一、新水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)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(qiáng)度檢驗(yàn)方法》以取代GB177—85《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》，并于1999年5月1日在全國水泥企業(yè)開始實(shí)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(biāo)準(zhǔn)化組織的水泥強(qiáng)度試驗(yàn)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(diǎn)列于表1。其主要的不同是膠砂組成和標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)水泥，當(dāng)膠砂流動(dòng)度〈180mm時(shí)，還要以流動(dòng)度不小于180mm的用水量來確定。標(biāo)準(zhǔn)砂由原來 的二級配變?yōu)槿壟?。由此產(chǎn)生的直接結(jié)果是同一水泥ISO法的檢驗(yàn)強(qiáng)度值比GB法強(qiáng)度值要低很多。
表1 GB、T17671—1999與BG177—85的對比
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內(nèi)容 |
GBT19671----1999 |
GB177----85 | |
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標(biāo)準(zhǔn)砂 |
顆粒范圍 |
0.08~2mm |
0.25~0.65mm |
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級配 |
粗砂 1~2mm三分之一
中砂 0.5~1mm 三分之一
細(xì)砂0.08~0.5 三分之一 |
甲砂 0.4~0.65mm40%
乙砂 0.5~0.4mm60% | |
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膠砂組成 |
灰砂比 |
水泥：標(biāo)準(zhǔn)砂=1：3。0 |
水泥：標(biāo)準(zhǔn)砂=1：2。5 |
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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 | |
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試件 |
試件尺寸 |
40mm×40mm×160mm |
40mm×40mm×160mm |
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受壓面積 |
40mm×40mm |
40mm×62.5mm | |
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儀器 |
攪拌機(jī) |
行星式 |
雙轉(zhuǎn)雙速 |
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成型機(jī) |
振實(shí)臺（可用代用設(shè)備） |
振動(dòng)臺 | |
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抗壓機(jī) |
200kn,1%精度
加荷速度2。4kn/s |
300kn,2%精度
加荷速度5。0kn/s | |
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抗拆機(jī) |
5kn,1%精度
加荷速度50k/s |
5kn,1%精度
加荷速度50k/Ns | |
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試驗(yàn)室及養(yǎng)護(hù)條件 |
基準(zhǔn)溫度 |
20℃≧± |
20℃ |
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試驗(yàn)室 |
20℃±2℃相對濕度≧50% |
17℃~25℃相對濕度≧50% | |
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養(yǎng)護(hù)箱 |
20℃±1℃相對濕度≧90% |
20℃±3℃相對濕度≧90% | |
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養(yǎng)護(hù)水 |
20℃±1℃試件放入時(shí)為清水，養(yǎng)護(hù)期間不允許全部換水 |
20℃±2℃每二 | |
二、ISO法水泥膠砂抗壓強(qiáng)度與GB法水泥膠砂抗壓強(qiáng)度的關(guān)系
中國建材院與其協(xié)作單位96年和97年進(jìn)行了ISO法與GB法的水泥強(qiáng)度試驗(yàn)?？箟簭?qiáng)度關(guān)系式列于表2。
表2
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年份 |
齡期（d） |
關(guān)系式 |
相關(guān)系數(shù) |
標(biāo)準(zhǔn)差（Mpa） |
變異字?jǐn)?shù)
Cv(%) |
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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(jì)算得到水泥砂ISO強(qiáng)度與GB標(biāo)號關(guān)系見表3。
表3
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GB標(biāo)號 |
325 |
425 |
525 |
625 | |
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ISO強(qiáng)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(yàn)較GB法檢驗(yàn)強(qiáng)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(zhì)量，則將被勒令停產(chǎn)，這對于我國水泥結(jié)構(gòu)調(diào)整和提高水泥質(zhì)量是有利的。
中國建筑科學(xué)研究會(huì)同有關(guān)單位在統(tǒng)一試驗(yàn)條件下進(jìn)行的混凝土試驗(yàn)，也得到相近的結(jié)果。ISO膠砂強(qiáng)度與GB強(qiáng)度與混凝土的關(guān)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(dāng)w/c=0.50,強(qiáng)度結(jié)果見表4
表4
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水泥強(qiáng)度（Mpa） |
32.5 |
42.5 |
52.5 |
62.5 | |
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砼強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)
六大通用水泥標(biāo)準(zhǔn)修改的主要內(nèi)容有以下二點(diǎn)
a) 等級的設(shè)置：
將原來的水泥標(biāo)號改為強(qiáng)度等級，與混凝土規(guī)范一致了。用原標(biāo)號的抗壓強(qiáng)度值作為等級劃分的依據(jù)。每種水泥按強(qiáng)度劃分成六個(gè)等級。
硅酸鹽水泥設(shè)有42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六個(gè)等級，其他的五大通用水泥均設(shè)有32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個(gè)等級。
b) 水泥強(qiáng)度齡期與指標(biāo)
新水泥標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度齡期統(tǒng)一為3d、28d、兩個(gè)齡期，原通用水泥中的強(qiáng)度指標(biāo)值不變，只在個(gè)別地方做了調(diào)整，新增列水泥等級強(qiáng)度指標(biāo)按原標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)間的差值補(bǔ)充修改。
四、水泥標(biāo)準(zhǔn)修改后對混凝土外加劑相容性的影響的初步探討
水泥標(biāo)準(zhǔn)起草單位進(jìn)行的大量研究和對比試驗(yàn)表明，我國原各種牌號的水泥用ISO方法檢測，28天抗壓強(qiáng)度值下降12~20%。強(qiáng)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
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水泥品種 |
PⅠ |
PⅡ |
PO |
PS |
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強(qiáng)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(qiáng)度下降（%） |
16 |
19 |
20 |
總的來說ISO法實(shí)施以后，我國各主要水泥將下降一個(gè)標(biāo)號。絕大多數(shù)水泥生產(chǎn)廠都要解決適應(yīng)ISO標(biāo)準(zhǔn)的問題。
1． 我國原標(biāo)準(zhǔn)的水泥與國外先進(jìn)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
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國內(nèi)外 |
礦物組成（%） |
在 |
在 |
在 | |
|
C3S |
C2S |
C3A |
C4AF | ||
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國外水泥熟料 |
57 |
20 |
8 |
10 | |
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國內(nèi) |
新型干法窯 |
53 |
24 |
8 |
10 |
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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(qiáng)度，凝結(jié)時(shí)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(yīng)生成鈣硯石，對水泥早期強(qiáng)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(qiáng)度低。
② 水泥細(xì)度的差距
美國、英國、日本、法國、德國等國的波特蘭水泥細(xì)度（0.08mm方孔篩篩余）篩余波動(dòng)于0.4~2.4%,大多小于1%。我國的篩余波動(dòng)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(xì)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(qiáng)度。
2． 水泥廠的主要技改措施
為提高水泥質(zhì)量，適應(yīng)ISO標(biāo)準(zhǔn)的要求，水泥生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)前采取的最有效的技術(shù)措施主要有以下幾點(diǎn)。
?、?nbsp; 提高水泥熟料的質(zhì)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(qiáng)度是十分有效的。
b ) 加強(qiáng)生料、燃料的均化，提高熟料的質(zhì)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。
?、?nbsp; 提高水泥的細(xì)度
這種措施是水泥采用新標(biāo)準(zhǔn)后，多數(shù)水泥企業(yè)采用的度要措施之一。
提高水泥細(xì)度更應(yīng)注意其顆粒級配組成。一般認(rèn)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(qiáng)度的貢獻(xiàn)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(qiáng)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(jìn)的方法。
③ 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(qiáng)填充效應(yīng)，火山灰效應(yīng)和微集料效應(yīng)。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(zhì)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(guān)心的問題。
3． 水泥標(biāo)準(zhǔn)的變化對混凝土減水劑的影響
目前普遍認(rèn)為，水泥與減水劑的適應(yīng)性與其對減水劑的吸附量關(guān)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(diǎn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為減水劑吸附 在水泥顆料表面上，在表面形面強(qiáng)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?yàn)镃3A>C4AF>C3S>C2S。另一種觀點(diǎn)認(rèn)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(zhì)有關(guān)。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(yīng)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(xué)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(yàn)也認(rèn)為，高C2S水泥對高效減水劑的適應(yīng)性好，如果水泥以提高C3S、C3A礦物為技改措施時(shí)，必然使得減水劑對水泥的適應(yīng)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(huì)提高減水劑對水泥的適應(yīng)性。
如果提高水泥中的C3A含量，水泥中的石膏的量也應(yīng)相應(yīng)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(huì)提高適應(yīng)性。
混合材的種，細(xì)度，對減水劑的適應(yīng)性也有影響。由于火山灰質(zhì)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(yīng)好。而對摻 火山灰質(zhì)混合材的適應(yīng)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(yīng)性影響差異大，優(yōu)質(zhì)細(xì)粉煤灰，超細(xì)粉煤灰中含有球狀玻璃體，對減水劑的吸 附量小，適應(yīng)性好。對粗粉煤灰，含碳量高的適應(yīng)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(yīng)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(jìn)行必要的試驗(yàn)研究工作，以使外加劑更好地更快地適應(yīng)水泥變化的腳步，為我國的建筑事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。
參考資料
1． 水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）GB/T17671—1999
2． 我國采用ISO水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)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(yīng)ISO國際標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)措施。李彥云等 中國建筑材料科學(xué)研究院
4． 通用水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)由GB法向ISO法過渡面臨的若干問題。孫孝 牡丹江水泥集團(tuán)
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(xué)研究院
6． 關(guān)于水泥與超塑化劑相適應(yīng)性的幾個(gè)問題 王善撥 廣州市建材工業(yè)研究所
