因此，GB175-2007中增加了水泥的Cl-检测，并对Cl-含量做了限制。
3、碱含量（K2O+Na2O）
碱对水泥生产的影响主要有两方面，一是影响新型干法熟料烧成系统的正常生产，二是影响熟料的质量。煅烧含碱过高的生料，由于碱性挥发物在窑尾和预热器中的循环富集，易引起结皮堵塞，影响预热器的正常操作。回转窑内则是料子发粘，烧结温度范围缩小，飞砂严重，窑皮疏松，致使熟料质量下降，严重时将无法正常生产。生料中的碱除一部分挥发循环外，其余的大部分均以硫酸盐的形式存在于熟料中。如果含碱量过高，则其凝结时间将缩短，以致急凝，安定性不良，抗折强度降低，并出现1d、3d的抗压强度略有升高，而7d、28d的抗压强度明显下降。
4、硫
生料和燃料中的硫在燃烧过程中生成SO2，又在窑烧成带汽化，在窑气中与R2O结合，形成气态的硫酸碱，然后凝聚在温度较低处的生料颗粒表面。这些R2SO4除一小部分被窑灰带走外，因其挥发较低，故大部分被固定在熟料中而带出窑外。这是SO2与R2O含量比例正好平衡时的情况。
如果SO2含量有富裕，则在预热器中它与生料中的CaCO3反应生成CaSO4进入窑内。在烧成带，其大部分再分解成CaO和气态SO2，小部分残存于熟料中。这样，气态SO2在窑气中循环富集，易堵塞。
5、游离氧化钙
熟料中游离氧化钙的产生主要是烧成过程中热制度不稳定，煅烧温度不够和配料不当造成的，游离氧化钙是水泥熟料中的有害成份，过高会使水泥体积安定性不良，造成水泥石强度下降，并产生裂纹，甚至溃裂。
二）混合材控制
水泥熟料中或多或少要掺入一些混合材，这些混合材所起的作用是在增加水泥产量、降低成本的同时，用来改善水泥的品质。
混合材的掺入一般会降低水泥的早期强度，但掺量适量时，都有利于后期强度的发展，而且还能有效降低水化热，非常适合大体积混凝土的施工和结构的形成需求。当掺用窑灰代替活性混合材时，能促进水泥早期强度的发挥。
混合材大致可分为活性和非活性两类。目前通用水泥品种的划分是以水泥中混合材品种变化和掺入量多少来规定，这是因为混合材品种和掺入量的变化，会对水泥性能产生影响。如：水泥的需水性、泌水性、凝结时间、强度、水化热等都会随混合材品种变化或掺量增加而变化。
掺适量石膏有利于提高水泥强度，特别是早期强度，但过多则反使水泥产生体积膨胀而强度降低，所以控制水泥中石膏的掺入量直接影响到水泥的凝结时间和强度。
三、水泥出厂时对物理性能的控制
1、细度
水泥颗粒中(3-30)um的颗粒是水泥的主要活性部分，大于60um的颗粒几乎是起填充作用。细度的大小反映了水泥颗粒程度或水泥的分散程度。它对水泥的水化速度、水泥的需水量、和易性、放热速率和强度的形成都有一定的影响。
水泥的水化过程都是从水泥颗粒表面开始的，水泥的颗粒愈细，水泥与水发生反应的表面积愈大，水化速度就愈快。愈易水化完全，凝结时间愈快，对水泥胶凝性质有效利用率就愈高，水泥的强度，特别是早期强度也愈高，而且还能改善水泥的泌水性、和易性、粘结力等。
但是，随着水泥细度的提高，需水量随之增加，水泥水化过程中产生的收缩变形明显加大，施工性能变差，与相同高效减水剂的适应性变差，且不宜长期存放。同时，提高水泥细度必定加大粉磨投入成本。而且可导致混凝土中水泥用量的增加，影响混凝土的耐久性、抗冻性、抗裂性。因此，水泥细度应随着所生产水泥的品种、标号、熟料质量、料磨条件来定。水泥细度应控制在合理范围之内，这样不但能使水泥稳定、提高水泥质量，而且对节能降耗具有现实意义。
2、 安定性
安定性是一项表示水泥浆体硬化后是否发生不均匀体积变化的指标。水泥在凝结硬化过程中，总会伴随一定的体积变化，如果水泥产生不均匀变形或在水泥硬化后变形较大，会使混凝土构件产生变形、膨胀、严重时造成开裂，从而影响混凝土质量。
水泥安定性不良是由于水泥中某些有害成分造成的。比如掺加石膏时带入的SO3，水泥煅烧时残存的游离MgO或游离CaO等。这些成分在水泥浆体硬化过程和硬化后会继续与水或周围的介质发生反应，反应后形成的产物体积增大，引起水泥石内部的不均匀体积变化。当这种变化形成的应力超出水泥结构所能承受的极限时，将会给整个结构造成极为不利的影响，严重时引起结构的破坏。
3、 强度
强度是评价水泥强度等级的重要指标，同时也是水泥混凝土配合比设计的重要参数。水泥强度包括抗压和抗折强度两个方面。强度除了与水泥自身熟料矿物组成和细度有关外，还与水和水泥用量之比（水灰比）、试件制作方法、养护条件和时间密切相关。
从多年的检测情况表明，目前细度、安定性、凝结时间等不符合水泥品质的几乎没有。但是偶尔还是会遇到强度不合格的情况。
从本公司多年的检测数据分析：目前我国水泥强度实物质量良莠不齐，尤其是32.5等级水泥，3天强度极差在22MPa左右，最小3.8MPa，最大26.0MPa；28天强度极差在26MPa左右，最小25.8MPa，最大52.0MPa。
针对这些不合格的水泥，对水泥使用单位、生产单位进行了一些初步了解，发现导致不合格的原因主要在使用单位。在这些不合格的水泥中都有着相同的共性：
1、水泥放置时间过长。使用单位有时因故暂时停工，导致所进水泥超过三个月需复检。一般水泥超过三个月，强度将降低近10%，对于强度富裕系数低的水泥在第二次复检时会出现不合格现象；
2、工地现场管理混乱，不同品种水泥随意堆放，现场并没有明显标识，导致32.5和42.5水泥的混淆，更有甚者，有的施工单位将水泥与粉煤灰混在一起；
3、送样时未按规定取样，为贪图方便，直接在一包中取，或工地现场随意取一些，有的水泥在送样时甚至还夹杂着异物。
综上分析，水泥的质量控制需要生产厂家、使用单位以及检测单位的共同努力，相信随着各方共同的努力，我国的水泥质量一定会接近或赶超世界先进水平。
参考文献：影响水泥熟料质量的因素中国水泥网
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