《水泥与减水剂相容性试验方法》行业标准介绍

《水泥与减水剂相容性试验方法》行业标准介绍
0 引言
为了改善水泥与减水剂的相容性或进行水泥质量稳定性的考核, 水泥用户和部分水泥企业引用GB8076《混凝土外加剂》中的净浆流动度试验方法进行水泥与减水剂相容性试验, 从而进行生产控制和指导水泥的使用。

这样做, 虽然解决了试验方法的问题,但由于没有统一的评价基准, 导致结果没有可比性。

同时, 当出现相容性问题时, 没有评判依据。

为此,2006 年国家改革与发展委员会下达了《水泥与减水剂相容性试验方法》行业标准制定工作计划。

经过大量的工作, 该标准于2007 年8 月通过了水泥标准化技术委员会的审议,并建议2008 年6 月1 日实施。

为了便于标准的实施, 现将该标准简要介绍如下。

1 关于标准中相容性术语问题
综观现有的文献资料, 就水泥与减水剂两者的关系问题, 出现两个术语: 适应性和相容性。

根据词典的解释, 适应性指的是两个独立的个体之间的关系, 最终的结果是一方被征服或逃避, 而另一方丝毫没有变化; 而相容性指的是两个独立的个体形成一个整体之后的关系, 最终的结果是一损俱损、一荣俱荣。

当水泥和减水剂加水搅拌后, 两者就形成了一个不可分割的整体, 两者相互努力的结果就是拌和物的性能好还是坏, 没有哪一方被征服, 也没有哪一方逃避。

因此, 两者的关系应该叫相容性, 而非适应性。

2 关于水泥与减水剂相容性的定义问题
什么叫水泥与减水剂相容性, 至今没有一个明确的定义。

许多文献中, 都有关于水泥与减水剂相容性/适应性的描述, 其基本意思如下: 由于水泥矿物组成、细度、所掺加的混合材的品种和掺量的不同, 以及减水剂的匀质性、稳定性等原因, 会导致人们常说的水泥与减水剂相容性差的问题, 具体表现为经时坍落度损失快、要达到规定的流动度或坍落度时的减水剂用量大等, 有的甚至出现急凝、缓凝等现象。

因此, 从广义上来讲, 水泥与减水剂相容性应包括水泥浆体的流动性能、力学性能、凝结行为和泌水现象等。

同时, GB8076《混凝土外加剂》对泌水率比、凝结时间变化幅度和强度比进行了规定, GB8077《混凝土外加剂匀质性试验方法》对试验方法进行了规定。

因此本标准将水泥与减水剂相容性定义为水泥浆体流动性的变化, 具体为“使用相同减水剂或水泥时, 由于水泥或减水剂质量的变化而引起水泥浆体流动性、经时损失的变化程度, 以及为获得相同的流动性而导致减水剂掺量的变化程度”。

3 关于水泥与减水剂相容性的评价参数及基准点
经过试验研究表明( 见表1) : 不同的水泥具有不同的饱和掺量点; 不同的水泥在饱和掺量点时的Ma rsh 时间和经时损失不同; 不同的水泥在减水剂掺量相同时Marsh 时间和经时损失不同。

另外, 水泥中加入减水剂所追求的是: 1) 获得尽可能高的流动性, 利于混凝土的搅拌、成型; 2) 保证混凝土的可施工性, 在保证一定的流动性时, 还要求混凝土坍落度( 流动性) 损失不要太快, 即经时损失率要小; 3) 以尽量少的减水剂用量获得最大的技术效果,以降低混凝土的生产成本。

因此, 作为评价水泥与减水剂相容性的参数不应是这些参数中的某一个, 而应是流动性、饱和掺量和经时损失3 个参数, 这样才能客观、公正地评价某一水泥与减水剂的相容性。

在3 个评价参数中, 对于一个水泥而言, 只有饱和掺量点是固定不变的, 而流动性和经时损失率在减水剂掺量不同时的结果不同( 见图1) , 因此应确定流动性和经时损失率的评价基准点, 才能建立一个统一的评价体系。

经过研究, 水泥浆体的流动性和经时损失率在减水剂饱和掺量点之后趋于稳定。

经试验, 大多数水泥的饱和掺量点小于0.8%, 个别的大于0.8%, 因此选择了0.8%的减水剂掺量作为水泥浆体的流动性和经时损失率的评价基准点。

4 关于方法问题
根据资料[1~4], 水泥与减水剂相容性试验方法有净浆流动度法、Marsh 筒法和胶砂坍落度法几种, 而且不同的文献对这几种方法给出了不同的评价。

考虑经济因素, 排除了胶砂坍落度法, 并对净浆流动度法和Marsh 筒法进行了对比研究, 结果表明:
1) 两者的原理有所侧重, 但基本一致, 特别是Marsh 筒法的高水灰比与混凝土的实际情况接近;
2) 用Marsh 筒法测定饱和掺量点较净浆流动度法更为直观、便捷、可靠;
3) 用Marsh 筒法测定经时损失率比净浆流动度法敏感;
4)Marsh 时间随水泥中混合材掺量的变化与水泥标准稠度用水量和胶砂流动性的变化规律一致, 较净浆流动度法具有更好的相关性;
5)Marsh 时间与混凝土坍落度具有较好的相关性( 见图2) ;
6)Marsh 筒法试验误差影响因素少, 重复性误差小于净浆流动度法。

考虑到净浆流动度法的应用历史和普遍性, 以及与GB8076 的兼容性, 本标准将两个方法并列, 供标准使用方选择。

但有争议时, 以Marsh 筒法为准。

同时, 作为标准起草单位, 为了方便试验操作、减小试验误差, 和河北科析仪器设备有限公司联合开发了自动Marsh 时间测定仪, 供大家选择。

5 关于基准减水剂问题
在GB8076 中规定了基准水泥, 用以评价减水剂的质量。

同理, 要评价水泥, 必须固定减水剂, 确定评价基准和尺度, 才能进行横向比较。

基于减水剂的技术、生产和使用现状, 选择了占市场80%以上的萘系减水剂作为基准减水剂, 并于20 06 年研制成功, 向社会提供。

在规定基准减水剂的同时, 为了提高标准的可操作性和降低试验成本, 本标准不排除标准使用方自己选择评价基准( 但必须均匀、稳定) , 用以控制和考核水泥质量的稳定性。

但进行横向对比和处理质量纠纷时, 必须采用标准规定的基准减水剂。

6 关于初始和60min 的时间问题
本标准规定的初始时间指的是自加水搅拌算起,经过搅拌、装料步骤, 开始测试的时间。

根据标准规定的试验步骤, 此时间在4.5～5min。

本标准规定的60min 时间指的是自加水搅拌算起, 经过60min 后重新搅拌、装料, 开始测试的时间,根据标准规定的试验步骤, 此时间在64.5～65min。

7 关于搅拌机的问题
在测试完初始流动性后, 水泥浆体要在密封的容器中静置近1h 的时间, 在此期间, 浆体中的固体颗粒发生沉降, 形成上稀下稠的浆体分布。

虽然另配容器进行装盛前尽量将浆体重新返回搅拌锅, 但总会有部分浆体遗留在容器底部和内壁上, 从而改变浆体的水灰比。

为了减小此步骤造成的试验误差, 本标准规定搅拌机配6 只搅拌锅, 使浆体自始至终全部在锅内, 避免浆体损失对试验结果造成影响。

8 关于Mar sh 漏斗的问题
在本标准的方法中, 影响试验结果最大的因素是Marsh 漏斗。

其机械尺寸、加工精度, 特别是下料管部分, 都对试验结果有影响。

因此, 为了保证试验结果具有可比性, 在此次标准制定过程中, 吸取原先的经验教训, Marsh 漏斗的加工生产只由一家单位进行, 并开发了自动Marsh 时间测定仪。

同时, 为了保证产品质量, 生产的测定仪必须经过建筑材料工业水泥检验专用仪器设备质量监督检验测试中心的检验, 合格后方能出厂。

9 关于基准减水剂掺量点的问题
本标准在水泥浆体的配合比中给出了基准减水剂的掺量点, 同时在备注中又提示“根据水泥和减水剂的实际情况, 可以增加或减少基准减水剂的掺量点”。

这是因为不同的水泥的饱和掺量点不同, 进行大的减水剂掺量试验没有意义。

但无论如何调整, 0.8%的掺量点必须做, 以进行流动性和经时损失率的评价。

10 关于水泥企业检测频率的问题
对于水泥企业而言, 本标准的制定有两个作用:
一是对本单位水泥产品质量的了解、掌握以及控制、调整; 二是应对发生的质量纠纷。

因此, 建议水泥企业首先进行一次全面的质量情况摸底, 进行饱和掺量点、流动性和经时损失的试验测试。

然后根据用户的要求进行调整, 使水泥与减水剂的相容性达到一个理想的水平。

在正常情况下, 每周进行1～2 次的流动性和经时损失测试, 以考察水泥质量的稳定性即可。

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