一、引言

水泥制品作为现代工程建设中不可或缺的基础材料，其耐久性是衡量工程质量的关键指标之一。在复杂的自然环境和长期的使用过程中，水泥制品会受到水、温度变化、化学侵蚀等多种因素的作用，容易出现开裂、强度下降、结构损坏等问题，严重影响工程的安全性和经济性。原材料是构成水泥制品的基础，其矿物组成在很大程度上决定了水泥制品的微观结构和宏观性能，进而对耐久性产生重要影响。因此，深入研究水泥制品耐久性与原材料矿物组成的相关性，对于优化原材料选择、改进生产工艺、提升水泥制品耐久性具有重要的理论和实际意义。

二、水泥制品耐久性的主要评价指标

水泥制品的耐久性是一个综合概念，主要包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性等。

①抗渗性：指水泥制品抵抗水或其他液体渗透的能力。抗渗性差的水泥制品，水分容易渗入内部，引发钢筋锈蚀、冻融破坏等问题。②抗冻性：是水泥制品在水饱和状态下，经受多次冻融循环而不破坏，同时强度不显著降低的能力。在寒冷地区，抗冻性是水泥制品耐久性的重要指标。③抗侵蚀性：指水泥制品抵抗各种化学介质侵蚀的能力，如硫酸盐侵蚀、氯离子侵蚀、碱-骨料反应等。化学侵蚀会导致水泥制品结构疏松、强度下降^[1]。④抗碳化性：水泥制品中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳发生反应，使制品的碱度降低，从而影响钢筋的钝化膜，降低结构的耐久性。

三、原材料矿物组成对水泥制品耐久性的影响

（一）水泥熟料矿物组成的影响

水泥熟料是水泥的主要成分，其主要矿物包括硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）和铁铝酸四钙（C4AF）。这些矿物的组成比例对水泥制品的性能和耐久性有着显著影响。

（二）骨料矿物组成的影响

骨料在水泥制品中起着骨架作用，其矿物组成对水泥制品的耐久性也有重要影响。

①粗骨料：常用的粗骨料有花岗岩、石灰岩、玄武岩等。花岗岩主要由石英、长石等矿物组成，石英的硬度大、化学稳定性好，但石英的热膨胀系数与水泥石存在差异，在温度变化较大时，可能导致界面开裂，影响水泥制品的抗冻性和抗渗性。石灰岩主要由碳酸钙组成，具有较好的化学稳定性和与水泥石的粘结性，有利于提高水泥制品的耐久性。玄武岩主要由辉石、斜长石等矿物组成，强度高、耐久性好，适用于对抗压强度和耐久性要求较高的水泥制品^[2]。②细骨料：以天然砂和人工砂为主。天然砂中的石英、长石等矿物含量以及杂质含量会影响其性能。含有较多黏土矿物的细骨料，会降低水泥与骨料的粘结力，增加水泥制品的孔隙率，降低抗渗性和强度。人工砂的矿物组成与母岩有关，合理选择母岩可以获得性能优良的人工砂，从而提高水泥制品的耐久性。

此外，骨料中的活性矿物可能会与水泥中的碱发生碱-骨料反应。碱-骨料反应是指水泥中的碱（Na2O和K2O）与骨料中的活性二氧化硅等矿物发生化学反应，生成膨胀性凝胶，导致水泥制品产生裂缝。因此，在选择骨料时，应尽量避免使用含有活性矿物的骨料，以防止碱-骨料反应对水泥制品耐久性的不利影响。

（三）矿物掺合料矿物组成的影响

矿物掺合料是水泥制品中常用的辅助材料，如粉煤灰、矿渣、硅灰等，其矿物组成对水泥制品的耐久性有着积极的改善作用。

①粉煤灰：主要由玻璃相、石英、莫来石等矿物组成。粉煤灰中的活性二氧化硅和氧化铝能够与水泥水化产生的氢氧化钙发生二次水化反应，生成更多的水化硅酸钙凝胶，填充水泥制品内部的孔隙，改善微观结构，提高抗渗性和抗侵蚀性。同时，粉煤灰的掺入可以降低水泥制品的水化热，减少温度裂缝的产生，有利于提升耐久性。②矿渣：主要含有硅酸二钙、铝酸钙等矿物。矿渣具有较高的活性，在碱性环境下能够发生水化反应，生成水化产物。这些水化产物可以提高水泥制品的密实度，增强抗渗性和抗硫酸盐侵蚀性。此外，矿渣还能降低水泥制品中的碱含量，减少碱-骨料反应的风险。③硅灰：主要由无定形二氧化硅组成，具有极高的活性。硅灰能够与水泥水化产生的氢氧化钙快速反应，生成大量的水化硅酸钙凝胶，显著提高水泥制品的密实度和强度，增强抗渗性、抗冻性和抗侵蚀性。但硅灰的掺入量需要适当控制，过多的硅灰会导致水泥浆体流动性降低，增加施工难度。

四、基于原材料矿物组成优化提升水泥制品耐久性的建议

（一）优化水泥熟料矿物组成

根据不同工程对水泥制品耐久性的要求，合理调整水泥熟料中各矿物的组成比例。例如，对于有抗硫酸盐侵蚀要求的工程，应降低C3A的含量；对于需要长期耐久性的工程，可以适当提高C2S的含量，降低C3S的含量，以减少水化热和氢氧化钙的生成^[3]。

（二）合理选择骨料

在选择骨料时，应充分考虑其矿物组成。优先选用化学稳定性好、与水泥石粘结性强、不含活性矿物的骨料。对于重要工程，应对骨料进行碱活性检验，确保其不会引发碱-骨料反应。同时，合理控制骨料的级配，提高骨料的密实度，减少水泥制品内部的孔隙。

（三）科学使用矿物掺合料

根据工程需求和水泥制品的性能要求，科学选择和使用矿物掺合料。粉煤灰、矿渣、硅灰等矿物掺合料可以单独使用，也可以复合使用，以发挥各自的优势。在使用过程中，应控制好掺合料的掺入量，确保其与水泥之间具有良好的相容性，达到改善水泥制品耐久性的目的。

五、结论

水泥制品的耐久性与原材料矿物组成密切相关。水泥熟料中的C3S、C2S、C3A、C4AF，骨料中的各类矿物以及矿物掺合料中的活性矿物，都通过影响水泥制品的微观结构和化学反应过程，对其抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性等耐久性指标产生重要影响。通过优化水泥熟料矿物组成、合理选择骨料、科学使用矿物掺合料等措施，可以有效改善水泥制品的耐久性。在实际工程中，应根据具体的使用环境和耐久性要求，制定合理的原材料选择和配合比设计方案，以确保水泥制品具有良好的耐久性，延长工程的使用寿命。未来的研究可以进一步深入探索原材料矿物组成与水泥制品耐久性之间的定量关系，开发更加精准的原材料选择和性能预测模型，为水泥制品的高性能化和耐久性提升提供更有力的理论支持。

参考文献：

[1]陈雅楠.水泥制品在装配式建筑预制构件中的应用[J].水泥,2025,(07):79-80.

[2]杨栋.市政工程施工材料的研究与应用[J].中华建设,2024,(07):151-153.

[3]李亚恒.渗透结晶材料对水泥基材料力学性能、耐久性能和自愈合的影响研究[D].昆明理工大学,2024.