影响海工硅酸盐水泥氯离子扩散性指标的主要因素

影响海工硅酸盐水泥氯离子扩散性指标的因素较多，主要包括熟料矿物组成、混合材料种类与掺量、石膏掺量与种类及水泥细度等。该指标的评价以水泥胶砂28天龄期的氯离子扩散系数进行表征，具体方法应按照JC/T 1086—2008规定的方法进行。根据多年的生产与工程应用实践，对于32.5L和32.5两个强度等级的海工硅酸盐水泥，要求28天氯离子扩散系数不大于1.0×10－12m2/s，42.5强度等级的海工水泥不得大于1.5×10－12m2/s。

（1）熟料矿物组成
熟料中的C3A对氯离子具有化学结合固化的作用，大量研究证实，其基本原因在于C3A水化产物能够快速与进入浆体中的氯离子反应形成水化氯铝酸钙（C3A·CaCl2·10H2O，简称Friedel盐）并增加浆体结构的致密性；而水化产物C-S-H由于较高的表面能，对进入浆体结构中的氯离子具有较强的物理吸附作用。因此在一定辅助胶凝材料用量条件下，生产制备抗海水侵蚀的专用水泥时，通常需要控制熟料中的C3A和C3S含量​。根据表2-27中的几组试验数据可得以上因素对水泥浆体氯离子扩散性指标的影响。

对比分析表明，熟料C3A和C3S含量均很低时，水泥胶砂28天的氯离子扩散系数增大，抗氯离子侵蚀的能力下降。但C3A含量过高，对胶砂的抗硫酸性不利，因此，在欧洲生产海工硅酸盐水泥时，通常控制熟料C3A在4%～10%之间，并明确要求不得使用C3A含量过低的熟料（例如中热、高抗硫等）​。

（2）混合材料
矿渣、粉煤灰和硅灰等活性混合材料，通过其潜在水硬性及火山灰效应，可以增加水泥水化后期浆体内的C-S-H凝胶数量，并有稳定性更高的水化铝硅酸钙（C-A-S-H）形成，增加浆体对氯离子的物理吸附能力，结合硅灰发挥的超细颗粒填充效应进一步提高水泥浆体致密度，从而显著改善水泥浆体的氯离子扩散性指标。试验表明，当增加水泥中的混合材料用量、降低熟料配比至40%，水泥胶砂28d龄期的氯离子扩散系数将显著降低，至1.0×10－12 m2/s、接近0.5×10－12 m2/s。但是存在的问题是，当熟料用量降低到40%以下，水泥凝结时间将显著延长。综合比较看，当控制熟料用量在30%～50%之间时，胶砂的氯离子扩散系数低，水泥的基本物理性能也比较理想。

（3）石膏
作为调凝组分，不同种类的石膏溶解速率不同，当控制不同SO3含量时对水泥凝结硬化、强度发挥及混凝土工作性均会产生显著影响。海工硅酸盐水泥由于使用了大量活性混合材料，在碱性环境下石膏对矿渣和粉煤灰还会产生激发作用，可增加水泥后期水化C-S-H及C-A-S-H凝胶的形成量，从而改善硬化浆体的孔结构，提高其抗氯离子侵蚀的能力。数据表明，增加海工硅酸盐水泥中的SO3含量可降低水泥胶砂的氯离子扩散系数。但是石膏掺量过高，会产生两个问题：①水泥早期强度明显下降；②浆体的体积稳定性变差——当SO3增加至4.8%，水泥净浆28d时的膨胀率接近0.6%，产生安定性问题的风险增加。

（4）细度
固定配比条件下，增加水泥细度有利于降低水泥胶砂的28d氯离子扩散系数，同时也有利于提高早强。当混合材料比表面积提高至600m2/kg，无论早后期强度将显著增加，但标准稠度需水量也随之增加，砂浆流动性变差。在混合材料保持一定细度的条件下，适当提高熟料粉（基体水泥）的粉磨细度，可以更有效地降低砂浆的氯离子扩散系数。综合比较生产成本与水泥性能，海工水泥的比表面积控制在380～400m2/kg之间时比较适宜。