一、新水泥膠砂強度檢驗方法的變化
1999年2月8日發(fā)布了GB/T 17671—1999（ISO法）《水泥膠砂強度檢驗方法》以取代GB177—85《水泥膠砂強度檢驗方法》，并于1999年5月1日在全國水泥企業(yè)開始實施。為敘述方便，現(xiàn)在將前者稱為ISO法，后者稱為GB法。
ISO法等同采用了國際標準化組織的水泥強度試驗方法ISO 679：1789。ISO法和GB法均屬軟練法，但不同之處很多，主要的不同點列于表1。其主要的不同是膠砂組成和標準砂?；疑氨扔?：25變?yōu)?：3； 水灰比由0.44、0.46變?yōu)?.50（如果是火山灰質水泥，當膠砂流動度〈180mm時，還要以流動度不小于180mm的用水量來確定。標準砂由原來 的二級配變?yōu)槿壟?。由此產(chǎn)生的直接結果是同一水泥ISO法的檢驗強度值比GB法強度值要低很多。
表1 GB、T17671—1999與BG177—85的對比
|
內(nèi)容 |
GBT19671----1999 |
GB177----85 | |
|
標準砂 |
顆粒范圍 |
0.08~2mm |
0.25~0.65mm |
|
級配 |
粗砂 1~2mm三分之一
中砂 0.5~1mm 三分之一
細砂0.08~0.5 三分之一 |
甲砂 0.4~0.65mm40%
乙砂 0.5~0.4mm60% | |
|
膠砂組成 |
灰砂比 |
水泥：標準砂=1：3。0 |
水泥：標準砂=1：2。5 |
|
水灰比 |
除火山灰水泥外的通用水泥0.50 |
硅酸鹽、普通、礦渣水泥0.44火山灰、粉煤灰水泥0.46 | |
|
試件 |
試件尺寸 |
40mm×40mm×160mm |
40mm×40mm×160mm |
|
受壓面積 |
40mm×40mm |
40mm×62.5mm | |
|
儀器 |
攪拌機 |
行星式 |
雙轉雙速 |
|
成型機 |
振實臺（可用代用設備） |
振動臺 | |
|
抗壓機 |
200kn,1%精度
加荷速度2。4kn/s |
300kn,2%精度
加荷速度5。0kn/s | |
|
抗拆機 |
5kn,1%精度
加荷速度50k/s |
5kn,1%精度
加荷速度50k/Ns | |
|
試驗室及養(yǎng)護條件 |
基準溫度 |
20℃≧± |
20℃ |
|
試驗室 |
20℃±2℃相對濕度≧50% |
17℃~25℃相對濕度≧50% | |
|
養(yǎng)護箱 |
20℃±1℃相對濕度≧90% |
20℃±3℃相對濕度≧90% | |
|
養(yǎng)護水 |
20℃±1℃試件放入時為清水，養(yǎng)護期間不允許全部換水 |
20℃±2℃每二 | |
二、ISO法水泥膠砂抗壓強度與GB法水泥膠砂抗壓強度的關系
中國建材院與其協(xié)作單位96年和97年進行了ISO法與GB法的水泥強度試驗?？箟簭姸汝P系式列于表2。
表2
|
年份 |
齡期（d） |
關系式 |
相關系數(shù) |
標準差（Mpa） |
變異字數(shù)
Cv(%) |
|
1996 |
3．28 |
RISO=0.881 RGB-3.758 |
0．97 |
1．3 |
3．0 |
|
1997 |
3．7．8 |
RISO=0.9058 RGB-5.0867 |
0．98 |
2．0 |
4．6 |
由表2計算得到水泥砂ISO強度與GB標號關系見表3。
表3
|
GB標號 |
325 |
425 |
525 |
625 | |
|
ISO強度（Mpa） |
1996 |
24．9 |
33．7 |
42．5 |
51．3 |
|
1997 |
24．4 |
33．4 |
42．5 |
51．5 | |
從表3可以看出，同一水泥用ISO法檢驗較GB法檢驗強度數(shù)值約下降10Mpa。也就是GB 62.5、52.5、42.5Mpa分別降為ISO52.5、42.5、32.5。
ISO代替GB法后，原占我國水泥產(chǎn)量約30%的325號水泥，若不大幅度提高質量，則將被勒令停產(chǎn)，這對于我國水泥結構調(diào)整和提高水泥質量是有利的。
中國建筑科學研究會同有關單位在統(tǒng)一試驗條件下進行的混凝土試驗，也得到相近的結果。ISO膠砂強度與GB強度與混凝土的關系式為：
R壓砼=0。642·R壓ISO（cw-0.559）
R壓砼=0。545·R壓GB（cw-0.661）
當w/c=0.50,強度結果見表4
表4
|
水泥強度（Mpa） |
32.5 |
42.5 |
52.5 |
62.5 | |
|
砼強度（Mpa） |
R壓ISO 配R壓砼 |
30.1 |
39.3 |
48.6 |
57.8 |
|
R壓GB 配 R壓砼 |
23.7 |
31.0 |
38.3 |
46.9 | |
三、大通用水泥標準
六大通用水泥標準修改的主要內(nèi)容有以下二點
a) 等級的設置：
將原來的水泥標號改為強度等級，與混凝土規(guī)范一致了。用原標號的抗壓強度值作為等級劃分的依據(jù)。每種水泥按強度劃分成六個等級。
硅酸鹽水泥設有42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六個等級，其他的五大通用水泥均設有32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個等級。
b) 水泥強度齡期與指標
新水泥標準強度齡期統(tǒng)一為3d、28d、兩個齡期，原通用水泥中的強度指標值不變，只在個別地方做了調(diào)整，新增列水泥等級強度指標按原標準指標間的差值補充修改。
四、水泥標準修改后對混凝土外加劑相容性的影響的初步探討
水泥標準起草單位進行的大量研究和對比試驗表明，我國原各種牌號的水泥用ISO方法檢測，28天抗壓強度值下降12~20%。強度下降的程度隨水泥原材料性能，均化條件，管理控制等方面的不同而有差異。從品種上看下降的情況為：
表5
|
水泥品種 |
PⅠ |
PⅡ |
PO |
PS |
|
強度值下降（%） |
12．2 |
16．7 |
18．3 |
19．1 |
從燒成的窯型上看，以普硅水泥為例
表6
|
窯型 |
新型干法窯 |
濕法窯 |
量窯 |
|
強度下降（%） |
16 |
19 |
20 |
總的來說ISO法實施以后，我國各主要水泥將下降一個標號。絕大多數(shù)水泥生產(chǎn)廠都要解決適應ISO標準的問題。
1． 我國原標準的水泥與國外先進國家的主要差距。
① 水泥熟料礦物組成中活性較高的C3S、C3A含量低，而活性較低的G4AF、C2S含量高，立窯更甚。
表7
|
國內(nèi)外 |
礦物組成（%） |
在 |
在 |
在 | |
|
C3S |
C2S |
C3A |
C4AF | ||
|
國外水泥熟料 |
57 |
20 |
8 |
10 | |
|
國內(nèi) |
新型干法窯 |
53 |
24 |
8 |
10 |
|
濕法和中空窯 |
54 |
20 |
7 |
14 | |
|
立窯 |
40~50 |
26~34 |
5~9 |
12~16 | |
C3S 活性高水快對水泥的早期強度，凝結時間影響較大。C3A是熟料礦物組成中最具活性的組分，水化速度很快，且與水泥的調(diào)凝組分石膏反應生成鈣硯石，對水泥早期強度發(fā)揮重大作用，我國水泥尤其立窯水C3A，C3S含量低，使得水泥的早期強度低。
?、?nbsp;水泥細度的差距
美國、英國、日本、法國、德國等國的波特蘭水泥細度（0.08mm方孔篩篩余）篩余波動于0.4~2.4%,大多小于1%。我國的篩余波動于0.5~0.8%，且多數(shù)在3~5%。篩余大于5%的占20%，各地的小水泥廠產(chǎn)品更要粗些。
水泥細度及其顆粒組成對水泥水化的影響很大，粗顆不能充分發(fā)揮熟料礦物的活性，不能完全水化必定影響水泥的強度。
2． 水泥廠的主要技改措施
為提高水泥質量，適應ISO標準的要求，水泥生產(chǎn)企業(yè)當前采取的最有效的技術措施主要有以下幾點。
?、?nbsp; 提高水泥熟料的質量
a ) 改變水泥生料的配料。提高水泥熟料中的C3S、C3A是礦物含量。有的采用降低生料中鐵含量從而降低C4AF的含量。這些措施對提高水泥的早期強度是十分有效的。
b ) 加強生料、燃料的均化，提高熟料的質量。
c ）使水泥熟料燒成后迅速冷卻，使得水泥熟料礦物的晶形小，活性大。
② 提高水泥的細度
這種措施是水泥采用新標準后，多數(shù)水泥企業(yè)采用的度要措施之一。
提高水泥細度更應注意其顆粒級配組成。一般認為小于3um的水泥顆粒水化很快，在水泥硬化前已基本完畢，對水泥強度的貢獻不大，而大于60um的水泥顆粒 水化很慢，28天也顯示不出來。對相同篩余量或相同比表積的水泥，因顆粒級配不同，強度的差異可能很大。通常期望30~60um顆粒占50%以上為好。有 些水泥生產(chǎn)企業(yè)用顆粒級配數(shù)據(jù)控制生產(chǎn)，這無疑是一種先進的方法。
?、?nbsp; 選用適宜的混合材。
水泥顆粒屬連續(xù)級配的顆粒緊密堆積體，加入兩種或兩種以上適宜混合材可加強填充效應，火山灰效應和微集料效應。有的水泥生產(chǎn)企業(yè)采用二種或多種混合材，提高水泥的質量。
?、?nbsp; 選擇石膏的最佳摻量
水泥的上述變化對混凝土外加劑特別對混凝土減水劑的影響如何？是各外加劑廠，建筑施工企業(yè)非常關心的問題。
3． 水泥標準的變化對混凝土減水劑的影響
目前普遍認為，水泥與減水劑的適應性與其對減水劑的吸附量關系很大。水泥對減水劑的吸附形式和吸附產(chǎn)物有著不同的觀點。一種觀點認為減水劑吸附 在水泥顆料表面上，在表面形面強電場的吸附屋，減水劑均為陰離子表面活性劑，從而顆粒帶有相同的電荷使水泥顆粒分散。減水劑對熟料礦物有選擇性吸附，吸附 量從大到小的順序為C3A>C4AF>C3S>C2S。另一種觀點認為，減水劑主要吸附在水化產(chǎn)物上，水泥對減水劑的吸附量與其水化產(chǎn)物的數(shù)量和表面性質有關。水泥熟料礦物水化速率快的，水化產(chǎn)物比表面積大的，對減水劑的吸附量大，其對減水劑的適應性就差。眾所周知，水泥熟料礦物的水化速率由快到慢的順序依次為C3A、C4AF、V3S、V2S。許多學者的研究表明，C3A的吸附量較其它熟料礦物的吸附量大得多。C2S的吸附量非常小，有的研究者試驗也認為，高C2S水泥對高效減水劑的適應性好，如果水泥以提高C3S、C3A礦物為技改措施時，必然使得減水劑對水泥的適應性。有的水泥生產(chǎn)企業(yè)的技改措施是降低C4AF，這種變化又會提高減水劑對水泥的適應性。
如果提高水泥中的C3A含量，水泥中的石膏的量也應相應提高。研究表明C3A對減劑的吸附量大大高于（C3A與石膏的生成物）鈣礬石的吸附量，提高石膏的用量，會提高適應性。
混合材的種，細度，對減水劑的適應性也有影響。由于火山灰質混合材具有較大的內(nèi)比表面積，吸附量大，一般來說，減水劑對摻礦渣混合材水泥的適應好。而對摻 火山灰質混合材的適應性差。對于摻粉煤灰混合材的水泥，不同品種的粉煤灰，對適應性影響差異大，優(yōu)質細粉煤灰，超細粉煤灰中含有球狀玻璃體，對減水劑的吸 附量小，適應性好。對粗粉煤灰，含碳量高的適應性差。
綜上分析，不同水泥企業(yè)采用不同的技改措施，水泥對外加劑適應性的變化也是不同的，外加劑企業(yè)必須根椐水泥的變化進行必要的試驗研究工作，以使外加劑更好地更快地適應水泥變化的腳步，為我國的建筑事業(yè)做出更大的貢獻。
參考資料
1． 水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）GB/T17671—1999
2． 我國采用ISO水泥強度檢驗方法的情況及對水泥使用帶業(yè)的影響。張大同 中國建材研究院
3． 水泥生產(chǎn)適應ISO國際標準的技術措施。李彥云等 中國建筑材料科學研究院
4． 通用水泥強度檢驗由GB法向ISO法過渡面臨的若干問題。孫孝 牡丹江水泥集團
5． 高貝利特水泥與高效減水劑相容性的研究 趙平等 中國建筑材料科學研究院
6． 關于水泥與超塑化劑相適應性的幾個問題 王善撥 廣州市建材工業(yè)研究所
