对比水泥对矿渣粉、粉煤灰活性指数检测结果的影响及选用建议_WH VCEM

探讨对比水泥对辅助性胶凝材料活性指数检测结果的

影响及选用建议

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卢斯文1,2、陈恩义1,2、李体祯2

（1.昂国企业有限公司；2.上海微神新型建材有限公司）

一、前言

国家发改委1月31日公布了2017年建材行业运行情况[1]。2017年，全国水泥产量约23.2亿吨，商品混凝土产量约18.7亿立方米。据此粗略计算，水泥混合材和混凝土掺合料大约有超过12亿吨的使用量。随着国家政策的调控、大型水泥企业的呼吁以及一些专家学者的支持，低标水泥中使用的混合材料（水渣、原状粉煤灰、磷渣等）会被加工成符合标准要求、质量更优的水泥混合材和混凝土掺合料产品使用。

目前，市场上使用的水泥混合材和混凝土掺合料有：粒化高炉矿渣粉（以下简称“矿渣粉”）、粉煤灰、硅灰、石灰石粉、磷渣粉、钢铁渣粉、钢渣粉以及复合掺合料等。这些材料掺入到水泥或混凝土中，通常会降低水泥或混凝土的强度，尤其是早期强度。另外，不同种类的混合材、掺合料之间的活性也大不相同。同一种混合材或掺合料，由于原材料质量、生产工艺不同，不同厂家生产出来产品的活性存在差异。因此，为了便于客户（水泥厂或商混站）确定合适掺量，以及评判混合材和掺合料的质量，“活性指数”被作为一个重要的生产控制、出厂检测、进厂抽检的指标引入相关标准中。“活性指数”的检测和计算方法通常是用对比水泥和待检产品按一定质量比（10%-50%，不同种类产品采用不同的掺量）组成的试验样品与对比样品的同龄期抗压强度之比来评定活性指数。因此，对比水

泥的性能会直接影响活性指数的检测结果。为了减少对比水泥对活性指数检测结果的影响，国内外相关标准对对比水泥的性能做了规定和要求，具体参见下表1。

表1 国内外标准对对比水泥的技术指标要求

总体来看：1）目前，国内采用的对比水泥主要有“绿标水泥”（参照GB/T 18046-2017）、“基准水泥”（参照GB 8076-2008）、“GSB 14-1510强度检验用水泥标准样品”（参照GB/T 1596-2017）以及市面上销售的42.5级P·I或P·O水泥，也有一些是自己采购熟料粉磨制得的。2）检测活性指数时，不同种类混合材和掺合料采用的掺量不同，矿渣粉和钢铁渣粉的掺量最大，达到50%；粉煤灰、石灰石粉以及天然火山灰等掺量为30%，；硅灰掺量为10%。3）同一种产品，不同标准（编写标准的单位不同）对对比水泥的性能要求也有差异，比如：GB/T 18046-2017规定了对比水泥的3天、7天和28天强度值；而GB/T 18736-2017只规定了对比水泥的强度等级为42.5，但限制了铝酸三钙C3A和硅酸三钙C3S的含量。

二、对比水泥对辅助性胶凝材料活性指数检测结果的影响

矿渣粉和粉煤灰是目前应用最广泛的两种水泥混合材和混凝土掺合料，下面主要以矿渣粉、粉煤灰和复合掺合料为研究对象，探讨对比水泥对辅助性胶凝材料活性指数检测结果的影响。

1、对比水泥对矿渣粉活性指数检测结果的影响

矿渣粉相比其它辅助性胶凝材料具备更好的活性，是众多混合材和掺合料中极少采用等量取代水泥的方式检验其活性指数的材料之一[2]。矿渣粉的活性指数是判别其质量好坏的关键指标之一，特别是早期3天和7天活性广为建筑业所关注。但是，经常碰到7天活性指数达标的矿渣粉，会被使用单位或检测单位检测为不合格，以至于降级使用或是降级出检测报告[3]。由于各个企业以及用户所使用的基准水泥不同，造成同一矿渣粉出

现截然不同的活性值，有时甚至相差很大，造成质量纠纷[4]。

笔者也遇到类似的问题，接下来就根据我们整理的部分数据，再结合行业专家、学者做过的试验研究，对该问题进行探讨。

1）原材料及试验方法

本文试验使用的矿渣粉样品基本情况如表2所示，化学成分参照GB/T 176中化学滴定的方法进行，质量系数的计算按GB/T 203进行，玻璃体含量的测定按GB/T 18046附录C（规范性附录）进行，密度按照GB/T 208进行，比表面积按照GB/T 8074进行。

表2 矿渣粉主要物理化学性能

原材料

化学成分/%

质量

系数

玻

璃

体

/%

密度

/(g/cm

3)

比表面

积

/(m2/k

g) CaO SiO2Al2O3MgO Fe2O3SO3Loss fCaO

矿渣粉

V500-I

38.22 32.02 15.58 8.88 0.39 0.12 0.30 0.06 1.96 99 2.89 434 矿渣粉

V500-III

37.41 30.92 15.74 8.72 0.30 1.72 0.66 0.04 2.00 92 2.89 441

矿渣粉样品的颗粒粒度分布曲线如图1所示，颗粒粒度检测是采用英国马尔文仪器公司生产的Mastersizer 2000激光粒度分析仪进行，参照标准为GB/T 19077-2016。

图1 矿渣粉颗粒粒度分布曲线

基准胶砂是采用450g对比水泥，试验胶砂是采用225g对比水泥和225g矿渣粉混合后的样品，同时按照GB/T 17671成型并检测胶砂抗压强度。活性指数的计算方法按照GB/T 18046进行。

2）试验结果及分析

从上表2中可以看出，V500-I和V500-III矿渣粉样品的化学组分正常，质量系数高，而且玻璃体含量高（需要说明：V500-I和V500-III矿渣粉样品所用的水渣来源同一大型钢厂，由于V500-III中掺有3-5%的天然石膏，导致其玻璃体含量检测结果低于V500-I），说明原材料的质量不错。而且，V500-I和V500-III矿渣粉均采用进口立式辊压磨机加工而成，比表面积稳定控制在435m2/kg左右，颗粒级配分布合理。但是，将样品送两家不同的第三方检测机构（均获得CMA资质认证）进行检测，检测结果如下表3所示，可以看出其活性指数结果相差显著，尤其是早期7天活性指数，最大差值达到了18.8%；其中，检测机构B对两个样品的7天活性指数检测结果低于GB/T 18046-2008中指标要求（≥75%）。通过对比，我们初步可