从混凝土强度角度分析我国采用ISO水泥强度检验方法的意义 - 干混砂浆网

从混凝土强度角度分析我国采用ISO水泥强度检验方法的意义 39人阅读

水泥在很大程度上讲是半成品，它最终要用到混凝土中去。任何一种水泥强度检验方法，包括我国原采用的硬练法、现行的软练法（GB177法）和国际法（ISO法），它检验得到的水泥活性（强度大小）是否更真实、更确切？只能用混凝土来判断，混凝土是衡量水泥强度检验方法好坏的客观标准。哪种方法检验得到的水泥强度更符合混凝土实际，更能反映水泥在混凝土中的使用效果，那种方法就越真实越好。本文从混凝土角度总结我国实行硬练法、软练法的实际效果，分析我国采用ISO水泥强度检验方法的重要意义。

1　“硬练法”有严重虚假现象

　　1956～1979年我国实行了前苏联“硬练法”水泥强度检验方法和水泥标号。在这期间，水泥生产企业除认为“硬练法”操作复杂外，并没有发现“硬练法”有什么不好，然而建筑施工部门有强烈反映，普遍认为矿渣水泥不如普通水泥质量好，在配制混凝土时矿渣水泥用量比普通水泥多10％～15％，或者是采用相同标号的矿渣水泥比普通水泥配制的混凝土强度偏低 10％～20％。

　　1975～1976年中国建筑材料科学研究院等14个单位，经过大量的水泥强度与混凝土强度关系试验研究^〔1〕，证明硬练法检验的矿渣水泥强度确实存在着严重偏高的虚假现象。试验中，选用了碎石和砾石两种粗集料，中砂细集料，水灰比为0.40、0.55、0.70三种，普通和矿渣两大类水泥。通过试验得出水泥硬练强度与混凝土强度的关系如下：

碎石混凝土
普通水泥：R_混=0.422R_硬^P(C/W-0.561)	(1)
矿渣水泥：R_混=0.381R_硬^S(C/W-0.581)	(2)

砾石混凝土
普通水泥：R_混=0.371R_硬^P(C/W-0.452)	(3)
矿渣水泥：R_混=0.372R_硬^S(C/W-0.664)	(4)

为了能直观看出公式（l）～（4）中普通水泥与矿渣水泥配制的混凝土强度差别，将三个水灰比下计算的混凝土强度取平均，从而得到简化的硬练强度与混凝土强度关系如下：

碎石混凝土
普通水泥：R_混=0.53R_硬^P	(5)
矿渣水泥：R_混=0.47R_硬^S	(6)

砾石混凝土
普通水泥：R_混=0.51R_硬^P	(7)
矿渣水泥：R_混=0.43R_硬^S	(8)

　　（5）式与（6）式比较，（7）式与（8）式比较，可以明显看出采用“硬练法”时，相同强度的矿渣水泥与普通水泥配制出的混凝土强度不同，用矿渣水泥配制混凝土强度较普通水泥低，其平均值为：

　　碎石混凝土时：(0.53－0.47)／0.53＝11.3％

　　砾石混凝土时：(0.51－0.43)／0.51＝15.7％

　　如果要用强度相同的矿渣水泥与普通水泥配制出一样的混凝土强度，使用矿渣水泥时必须加大水泥用量。经计算，碎石混凝土多用水泥约9％，砾石混凝土多用水泥约8％～13％。这些结果同建筑施工部门普遍反映的意见基本一致。

　　因此可以说，用硬练法检验的水泥强度，矿渣水泥较普通水泥偏高了11.3％～15.7％。这证明，硬练法不能确切地反映不同品种水泥的真实强度。采用“硬练法”检验水泥强度会给建筑施工部门增加困难，如果对此没有认识，还会造成工程质量事故。

2　“GB177法”仍存在虚假现象

　　从1980年起我国实施了检验水泥强度的软练法，即“GB177法”，它对大幅度提高水泥产品质量、方便建筑施工部门使用水泥等均起到了重大作用。

　　1975～1976年中国建筑材料科学研究院等14个单位在进行“硬练法”检验水泥强度与混凝土强度

关系试验研究中，也按“GB177法”检验了水泥强度，从而也建立了“GB177法”水泥强度与混凝土强度公式，以碎石混凝土为例如下：

普通水泥：R_混=0.525R_GB^P(C/W-0.569)	(9)
矿渣水泥：R_混=0.503R_GB^S(C/W-0.581)	(10)
普通与矿渣水泥综合：
R_混=0.514R_GB(C/W-0.575)	(11)

为直观分析起见，仍将（9）、（10）和（11）式进行简化如下：

普通水泥：R_混=0.66R_GB^P	(12)
矿渣水泥：R_混=0.62R_GB^S	(13)
普通与矿渣水泥综合：R_混=0.64R_GB	(14)

（12）与（13）式比较可知，采用“GB177法”检验水泥强度后，相同强度的矿渣水泥与普通水泥配制的混凝土强度差别已大大缩小，平均仅低6％，如果建筑施工部门采用普通水泥和矿渣水泥的综合（14）式，平均误差在＋3％（普通水泥）和－3％（矿渣水泥），已基本上能达到使用要求。

　　从“GB177法”的研究到实施至今有20多年了，用“GB177法”检验水泥强度的稳定性也是很好的，从混凝土角度仍然可以说明此问题。1997年中国建筑材料科学研究院同中国建筑科学研究院等4个单位合作，进行水泥强度与混凝土强度关系试验。试验选用各品种水泥（主要为普通和矿渣水泥），采用碎石。中砂和0.40、0.50和0.60三个水灰比配制混凝土。通过试验建立了“GB177法”检验的水泥强度与混凝土强度关系：

　　R_混＝0.545R_GB（C／W－0.661）　　　　（l5）

　　（15）的直观式简化为：R_混＝0.63R_GB　　（16）

　　（16）式与（14）式相比，两者非常接近，这就说明，从混凝土角度分析，用“GB177法”检验水泥强度是比较稳定可靠的。

　　然而，事实上“GB177法”检验水泥强度仍存在着以下问题：

　　其一，采用“GB177法”检验水泥强度时，相同强度的矿渣水泥比普通水泥配制的混凝土强度平均值仍低6％。这虽然对建筑施工部门使用影响不大，但是由于检验方法的缺陷，仍不能十分准确地反映不同品种水泥实际质量。

　　其二，用“ GB177法”检验的我国与国外相同水泥强度的水泥配制混凝土时，我国的较国外的混凝土强度明显低，说明用“ GB177法”检验的我国水泥强度偏高了。

　　1980年中国建筑材料科学研究院选用30余个国外水泥（包括日、美、德、法等），采用碎石、中砂和0.40、0.50、0.70三个水灰比配制混凝土。通过试验建立了国外水泥的“GB177法”水泥强度与混凝土强度的关系式^〔2〕如下：

　　国外水泥：R_混＝0.486R_GB（C／W－0.338）（17）

　　为直观分析起见，将（17）式简化为：

　　国外水泥： R_混＝0.72R_GB　　　　　　　　（18）

　　将（17）、（18）式同1997年我国水泥用“GB177法”建立的水泥与混凝土强度公式（15）、（16）式进行比较：

　　（0.72－0.63）／0.72＝ 12.5％

　　从混凝土角度分析可见，用“GB177法”检验水泥强度时，我国水泥强度比国外水泥强度平均偏高了12.5％。

3　“ISO法”更符合混凝土实际

　　用“ISO法”检验水泥强度更真实的关键在于“ISO法”的胶砂组成，即水灰比、灰砂比和标准砂。现将不同方法的胶砂组成列于表中。

不同方法胶砂组成的比较

方法	水灰比	灰砂比	标准砂
硬练法	0.3～0.35	1∶3	单级0.50～0.85mm
GB177法	0.44	1∶2.5	单级0.25～0.65mm
ISO法	0.50	1∶3	级配砂：细0.08～0.5mm 中0.5～1.0mm 粗1.0～2.0mm

　　由表中可知，“硬练法”采用的水灰比太小，会使有些活性低的水泥也能表现出较高的强度；“GB177法”灰砂比大，胶砂中水泥用量偏多，也容易使活性差的水泥产生偏高强度。而“ISO法”水灰比大，灰砂比适宜，标准砂组成模拟了混凝土中的粗细集料相配合的实际状况，采用粒径在0.08～2.0mm的粗、中、细三级级配砂，扩大了集料分布范围，水泥胶砂试件的理论孔隙率大大减少（大孔率仅为0.7％)^[3]。它的胶砂组成实际上是混凝土组成的缩影，它既克服了直接用混凝土确定水泥强度粗细集料难以标准化的困难，又模拟了混凝土的实际，因此更能反映水泥在混凝土中的使用效果，较“硬练法”和“GB177法”更优越。

　　1980年中国建筑材料科学研究院选用30余个国外水泥进行水泥强度与混凝土强度关系试验中，还按“ISO法”检验了水泥强度，从而建立了“ISO法”水泥强度与混凝土强度关系：

　　国外水泥：R_混＝0.532R_ISO（C／W－0.320）　（19）

　　（19）式的直观简化式为：

　　国外水泥：R_混＝0.80R_ISO　　　　　　　　　（20）

　　1997年中国建筑材料科学研究院等 4个单位也采用我国水泥建立了“ISO法”水泥强度与混凝土强度关系：

　　我国水泥： R_混＝0.642R_ISO（C／W－0.559）（21）

　　（21）式的直观简化为：

　　我国水泥： R_混＝ 0.81R_ISO　　　　　　　　（22）

　　将（20）式与（22）式比较可以看出，采用“ISO法”检验水泥强度时，相同强度的我国水泥与国外水泥配制的混凝土强度无差别：

　　（0.81－0.80）／0.80＝1.25％

　　因此，从混凝土角度分析可以认为：“ISO法”检验水泥强度较“GB177法”更好。它检验的水泥强度能确切反映水泥在混凝土中的使用效果，也就是说“ISO法”检验的水泥强度更真实。

4　结语

　　（l）“硬练法”检验的水泥强度存在严重虚假现象，突出表现在矿渣水泥强度较普通水泥平均偏高了11.3％～15.7％。

　　（2）“GB177法”较“硬练法”好，但是“GB177法”还未全部消除矿渣水泥强度较普通水泥偏高的现象。更重要的是，用“GB177法”检验的我国水泥强度较国外水泥强度平均偏高12.5％。

　　（3）“ISO法”的胶砂组成模拟了水泥在混凝土中的使用实际，检验的水泥强度更真实。更确切。我国采用“ISO法”后，不但可以消除矿渣水泥与普通水泥的强度差别，而且还可以消除我国水泥与国外水泥由于检验方法不同造成的强度偏差。