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C3A的水化热是其他矿物水化热的数倍，尤其在混凝土早期强度的发挥时期。C3S的水化热虽然比 C3A的小很多，但在3天却是C2S水化热的几乎5倍，因其含量在熟料中约占一半，故影响也很大；C3A的收缩率是C2S收缩率的3倍，是C4AF的 4～5倍。因此用C3A含量较大的早强水泥浇筑的混凝土容易因早期的温度收缩、自收缩和干燥收缩而开裂。

以上所述，可见我国水泥各有关参数和性质变化的历程和趋势与国外的相似。特点是增加C3S、C3A、细度趋向于细，因而强度尤其早期强度不断提高。此外，上世纪70年代后期我国开始引进国外新型干法先进水泥生产工艺，使水泥的含碱量提高，尤其使用北方的原材料的水泥含碱量普遍较高。新标准对水泥中含碱量进行了限制，但只是出于对预防碱—骨料反应的考虑。这种变化的趋势虽然对混凝土提高早期强度有利，但却增加了混凝土的温度收缩、干燥收缩，在加上较低水灰比产生的自收缩，处于约束条件下的混凝土结构较大的收缩变形，因过高的早期强度而提高的早期弹性模量而产生较大的应力。而早期强度过高，又使得缓释收缩应变的徐变很小，于是开裂成为必然。

4.1水泥的颗粒分布与形状的影响

      水泥在粉磨过程中企业由于追求比表面积，在中间仓配制了大锻，横截面积的大小应与磨机的转速和磨内空间距相适易所产生的力功有着一定的关系，这无疑提高了水泥比表面积，而组成水泥的颗粒却发生了变化，趋向于不规则的菱形，长条，或雪花状形态，易造成水泥石的结构蓬松需水量增大。

利用原子显微镜对熟料水化过程在接近原子尺度上的研究测算水泥颗粒水化速率如下；

表5        硅酸盐水泥区间颗粒水化速度

       表6     硅酸盐水泥颗粒分布于强度的测试结果

4.2熟料颗粒在水中水化的机理

水泥熟料颗粒由表向里水化，水泥的水化是一个矿物溶解，同时产物在液相中的结晶过程。其完全水化速度不均衡，主要取决于颗粒大小。从优化水泥颗粒组成方面显示极为优良的颗粒组成比例关系，即：小于32um的颗粒就占整个水泥比例累计70%~80%，水泥的颗粒级配越窄越好。

表7 硅酸盐水泥最佳颗粒级配

     水泥颗粒的平均粒径是表现水泥颗粒体系的重要几何参数，但其所能提供的力度特性信息则非常有限。

     比表面积对水泥中细颗粒含量的多少反应很敏捷。有时比表面积并不是很高，但由于水泥颗粒级配合理，水泥强度却很高。

     掺有混合材料的水泥，不能真实反映水泥的比表面积。如掺有火山灰质混合材料，水泥比表面积往往会产生偏高现象。

     水泥的颗粒级配是水泥性能的决定因素。目前公认的水泥最佳级配为3~32um对强度的增长起主要作用，其程度分布是连续的，总量应不低于75%。16~24um的颗粒对水泥的性能尤为重要，含量越多越好。小于3um的易结团，不要超过10%;大于60um颗粒活性小，最好没有。  

     水泥的圆度系数由0.67提高到0.85时，水泥砂浆28d抗压强度可提高20%~30%。

     国外水泥的圆度系数，大多在0.67左右。中国建材科学研究院测定的我国部分大、中型水泥企业水泥的圆度系数平均值为0.63，波动在0.51~0.73之间。

     水泥中3~32um的颗粒对强度增长起着绝对作用，大于60um的颗粒90天水化还不到一半，小于3um的颗粒对减少泌水、缩短凝结时间、提高1天强度有利。水泥颗粒分布集中，颗粒堆积的空隙率大，水泥标准稠度大，凝结时间长，1天强度低，与外加剂的相容性也较差，反之亦然。故较佳的颗粒分布是水泥颗粒较分散，使之在浆体中能达到最紧密堆积，若颗粒分布都集中在3~32um，则水泥的力学性能得以更充分地发挥，与外加剂相容性也较好。此外，水泥的表面积大小要适当，比表面积过大，细颗粒含量过多，易造成水泥标准稠度需水量增大，配制混凝土时需水量增大，水泥与外加剂相容性变差等问题。反之，水泥比表面积过小，凝结时间延长，早期强度低，易造成较严重的泌水现象。水泥颗粒平均粒径和圆形度对水泥的流变性能影响较大，圆形度高的颗粒流动性能较好，对减少配制混凝土时的需水量、改善水泥与外加剂相容性均有利。但目前国内生产设备尚难以实现这一目标。

4.3混合材的影响

混合材种类及掺量对水泥的标准稠度用水量、水泥与外加剂的相容性及配制混凝土时的

需水量影响较大。在水泥中掺入大量轻烧状态的火山灰质混合材，会严重破坏水泥各方面的使用性能，应引起重视，并严加限制。

   经研究表明矿渣、石灰石、较优质的粉煤灰等材料做混合材对水泥的使用性能、与外加剂的限购让你高兴、混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能影响较少。

   此外，水泥中石膏的品种及掺量、含碱量、含碳量等对水泥的高性能化也有影响。

5. 实现水泥高性能化的主要途径

5.1优化熟料的矿物组成、烧成温度、速度及冷却速度

熟料矿物组成要根据工业窑炉的预烧及烧成能力来设定。对大型预分解窑，可选用较高

的硅酸率、稍低铝氧率和适中的饱和系数，这样有利于提高熟料的烧成温度。在新型干法窑系统中，由于物料预烧好，烧成温度高，烧成速度快（提高窑的快转率），冷却速度快（窑内冷却带短，选用新型篦冷机），可形成较多的硅酸盐矿物和玻璃体，C3A、C4AF大部分固溶与A矿及形成玻璃体。这种熟料研磨制的水泥性能优良。受湿法窑的预烧能力及热力强度的限制，配料的硅酸率难与预分解窑相比，但也应尽量提高硅酸率（如n=2.3左右），一般来说湿法窑窑内冷却带较长，烧成温度、速度及冷却速度均不及预分解窑，故铝氧率不宜过高。立窑厂的配料应尽量提高烧成温度和硅酸率，但受客观条件限制，难以与预分解窑、湿法窑相比，并且立窑煅烧的不均匀性及熟料冷却速度较慢，故立窑水泥与外加剂的相容性一般较差，这也是为什么要淘汰立窑的原因。

5.2优化水泥的颗粒级配提高水泥颗粒的圆形度

对比试验证明，优化水泥的颗粒级配提高组成水泥颗粒的圆形度，增加32um以下的颗粒含量、控制、水泥比表面积，是优化水泥颗粒分布的三个目标值。这对于减小水泥标准稠度用水量，减少配制混凝土的需水量，改善与外加剂的相容性，提高水泥、混凝土的强度及混凝土耐久性均有利。初步的对比结果表明：开流粉磨系统磨制的水泥（比表面积在360~390㎡/kg）更有利于性能的最优化。如考虑系统的节能或水泥颗粒分布的可调性，实现最优化等因素，应选用哪种粉磨系统及设备磨制水泥尚需进一步对比研究。笔者认为；熟料，混合材分别粉磨均化合成是水泥企业迟早迈出的一步。

6. 强化对混合材的优化

从水泥的高性能化考虑，水泥中应少掺或不掺混合材。混合材的加入会降低水泥的胶砂强度及与外加剂的相容性。混合材宜采用掺合料形式在配制混凝土时应用，根据混凝土性能的需要可酌情加入。高性能水泥若要掺加混合材，应选择硅灰，矿渣微粉、沸石微粉石灰石微粉、优质粉煤灰等材料，掺量根据所配置的混凝土性能而定。水泥在粉磨前一定要对混合材进行反复的物理实验，使对于易泌水，流动性损失较小的混合材搭配用，互相弥补、防止泌水，离析提高水泥与混凝土和易性和外加剂的适应性。如钢渣、矿渣、沸石、粉煤灰、石灰石等可取得较好的效果，用石灰石做混合材能激发水泥的早期强度发挥，用粉煤灰，矿渣做混合材能降低水泥的水化热，但对于含碳质较大的粉煤灰或火山灰掺量不宜过多，这些混合材对水泥的使用性能乃至于混凝土的工作性能、力学性能、耐久性性能均有危害，应严加限用。

7. 利用水泥助磨剂完成对水泥性能的完善

目前，我国水泥助磨剂产业发展迅猛，水泥助磨剂产品也已越来越明显受到水泥企业的青睐。然而，部分水泥企业在助磨剂的选用方面仍存在有些盲点，有只顾眼前蝇头小利，不算长远大帐，有效果有利益就采用，不全面的考虑助磨剂 的性能。笔者认为，科学选用助磨剂，是水泥企业当今的首要抉择。

　　7.1.根据企业自身工艺状况合理选用助磨剂
　　如今的助磨剂是一个从个性化提升转型为多功能型的科技产品，并不像有些人所说的那样三乙醇胺加木钙、硫酸钠加工业用盐、三异丙醇胺加氯化钙那麽简单，的确这样做也能起到一定的效果，但也决不能因有一、二种品种型号的产品包打天下，水泥企业也要根据自身的生产情况和工艺状况，合理有效选择选好适应自己的产品。

　 7.2水泥助磨剂与混凝土外加剂并驾齐驱服务于混凝土
      随着助磨剂在我国的大规模推广和应用，越来越多的水泥企业选择在水泥粉磨过程中掺入助磨剂，使水泥的各项性能发生了质的变化，给水泥企业带来大的经济效益，也给商品混凝土生产企业为配制大流动性高性能混凝土提供有利空间和方向，因此，水泥企业更应慎重选用与混凝土外加剂相适应对混凝土工作性能好的助磨剂产品，作为助磨剂企业更应该注意与混凝土外加剂企业做深层次的技术交流，当好红娘包好媒全心全意地服务于混凝土。

7.3合理科学地使用助磨剂

合理科学地选用和使用助磨剂，不仅能够显著地提高水泥在粉磨过程中的台时产量，节能降耗，同时，也能优化水泥在粉磨过程中的颗粒级配提高水泥在混凝土使用过程中的质量性能，改善水泥的和易性和流动性，(助磨剂对提高水泥颗粒圆形度起不到作用)为水泥企业创造优质水泥品牌奠定基础。

7.4水泥助磨剂的功效

水泥助磨剂的分散功能使助磨剂优化了水泥颗粒的分布，颗粒级配更趋合理，提高了水泥颗粒的圆形度系数，增加了物料的堆积密度，这样就会改善水泥使用时的密实程度，非常有利于水泥强度的提高。采用自然堆积方法测量水泥的堆积密度，即水泥从漏斗在一定高度自由落下充满量筒时，测定松散状态时量筒内水泥质量，也发现同样的规律，另外，由于助磨剂加入系统后，它会形成水泥中的一种特殊组分化学激发，因而同样可以改善和提高水泥产品的品质。

下面是一组使用助磨剂与未使用助磨剂的硅酸盐水泥的数字比较

表8 使用助磨剂的与不使用硅酸盐水泥的颗粒组成比较   Dum                                               

表9  物理性能比表较

通过数字比较，可见助磨剂的功效。

7.5对水泥助磨剂行业发展的期望

现代混凝土生产工艺对水泥的颗粒分布情况，碱和氯离子含量，石膏品种及状态，熟料矿物组成等问题都十分敏感。助磨剂产品质量不仅要对水泥生产工程中的节能高产做贡献，更重要的是要对水泥应用后的混凝土性能负责，对建筑工程质量的百年大计负责，加任何助磨剂都不能牺牲水泥性能和混凝土的耐久性。大家都知道水泥只是一个中间产品，评价它的优劣最终总要反应在混凝土上。由于助磨剂组成的多元化和复杂性，因此，需要了解所用水泥使用的助磨剂，才能有的放矢选择混凝土外加剂，避免严重的不适应事故发生。助磨剂企业理应高瞻远瞩，不仅要了解水泥企业的粉磨的工艺流程，还要了解水泥企业的配料工艺乃至所加的助磨剂与所生产的水泥的颗粒级配；平均粒径的变化是不是与混凝土外加剂有好的匹配关系，所以说：从事助磨剂生产的企业必须具备，同时懂得助磨剂研发——水泥工艺——混凝土质量性能的三栖复合人才和科技实力，这是助磨剂企业产品上档次、上水平、可持续发展必不可少的关键环节。才能更好地服务于水泥企业。在这方面北京天业兴科技有限公司，山东宏艺、北京的克掳西，等几家助磨剂企业已在了同行的前列，应值得从事助磨剂行业内同行的效仿。