0引言
目前針對(duì)水泥與外加劑的相容性評(píng)價(jià)，JC/T1083—2008《水泥與減水劑相容性試驗(yàn)方法》和GB/T8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》均給出了基于水泥凈漿的凈漿流動(dòng)度法，一直以來也被廣泛應(yīng)用于各水泥企業(yè)的生產(chǎn)控制中。而水泥在實(shí)際使用時(shí)，很少以凈漿的形式直接應(yīng)用，多用于制備成砂漿和混凝土后再用于工程中。由于凈漿和砂漿、混凝土形成的懸浮體系不同，水泥與石子、砂等粗細(xì)骨料相比粒徑幾何尺寸存在較大差別，材料顆粒間內(nèi)摩擦機(jī)制明顯不同，摩擦力大小也不同，從而導(dǎo)致水泥凈漿流動(dòng)度和砂漿、混凝土的流變性能關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，流動(dòng)度檢測結(jié)果與實(shí)際使用性能存在較大偏差，甚至出現(xiàn)相反的結(jié)果，不能有效指導(dǎo)水泥生產(chǎn)和工程應(yīng)用。因此，探究一種更直接、關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)的水泥與外加劑相容性評(píng)價(jià)方法尤為重要。
1試驗(yàn)準(zhǔn)備與方法
1.1試驗(yàn)原材料
（1）水泥：選取湖北區(qū)域9家不同水泥廠生產(chǎn)的P·O42.5水泥，符合GB175—2007的規(guī)定，分別記為A、B、C、D、E、F、G、H、I樣品。水泥的物理性能檢驗(yàn)結(jié)果見表1。
（2）粉煤灰：湖南常德石門縣電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰。
（3）砂：ISO標(biāo)準(zhǔn)砂，用于砂漿擴(kuò)展度試驗(yàn)；黃砂，0～4.75mm連續(xù)級(jí)配河砂，細(xì)度模數(shù)2.7，用于混凝土擴(kuò)展度試驗(yàn)。
（4）石子：湖南常德石門縣某碎石廠生產(chǎn)的5～31.5mm連續(xù)級(jí)配碎石。
（5）外加劑：襄陽某外加劑廠生產(chǎn)的PC240聚羧酸型高性能減水劑，固含量10%，減水率25%。
1.2試驗(yàn)儀器
攪拌機(jī)：水泥凈漿攪拌機(jī)，行星式水泥膠砂攪拌機(jī)，HJW-60型強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)。電子秤：量程100kg，分度值1g；量程1kg，分度值0.01g。
截錐圓模：Φ70mm/Φ100mm×60mm。
玻璃板：Φ400mm×5mm。
游標(biāo)卡尺：量程300mm，分度值0.1mm。
卷尺：量程200mm，分度值1cm。
不銹鋼刮尺：30mm×200mm×2mm。
玻璃量筒：400mL。
坍落度筒、搗棒。
1.3試驗(yàn)方法
1.3.1凈漿流動(dòng)度法
參照GB/T8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》中對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的試驗(yàn)要求，水灰比確定為0.29，外加劑摻量0.6%。稱取87g水、300g水泥、1.8g外加劑，放入水泥凈漿攪拌鍋內(nèi)按自動(dòng)程序攪拌3min，攪拌好的水泥漿注入截錐圓模內(nèi)，檢測水泥凈漿初始流動(dòng)度，靜置1h后檢測其經(jīng)時(shí)流動(dòng)度。
1.3.2砂漿擴(kuò)展度法
（1）按0.4水膠比、0.44膠砂比、1.2%外加劑摻量，稱取240g水（含外加劑中水）、600g水泥、1350g標(biāo)準(zhǔn)砂、7.2g外加劑。
（2）將稱取好的物料放入水泥膠砂攪拌鍋內(nèi)，按自動(dòng)程序攪拌4min，用濕抹布將玻璃板和截錐圓模擦拭一遍，將攪拌好的砂漿迅速注入截錐圓模，檢測水泥砂漿初始擴(kuò)展度。
（3）將檢測完的砂漿用刮尺刮至攪拌鍋內(nèi)，加蓋潤濕的抹布靜置1h，用水泥膠砂攪拌機(jī)快攪20s，用步驟（2）的檢測方法檢測水泥砂漿的1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度。
1.3.3混凝土擴(kuò)展度法
按GB/T50080《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》和GB8076—2008《混凝土外加劑》規(guī)定要求，進(jìn)行混凝土的拌合（配合比見表2），并測試混凝土初始坍落度、擴(kuò)展度和1h經(jīng)時(shí)坍落度、擴(kuò)展度。
2試驗(yàn)結(jié)果與討論
9家水泥廠P·O42.5水泥凈漿流動(dòng)度、砂漿擴(kuò)展度、混凝土擴(kuò)展度試驗(yàn)結(jié)果見表3。
2.1水泥凈漿流動(dòng)度法與混凝土擴(kuò)展度法相關(guān)性分析
2.1.1初始值相關(guān)性
水泥凈漿初始流動(dòng)度、砂漿初始擴(kuò)展度、混凝土初始擴(kuò)展度值見圖1。
結(jié)合表3和圖1可知，9種水泥樣品凈漿初始流動(dòng)度值由大到小排序?yàn)椋?/span>E＞H＞A＞D＞F＞B＞G＞I＞C；混凝土初始擴(kuò)展度值由大到小排序?yàn)椋?/span>H＞D＞C=E＞B＞A=I＞G＞F。凈漿初始流動(dòng)度最大的樣品E，混凝土擴(kuò)展度580mm，而最大值為600mm，顯示水泥凈漿流動(dòng)度與混凝土擴(kuò)展度沒有顯著相關(guān)關(guān)系；凈漿初始流動(dòng)度最小的樣品C，混凝土擴(kuò)展度值580mm，顯示水泥凈漿流動(dòng)度與混凝土擴(kuò)展度沒有相關(guān)關(guān)系；混凝土擴(kuò)展度最大的樣品H，凈漿初始流動(dòng)度為次高值，顯示水泥凈漿流動(dòng)度與混凝土擴(kuò)展度有明顯相關(guān)關(guān)系；混凝土擴(kuò)展度最小的樣品F，凈漿初始流動(dòng)度223mm，高于平均值203mm，顯示凈漿流動(dòng)度與混凝土擴(kuò)展度沒有相關(guān)關(guān)系。
以水泥凈漿初始流動(dòng)度對(duì)混凝土初始擴(kuò)展度做散點(diǎn)圖，線性回歸見圖2。
由圖2可知，凈漿初始流動(dòng)度與混凝土初始擴(kuò)展度相關(guān)系數(shù)R2僅為0.0238。結(jié)合前文數(shù)據(jù)分析可知，水泥凈漿初始流動(dòng)度與混凝土初始擴(kuò)展度沒有明顯相關(guān)關(guān)系。
2.1.2 1h經(jīng)時(shí)值相關(guān)性
水泥凈漿1h經(jīng)時(shí)流動(dòng)度、砂漿1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度、混凝土1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度值見圖3。
9種水泥樣品凈漿1h經(jīng)時(shí)流動(dòng)度值由大到小排序?yàn)椋?/span>E=H＞F＞D＞B＞G＞I＞A＞C；混凝土1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度值由大到小排序?yàn)椋?/span>C＞H＞E＞A=B＞I＞D=G＞F。凈漿1h經(jīng)時(shí)流動(dòng)度最大的樣品E，混凝土擴(kuò)展度465mm，而最大值為495mm，顯示水泥凈漿流動(dòng)度與混凝土擴(kuò)展度沒有顯著相關(guān)關(guān)系；凈漿1h經(jīng)時(shí)流動(dòng)度最小的樣品C，混凝土擴(kuò)展度最大，顯示水泥凈漿流動(dòng)度與混凝土擴(kuò)展度沒有相關(guān)關(guān)系；混凝土擴(kuò)展度最小的樣品F，凈漿1h經(jīng)時(shí)流動(dòng)度257mm，遠(yuǎn)高于平均值218mm，顯示凈漿流動(dòng)度與混凝土擴(kuò)展度沒有相關(guān)關(guān)系。以水泥凈漿1h經(jīng)時(shí)流動(dòng)度對(duì)混凝土1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度做散點(diǎn)圖，線性回歸見圖4。由圖4可知，凈漿1h經(jīng)時(shí)流動(dòng)度與混凝土1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度相關(guān)系數(shù)R2僅為0.0044，表明水泥凈漿1h經(jīng)時(shí)流動(dòng)度與混凝土1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度沒有相關(guān)關(guān)系。
2.2水泥砂漿擴(kuò)展度法與混凝土擴(kuò)展度法相關(guān)性分析
2.2.1初始值相關(guān)性
由表3和圖1可以看到，9種水泥樣品砂漿初始擴(kuò)展度值由大到小排序?yàn)椋?/span>H＞C＞A＞E＞D＞F＞G＞B＞I。砂漿初始擴(kuò)展度最大的樣品H，混凝土擴(kuò)展度也為最大值，顯示水泥砂漿擴(kuò)展度與混凝土擴(kuò)展度有顯著相關(guān)關(guān)系；砂漿初始擴(kuò)展度最小的樣品I，混凝土擴(kuò)展度值500mm，而最低值為480mm，顯示水泥砂漿擴(kuò)展度與混凝土擴(kuò)展度沒有明顯相關(guān)關(guān)系；混凝土擴(kuò)展度最小的樣品F，砂漿初始流動(dòng)度245mm，低于平均值256mm，與最小值210mm有較大差距，顯示水泥砂漿擴(kuò)展度與混凝土擴(kuò)展度沒有相關(guān)關(guān)系。以砂漿初始擴(kuò)展度對(duì)混凝土初始擴(kuò)展度做散點(diǎn)圖，線性回歸見圖5。
由圖5可知，砂漿初始擴(kuò)展度與混凝土初始擴(kuò)展度相關(guān)系數(shù)R2為0.4799，相關(guān)性一般，但明顯優(yōu)于水泥凈漿的試驗(yàn)結(jié)果，相關(guān)性提升了20倍。
2.2.2 1h經(jīng)時(shí)值相關(guān)性
由表3和圖3可以看到，9種水泥樣品砂漿1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度值由大到小排序?yàn)椋?/span>C＞A＞H＞E＞D＞B＞G＞F＞I。砂漿1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度最大的樣品C，混凝土擴(kuò)展度也為最大值，顯示水泥砂漿擴(kuò)展度與混凝土擴(kuò)展度有顯著相關(guān)關(guān)系；砂漿1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度最小的樣品I，混凝土擴(kuò)展度值290mm，低于平均值358mm，顯示水泥砂漿擴(kuò)展度與混凝土擴(kuò)展度沒有顯著相關(guān)關(guān)系；混凝土1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度最小的樣品F，砂漿擴(kuò)展度為次低值，顯示水泥砂漿與混凝土擴(kuò)展度有較明顯相關(guān)關(guān)系。
以砂漿1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度對(duì)混凝土1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度做散點(diǎn)圖，線性回歸見圖6。
由圖6可知，砂漿1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度與混凝土1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度相關(guān)系數(shù)R2為0.6535，相關(guān)關(guān)系較好，同樣明顯優(yōu)于水泥凈漿的試驗(yàn)結(jié)果，相關(guān)性提升了近150倍。
2.3流體經(jīng)時(shí)損失率相關(guān)性分析
水泥與外加劑具有較好相容性的表現(xiàn)，也體現(xiàn)在流體經(jīng)過一段時(shí)間后仍能保持良好的工作性能，即研究水泥凈漿、砂漿、混凝土流變性的經(jīng)時(shí)損失率很關(guān)鍵。對(duì)各形態(tài)流體1h的經(jīng)時(shí)損失率由大到小進(jìn)行排序，凈漿為C＞A＞I＞F＞G＞D＞H＞E＞B，砂漿為F＞G＞I＞D＞B＞E＞H＞A＞C，混凝土為F＞D＞G＞I＞B＞A＞H＞E＞C。
2.3.1凈漿流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失率與混凝土擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失率相關(guān)性
由凈漿流動(dòng)度1h經(jīng)時(shí)損失率和混凝土擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率排序可知，凈漿流動(dòng)度損失率最大的樣品C，混凝土擴(kuò)展度損失率最小，其他水泥樣品的凈漿流動(dòng)度和混凝土擴(kuò)展度損失率差異也較大，表明凈漿流動(dòng)度1h經(jīng)時(shí)損失率與混凝土擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率無相關(guān)關(guān)系。以凈漿流動(dòng)度1h經(jīng)時(shí)損失率對(duì)混凝土擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率做散點(diǎn)圖，線性回歸見圖7。相關(guān)系數(shù)R2為0.0735，同樣表明凈漿流動(dòng)度1h經(jīng)時(shí)損失率與混凝土擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率無相關(guān)關(guān)系。
2.3.2砂漿擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失率與混凝土擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失率相關(guān)性
由砂漿擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率和混凝土擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率排序可知，砂漿擴(kuò)展度損失率最大的樣品F，混凝土擴(kuò)展度損失率也最大；砂漿擴(kuò)展度損失率最小的樣品C，混凝土擴(kuò)展度損失率也最小；其他水泥樣品的砂漿擴(kuò)展度損失率和混凝土擴(kuò)展度損失率排序也較一致，表明砂漿擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率與混凝土擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率有顯著相關(guān)關(guān)系。以砂漿擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率對(duì)混凝土擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率做散點(diǎn)圖，如圖8所示，相關(guān)系數(shù)R2為0.7523，表明砂漿擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率與混凝土擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率有很好的相關(guān)關(guān)系。
3結(jié)論
（1）水泥凈漿初始流動(dòng)度、1h經(jīng)時(shí)流動(dòng)度、流動(dòng)度1h經(jīng)時(shí)損失率與相應(yīng)的混凝土擴(kuò)展度性能間沒有明顯的相關(guān)關(guān)系，目前普遍采用的水泥凈漿流動(dòng)度法檢測水泥與外加劑相容性的結(jié)果，在混凝土工程應(yīng)用中僅能作為參考，沒有明顯的實(shí)際指導(dǎo)意義。
（2）水泥砂漿初始擴(kuò)展度、1h經(jīng)時(shí)擴(kuò)展度、擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率與相應(yīng)的混凝土擴(kuò)展度性能間均顯示出較好的相關(guān)關(guān)系，特別是砂漿擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率，明顯優(yōu)于水泥凈漿的試驗(yàn)結(jié)果，相關(guān)性均有大幅提升，可作為評(píng)判水泥與外加劑相容性的一種便捷方式。
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