對水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的一點思考

池 波，樸志海，姚瑞珊，孫明剛

(1.龍建路橋股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009；2.黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025)

0 前 言

在現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》GB/T 1346-2011中，主要介紹了水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法。此標(biāo)準(zhǔn)明確了：達到標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥漿是檢驗水泥凝結(jié)時間、安定性的基礎(chǔ)，這一點是沒有任何問題的。在該標(biāo)準(zhǔn)中，問題主要出在“水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量”這一概念上，本來在工程中，“用水量”的“大小”或者“多少”應(yīng)該用“g”或者“ml”來表示，而在該標(biāo)準(zhǔn)中卻用“水泥質(zhì)量的百分比計”。這種表達方式有違常理。從此名詞的含義上解讀，結(jié)合土木工程一貫的思路來理解，似乎定義為“水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水率”或“水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度水膠比”更為符合原意。顯而易見，從漢語言角度來解讀此概念，詞不達意，長此以往，極易給初學(xué)者帶來理解上的障礙。盡管“水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量”這一概念在理解上容易引起歧義，但它對水泥混凝土各種性能的影響卻是深遠的。

盡管如此，在尊重現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)內(nèi)長期以來約定俗成的習(xí)慣前提下，為了不至于引起讀者的歧義和誤解，下文中凡是涉及到與此有關(guān)的概念時仍然采用原提法。

1 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的影響因素

從事水泥檢測的人都有這樣的體會：做水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度試驗時，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量很不容易控制，特別是遇到檢測陌生水泥或者水泥質(zhì)量穩(wěn)定性較差時，這種現(xiàn)象更加突出。事實上，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的影響因素較多，現(xiàn)簡單總結(jié)如下。

1.1 水泥顆粒級配和形貌

水泥顆粒平均直徑越大，也就是細度越粗，顆粒分級越少，顆粒之間堆積時的空隙率就越大，這樣水泥顆粒之間包裹的拌合用水就越多，這就會造成水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較大的假象。

1.2 水泥細度

一般來說，水泥細顆粒含量越多，水化時需水量越大。眾所周知，水泥顆粒越細，水泥水化速度越快。有研究表明，水泥水化較快的平均顆粒直徑為小于40 μm(0.04 mm)，但水泥平均顆粒直徑小于10 μm(0.01 mm)時，水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量明顯增加。

1.3 混合材的品種

水泥生產(chǎn)商出于增加水泥品種、降低生產(chǎn)成本等多方面考慮，在生產(chǎn)水泥時會摻加若干種混合材料，比較常用且成本較低的混合材有粉煤灰、火山灰、燒黏土、沸石、窯頭灰等等，這些混合材大多表面孔隙率較大，它們摻量較大時，會增加水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。

1.4 水泥中C3A的含量

水泥中C3A的水化速度特別快，其含量高的水泥需水量就比較大。

1.5 助磨劑的使用

水泥助磨劑一般都是表面活性劑，水泥生產(chǎn)商在粉磨水泥時，如果添加助磨劑，往往會增加水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。

2 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與混凝土綜合性能的關(guān)系

從事土木工程試驗檢測的同行都清楚，在進行水泥混凝土配合比設(shè)計之前，應(yīng)首先對水泥的各種物理性能進行檢測。在現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了硅酸鹽水泥必檢物理性能指標(biāo)包括：水泥的初終凝時間，安定性和強度等，同時規(guī)定了選擇性指標(biāo)即堿含量和細度。但該標(biāo)準(zhǔn)對于水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量卻沒有提出任何約束要求，只是把它作為測定水泥凝結(jié)時間，安定性的一個基準(zhǔn)，沒有把它作為一個技術(shù)指標(biāo)考慮。

事實上，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量不但對水泥凝結(jié)時間，安定性產(chǎn)生很大影響，而且對水泥混凝土的許多性能都會產(chǎn)生一定的影響。盡管在各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量也沒有明確的技術(shù)指標(biāo)，但是在實際施工中，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的大小卻對混凝土的工作性能，力學(xué)性能和耐久性都會產(chǎn)生一定的影響。我們研究團隊在多年的混凝土配合比設(shè)計及施工實踐中，積累了大量這方面的一手資料。

2.1 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與混凝土水膠比的關(guān)系

水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量是指達到標(biāo)準(zhǔn)稠度消耗的拌和用水的質(zhì)量，除以500 g水泥質(zhì)量的百分率；混凝土水膠比是指拌和用水與膠凝材料總和之比。為研究二者之間的關(guān)系，選取了五種不同品牌普通硅酸鹽水泥，用這五種水泥分別做了水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量對比試驗，混凝土工作性對比試驗，對比的混凝土未摻加外加劑，混凝土強度等級均采用C30，對比混凝土采用的粗細集料相同，配合比相同：水泥∶細集料∶粗集料360∶737∶1 105。下表是兩者關(guān)系對比數(shù)據(jù)。

表1 水泥性能與混凝土工作性能對比

研究結(jié)果顯示：在混凝土坍落度基本相同的條件下，混凝土的水膠比卻不相同，這一點即可證明水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量是影響混凝土水膠比的一個重要因素，同時也可證明，在水泥的礦物組成(特別是C3A含量)、化學(xué)成分、混合材、助磨劑等的化學(xué)成分均比較正常，基本符合水泥國家標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)商廠控標(biāo)準(zhǔn)前提下，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與混凝土水膠比基本成正比。

2.2 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與混凝土強度的關(guān)系

一般來說，在原材料相同條件下，混凝土強度與水膠比成反比。本次對比試驗采用的原材料與2.1對比試驗采用的原材料、混凝土配合比均完全相同，本對比項目主要涉及混凝土不同齡期的抗壓和抗折強度。表2是兩者關(guān)系對比數(shù)據(jù)。

表2 水泥性能與混凝土力學(xué)性能對比

2.1的研究結(jié)果表明，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與混凝土水膠比之間存在一定的聯(lián)系，在一定條件下，二者之間成正比關(guān)系。大量工程實踐表明，當(dāng)水泥的礦物組成(特別是C3A含量)、化學(xué)成分、混合材、助磨劑等的化學(xué)成分出現(xiàn)異常變化時，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與混凝土水膠比之間的關(guān)系變化比較復(fù)雜，兩者之間不再保持正比關(guān)系。

本研究表明，當(dāng)影響水泥性能的上述各種因素比較穩(wěn)定，其組成在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制范圍內(nèi)時，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與混凝土的強度基本成反比關(guān)系。

2.3 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與混凝土耐久性的關(guān)系

混凝土水膠比與耐久性存在極其密切的關(guān)系，依據(jù)2.2的研究結(jié)果，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與混凝土水膠比之間，在一定條件下，二者成正比關(guān)系，由此可以推斷：水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與混凝土耐久性之間也存在密切關(guān)系。為驗證這一結(jié)論，我們研究團隊進行了多組這方面的研究，研究選取了五種不同品牌普通硅酸鹽水泥，用這五種水泥分別做了水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量對比試驗，混凝土凍融循環(huán)對比試驗，混凝土氯離子滲透對比試驗。對比的混凝土未摻加外加劑，混凝土強度等級均采用C40，對比混凝土采用的粗細集料相同，配合比相同：水泥∶細集料∶粗集料415∶710∶1 065。下表是比較有代表性的一組研究數(shù)據(jù)。

表3 水泥性能與混凝土耐久性對比

研究結(jié)果顯示，在混凝土不摻加外加劑前提下，選用標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較大的水泥時，用其配制的混凝土耐久性相對較差。

3 結(jié) 語

水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量是水泥生產(chǎn)商和水泥用戶用于水泥質(zhì)量控制的一個重要參數(shù)，同時又是影響混凝土質(zhì)量的一個重要參數(shù)。盡管有些規(guī)范對其命名方式有待商榷，但不影響對其使用和研究。它對混凝土性能影響主要包括。

在水泥質(zhì)量正常時，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與混凝土水膠比成正比關(guān)系。

在水泥質(zhì)量正常時，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與混凝土力學(xué)性能基本成反比關(guān)系。

在水泥質(zhì)量正常時，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與混凝土耐久性成反比關(guān)系。