一、新水泥膠砂強度檢驗方法的變化
1999年2月8日發布了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日在全國水泥企業開始實施。為敘述方便，現在將前者稱為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。灰砂比由1：25變為1：3； 水灰比由0.44、0.46變為0.50（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 的二級配變為三級配。由此產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
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內容 |
GBT19671----1999 |
GB177----85 | |
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標準砂 |
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：標準砂=1：3。0 |
水泥：標準砂=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 |
行星式 |
雙轉雙速 |
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成型機 |
振實臺（可用代用設備） |
振動臺 | |
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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 | |
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抗拆機 |
5kn,1%精度
加荷速度50k/s |
5kn,1%精度
加荷速度50k/Ns | |
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試驗室及養護條件 |
基準溫度 |
20℃≧± |
20℃ |
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試驗室 |
20℃±2℃相對濕度≧50% |
17℃~25℃相對濕度≧50% | |
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養護箱 |
20℃±1℃相對濕度≧90% |
20℃±3℃相對濕度≧90% | |
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養護水 |
20℃±1℃試件放入時為清水，養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
中國建材院與其協作單位96年和97年進行了ISO法與GB法的水泥強度試驗。抗壓強度關系式列于表2。
表2
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年份 |
齡期（d） |
關系式 |
相關系數 |
標準差（Mpa） |
變異字數
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
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GB標號 |
325 |
425 |
525 |
625 | |
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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，原占我國水泥產量約30%的325號水泥，若不大幅度提高質量，則將被勒令停產，這對于我國水泥結構調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
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水泥強度（Mpa） |
32.5 |
42.5 |
52.5 |
62.5 | |
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砼強度（Mpa） |
R壓ISO 配R壓砼 |
30.1 |
39.3 |
48.6 |
57.8 |
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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，與混凝土規范一致了。用原標號的抗壓強度值作為等級劃分的依據。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
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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
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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。絕大多數水泥生產廠都要解決適應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
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國內外 |
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 | |
|
國內 |
新型干法窯 |
53 |
24 |
8 |
10 |
|
濕法和中空窯 |
54 |
20 |
7 |
14 | |
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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，且與水泥的調凝組分石膏反應生成鈣硯石，對水泥早期強度發揮重大作用，我國水泥尤其立窯水C3A，C3S含量低，使得水泥的早期強度低。
② 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%，且多數在3~5%。篩余大于5%的占20%，各地的小水泥廠產品更要粗些。
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，水泥生產企業當前采取的最有效的技術措施主要有以下幾點。
① 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，多數水泥企業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 些水泥生產企業用顆粒級配數據控制生產，這無疑是一種先進的方法。
③ 選用適宜的混合材。
水泥顆粒屬連續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。有的水泥生產企業采用二種或多種混合材，提高水泥的質量。
④ 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物上，水泥對減水劑的吸附量與其水化產物的數量和表面性質有關。水泥熟料礦物水化速率快的，水化產物比表面積大的，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。有的水泥生產企業的技改措施是降低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的影響。張大同 中國建材研究院
3． 水泥生產適應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 廣州市建材工業研究所
