摘要:
0? 引言
混凝土是一種非勻質(zhì)的復(fù)雜多相復(fù)合材料，提高混凝土的勻質(zhì)性可以提高混凝土強(qiáng)度，改善其孔結(jié)構(gòu)、界面結(jié)構(gòu)，從而提高混凝土的耐久性。美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)和美國混凝土學(xué)會(huì)(ACI)聯(lián)合主辦的第一次國際高性能混凝土(HPC)會(huì)議提出的HPC定義中，突出強(qiáng)調(diào)了HPC的勻質(zhì)性特征；同時(shí)強(qiáng)調(diào)使用傳統(tǒng)的組分是不可能獲得的。其主要原因即是傳統(tǒng)材料的質(zhì)量穩(wěn)定性不能滿足HPC的勻質(zhì)性要求。高質(zhì)量穩(wěn)定性的水泥是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)混凝土的重要條件。目前還很少系統(tǒng)地提出有關(guān)水泥質(zhì)量穩(wěn)定性的要求。
1? 水泥質(zhì)量穩(wěn)定性定義與內(nèi)涵
水泥的質(zhì)量穩(wěn)定性通常以某項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)在一定時(shí)期內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)偏差(變異系數(shù))表示。水泥行業(yè)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)對(duì)水泥質(zhì)量穩(wěn)定性的定義、要求僅限于28d抗壓強(qiáng)度，目前水泥廠對(duì)水泥質(zhì)量穩(wěn)定性的檢驗(yàn)與控制也僅限于此。對(duì)于28d抗壓強(qiáng)度的穩(wěn)定性，JC/T578-1995《評(píng)定水泥強(qiáng)度勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》規(guī)定了2個(gè)指標(biāo)：①勻質(zhì)性(Uniformity)：某一時(shí)期單一品種水泥28d強(qiáng)度變化的穩(wěn)定程度。②均勻性(Homogeniety)：某一時(shí)期單一編號(hào)水泥10個(gè)分割樣28d強(qiáng)度的均勻程度。GB/Tl2573-2008《水泥取樣方法》和JC/T578-1995規(guī)定了勻質(zhì)性、均勻性的取樣、檢驗(yàn)和計(jì)算方法。根據(jù)勻質(zhì)性和均勻性的定義、取樣方法可知，勻質(zhì)性是指一個(gè)較長時(shí)期(至少一個(gè)月)內(nèi)28d抗壓強(qiáng)度的穩(wěn)定性。均勻性是指一個(gè)較短時(shí)期(約幾個(gè)小時(shí)，最多幾十個(gè)小時(shí))內(nèi)同一個(gè)出廠編號(hào)的水泥各部分之間28d抗壓強(qiáng)度的穩(wěn)定性。兩者的主要區(qū)別在于限定穩(wěn)定性的時(shí)間尺度不同。
目前水泥行業(yè)有關(guān)水泥質(zhì)量穩(wěn)定性的規(guī)定，僅限定了28d抗壓強(qiáng)度的勻質(zhì)性和均勻性，反映了混凝土和水泥行業(yè)過去以強(qiáng)度為核心的觀念。事實(shí)上幾乎所有影響混凝土性能的水泥性能都應(yīng)該具有穩(wěn)定性的要求，而這些性能中多數(shù)與28d抗壓強(qiáng)度的相關(guān)性是不確定的。換言之，即使能夠保證水泥28d抗壓強(qiáng)度的穩(wěn)定性，并不一定能夠保證其它質(zhì)量指標(biāo)的穩(wěn)定性。從保證混凝土性能的角度考慮，水泥穩(wěn)定性應(yīng)該包含所有與混凝土性能相關(guān)的重要質(zhì)量指標(biāo)。相應(yīng)的勻質(zhì)性和均勻性的定義應(yīng)該改為：①勻質(zhì)性：某一時(shí)期單一品種水泥某項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)變化的穩(wěn)定程度。②均勻性：某一時(shí)期單一編號(hào)水泥若干分割樣某項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的均勻程度。將JC/T578-1995規(guī)定的10個(gè)樣品改為若干樣品的原因在于，均勻性試驗(yàn)是通過對(duì)出廠水泥抽樣檢驗(yàn)估計(jì)出廠水泥的方差，抽取l0個(gè)樣品明顯抽樣量不足。
2 水泥質(zhì)量穩(wěn)定性要求的內(nèi)容
2.1混凝土性能與水泥的質(zhì)量穩(wěn)定性關(guān)系
混凝土的以下要求需要水泥的質(zhì)量穩(wěn)定性予以保證：①混凝土生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性；②混凝土的勻質(zhì)性；③混凝土要求的特殊性能?；炷辽a(chǎn)過程穩(wěn)定性是指混凝土連續(xù)生產(chǎn)的一定時(shí)期內(nèi)的質(zhì)量穩(wěn)定性，水泥的質(zhì)量穩(wěn)定性是混凝土質(zhì)量穩(wěn)定性的重要保證?；炷恋膭蛸|(zhì)性可以劃分為宏觀、細(xì)觀和微觀3個(gè)層次，其中混凝土的宏觀勻質(zhì)性與水泥的質(zhì)量穩(wěn)定性相關(guān)，混凝土不泌水、不離析是宏觀勻質(zhì)性的主要內(nèi)容。某些時(shí)候混凝土有一些特殊性能的要求，也會(huì)對(duì)水泥的質(zhì)量穩(wěn)定性提出要求。例如，對(duì)于清水飾面混凝土，水泥顏色的穩(wěn)定性就是一個(gè)十分重要的指標(biāo)，其重要程度甚至超過強(qiáng)度。為了滿足混凝土生產(chǎn)穩(wěn)定性和勻質(zhì)性的要求，所有與混凝土性能有關(guān)的水泥性能均應(yīng)該具有穩(wěn)定性的要求。
2.2 混凝土攪拌站對(duì)水泥質(zhì)量穩(wěn)定性要求的內(nèi)容
混凝土攪拌站是許多水泥廠典型的和主要的顧客，也是對(duì)水泥質(zhì)量穩(wěn)定性要求較高的顧客。筆者在十余年從事水泥廠質(zhì)量管理和技術(shù)服務(wù)工作過程中，曾經(jīng)就水泥質(zhì)量穩(wěn)定性與混凝土攪拌站技術(shù)人員有過廣泛和深入的交流。據(jù)此提出通用水泥質(zhì)量穩(wěn)定性的基本要求。這些要求是針對(duì)混凝土攪拌站生產(chǎn)常用強(qiáng)度等級(jí)、無特殊要求的混凝土。
2.2.1 28d抗壓強(qiáng)度
28d抗壓強(qiáng)度一直是水泥質(zhì)量穩(wěn)定性的唯一指標(biāo)，已得到水泥生產(chǎn)和使用雙方的廣泛認(rèn)可。目前以標(biāo)準(zhǔn)偏差或變異系數(shù)限定的28d抗壓強(qiáng)度沒有考慮檢驗(yàn)誤差的影響，而檢驗(yàn)誤差的影響是不容忽視的。
2.2.2? 水泥與減水劑相容性
水泥與減水劑相容性的較大變化，將直接影響混凝土坍落度的大小。相容性突然變差，混凝土坍落度會(huì)明顯減小，影響混凝土的施工性能，如果是泵送混凝土則可能導(dǎo)致無法泵送；相容性突然變好，混凝土坍落度會(huì)明顯增大，可能出現(xiàn)泌水、離析。
JC/T1083-2008《水泥與減水劑相容性試驗(yàn)方法》規(guī)定以凈漿流動(dòng)性(包括凈漿流動(dòng)度和Marsh筒時(shí)間)定量表征水泥與減水劑相容性，并規(guī)定了檢驗(yàn)方法。水泥的凈漿流動(dòng)性既反映出水泥與減水劑相容性，也反映了水泥自身在減水劑存在條件下的流變性能。
2.2.3 保水性
水泥的保水性是指凈漿或砂漿抵抗水從固-液懸浮體系中逐步分離的能力。水泥的保水性與混凝土的保水性相關(guān)?；炷恋拿谒ū砻婷谒蛢?nèi)部泌水。表面泌水會(huì)提高混凝土表面的水膠比，導(dǎo)致混凝土表面強(qiáng)度降低。在連續(xù)澆筑的混凝土中，表面泌水還會(huì)降低混凝土分次澆筑界面的強(qiáng)度。水由內(nèi)部遷移到表面的泌水通道，形成硬化混凝土中較大的空隙，降低了混凝土的密實(shí)度，成為外部侵蝕介質(zhì)侵入的通道，降低混凝土的耐久性。內(nèi)部泌水是指在混凝土粗集料的周圍特別是下部形成水的富集區(qū)，導(dǎo)致混凝土界面過渡區(qū)的各種不利影響加劇，形成結(jié)構(gòu)缺陷。
2.2.4 新鮮度
新鮮度是與水泥粉磨后的儲(chǔ)存時(shí)間相關(guān)聯(lián)的一項(xiàng)指標(biāo)。水泥粉磨后，隨著儲(chǔ)存時(shí)間延長，與減水劑相容性逐漸變好。有人認(rèn)為其原因是隨著儲(chǔ)存時(shí)間延長，水泥中一些活性較高的組分如C3A、f-CaO，將吸收部分水分發(fā)生預(yù)水化。水分主要來自石膏的結(jié)晶水，還包括少量空氣中的水分。筆者推測，新鮮度不同的水泥具有不同的性能，可能還有另外一個(gè)原因，即熟料顆粒表面靜電荷的作用。多數(shù)減水劑屬于表面活性劑，減水作用與熟料顆粒表面的靜電荷有關(guān)。水泥粉磨過程使熟料顆粒內(nèi)部的價(jià)鍵斷裂，主要是Si-O共價(jià)鍵和Ca-O離子鍵被打斷。這些鍵的斷裂，使熟料顆粒表面產(chǎn)生靜電荷。隨著儲(chǔ)存時(shí)間延長，靜電荷逐漸減少。
新鮮度是一個(gè)難以定量表征的概念。粗略地可用水泥粉磨后的儲(chǔ)存時(shí)間描述。應(yīng)該指出，不同水泥與減水劑相容性隨著儲(chǔ)存時(shí)間延長而改善的程度是不同的。與減水劑相容性差的水泥，隨儲(chǔ)存時(shí)間延長，相容性的改善更加明顯。
2.2.5 夏季出廠水泥溫度
夏季出廠水泥溫度過高，將導(dǎo)致混凝土入模溫度過高(例如超過35℃)，劣化混凝土的工作性，增加混凝土的坍落度損失，加速混凝土放熱，提高混凝土內(nèi)部溫升速率和溫度峰值，加大熱應(yīng)力，增加開裂風(fēng)險(xiǎn)。
