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水泥主要有四種礦物組成，分別為：硅酸三鈣（C₃S），硅酸二鈣（C₂S），鋁酸三鈣（C₃A），鐵鋁酸四鈣（C₄AF），此外，還含有一部分的堿和硫酸鹽。

（一）水泥中四種主要礦物對混凝土強(qiáng)度的影響

如表1所示，為水泥主要組成礦物的性質(zhì)，而水泥的強(qiáng)度主要取決于這四種單礦物的性質(zhì)。

表1四種水泥礦物的性質(zhì)

         水泥中的礦物組成決定了水泥水化后產(chǎn)物的組成，現(xiàn)有的研究已經(jīng)證明，在水泥水化產(chǎn)物的諸多組分中，氫氧化鈣是相對不穩(wěn)定的，而鈣硅比值比較小的水化硅酸鈣凝膠化學(xué)穩(wěn)定性較好，C₂S與C₃S相比，生成的氫氧化鈣數(shù)量相對較少，同時水化生成的水化硅酸鈣凝膠的鈣硅比也相對較低，因此，在水泥的礦物組成當(dāng)中，如果C₂S的含量越多，C₃S的含量越少，則越有利于提高水泥混凝土的耐久性能。而且人們早已認(rèn)識到水泥中的C₃A含量過高時會對混凝土的工作性和耐久性產(chǎn)生不利影響。

C₃A的水化速度非?？欤缙谒療岷芨?，凝結(jié)速度快，如不摻加石膏等緩凝劑，C₃A可以在數(shù)秒內(nèi)凝結(jié)硬化，從而導(dǎo)致水泥的急凝。C₃A的硬化速度也非常快，在3天內(nèi)即可發(fā)揮出大部分強(qiáng)度，只是強(qiáng)度的絕對值不高，并且3天以后強(qiáng)度幾乎不再增長，甚至倒縮。C₃A含量高時對水泥和混凝土性能可能產(chǎn)生如下影響：

（1）水泥和混凝土的早期強(qiáng)度高；

（2）在混凝土的水化硬化早期產(chǎn)生較高的水化熱，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的可能性增大；

（3）混凝土的水化硬化過程中干縮變形增大，混凝土產(chǎn)生干縮裂紋的可能性增大；

（4）和某些混凝土外加劑特別是高效減水劑的相容性變差。

（二）水泥中堿含量對混凝土強(qiáng)度的影響

堿是堿集料反應(yīng)（AAR）發(fā)生的必要條件之一，混凝土中堿含量的多少影響反應(yīng)的速率和反應(yīng)程度。在混凝土中，堿的主要來源為水泥、摻合料、骨料、外加劑和拌和水等，水泥中的堿是混凝土中堿的主要來源。

水泥中的可溶性堿含量通常是以Na₂O當(dāng)量表示，即以（Na₂O+0.658K₂O）占水泥質(zhì)量的百分比來表示。堿雖然是硅酸鹽水泥中的次要組分，含量比較少，但是對水泥的水化硬化性能卻有非常顯著的影響。一般來說，隨堿含量的增加，水泥凝結(jié)硬化變快，需水量變大，早期強(qiáng)度提高，后期強(qiáng)度增長率下降。如果掌握不當(dāng)，水泥在工程中使用時的性能會受到損害。一般認(rèn)為高堿水泥早期強(qiáng)度高于低堿水泥，但是早期水化產(chǎn)物過多，生成過快，導(dǎo)致水化產(chǎn)物間彼此分布不均勻，鑲嵌不良，容易造成較多的局部大孔，并且早期生成的較多水化產(chǎn)物將未水化顆粒包裹，妨礙了水泥后期水化所必需的離子遷移和擴(kuò)散，致使后期水泥的水化進(jìn)程變緩，這樣那些早期水化形成的較多的局部大孔就無法得到足量的后期水化產(chǎn)物的完善和補(bǔ)充，那么后期水化漿體就會形成多孔隙的不良結(jié)構(gòu)，使高堿水泥的后期強(qiáng)度低于低堿水泥。

Shayan和Ivanusec曾經(jīng)研究過外加NaOH對含活性骨料和非活性骨料的砂漿力學(xué)性能的影響。他們的研究結(jié)果表明，外加NaOH會導(dǎo)致砂漿強(qiáng)度的下降，并且含活性骨料的砂漿的強(qiáng)度降低趨勢和不含活性骨料的砂漿相類似。他們的研究結(jié)果還表明，外加的NaOH會與水泥產(chǎn)生明顯的化學(xué)反應(yīng)，從而影響所形成的固相產(chǎn)物的性能。

（三）水泥中硫酸鹽含量對混凝土強(qiáng)度的影響

硅酸鹽水泥中的硫酸鹽主要來自熟料和混合材中的硫酸鹽，還有水泥生產(chǎn)中外摻石膏等引入的硫酸鹽。關(guān)于硫酸鹽在水泥中的作用，目前普遍觀點(diǎn)認(rèn)為;硫酸鹽除了可調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間外，還可以生成鈣礬石，使水泥具有密實的孔結(jié)構(gòu)而賦予水泥較高的早期強(qiáng)度。硅酸鹽水泥中的硫酸鹽雖然含量比較低，但對水泥水化硬化的作用非常大。一般認(rèn)為，適量硫酸鹽是硅酸鹽水泥水化硬化所必須的，在水泥中具有積極的作用，因此水泥生產(chǎn)過程中需要外加一定量的石膏。但是硫酸鹽過量時會存在潛在危害，因此幾乎所有國家的標(biāo)準(zhǔn)都對硅酸鹽水泥中的硫酸鹽含量進(jìn)行了限定，特別是1997年第十屆國際水泥化學(xué)會議以來人們普遍擔(dān)心延遲鈣釩石（DEF）和碳硫硅鈣石硫酸鹽破壞（TSA）可能引起的膨脹或破壞，甚至2002年RILEM專門召開研討會研究水泥中硫酸鹽可能的不利影響，近年來水泥生產(chǎn)與應(yīng)用也特別關(guān)注硫酸鹽的不利影響。

ASTM在1904年對硅酸鹽水泥SO₃含量規(guī)定為1.75%，1917年的限值增加到2%，而1941年高強(qiáng)水泥的限值放寬到2.5%，2009年對于IA和IIA水泥限值為3%，IIIA為3.5%，而IV、V類水泥為2.3%，但ASTM特別規(guī)定如通過標(biāo)準(zhǔn)試驗方法確認(rèn)后，SO₃含量可以超過標(biāo)準(zhǔn)。我國GB175-1992/1999均規(guī)定硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥中硫含量不能超過3.5%，GB175-2007規(guī)定除礦渣硅酸鹽水泥含硫量不超過4%外，其它種類水泥含硫量限值仍為3.5%。

硫酸鹽特別是易溶性硫酸鹽有利于提高Ca(OH)₂火山灰質(zhì)混合材體系的pH值，因此有利于混合材中活性氧化物溶解和活性激發(fā)，可以大幅度提高粉煤灰-硅酸鹽水泥系統(tǒng)的強(qiáng)度。Poon等的研究結(jié)果顯示，對于在65℃下養(yǎng)護(hù)6h的粉煤灰-硅酸鹽水泥系統(tǒng)，粉煤灰取代水泥55%，石膏摻量達(dá)到10%時，強(qiáng)度可以提高70%硫酸鹽與水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)生成的AFm和AFt對于水泥早期強(qiáng)度形成有非常大的貢獻(xiàn)。

Lerch認(rèn)為相比于調(diào)節(jié)凝結(jié)時間，石膏對硬化后的性能更為重要，其早在1946年完成的研究結(jié)果顯示SO₃摻量在3～4%范圍內(nèi)不等（當(dāng)時美國標(biāo)準(zhǔn)限值為2.5%），強(qiáng)度可增加20-50%，收縮降低30～50%，當(dāng)然只有當(dāng)C₃A或者堿含量比較高時，增加石膏摻量才有效果。易溶性硫酸鹽（堿金屬硫酸鹽）有利于提高SO₄^2-濃度，可以與水化產(chǎn)物Ca(OH)₂反應(yīng)生成AFt，因此也有利于水泥早期強(qiáng)度發(fā)展。