第二章　原材料的质量要求及其检验与控制

第一节　水泥

一、概述

水泥是混凝土不可缺少的重要组分之一,其与水拌合后成为的塑性浆体,既可在空气中硬化,又可在水中更好地硬化。《水泥的命名、定义和术语》(GB/T 4131—2014)定义水泥是一种细磨材料,是与水混合形成塑性浆体后,能在空气中水化硬化,并能在水中继续硬化保持强度和体积稳定性的无机水硬性胶凝材料。以硅酸盐水泥熟料、适量的石膏以及规定的混合材料制成的通用硅酸盐水泥,适用于大多数工业与民用建筑。

1.我国水泥标准的制订

水泥标准的制订、变化及其特点见表2-1。

表2-1　水泥标准的制订、变化及其特点

表2-1中三种不同强度检验方法即硬练法、GB 177法(俗称软练法)、ISO法的胶砂组成对比见表2-2。

表2-2　硬练法、GB 177法、ISO法的胶砂组成对比

水泥标号尾数数字的变化是因强度检验方法改变后,为确立新老强度对应关系和避免过渡时期二者混淆而采取的一种办法,但每一次强度检验方法的改变都使我国水泥强度提高了约一个等级。表2-3是1999年采用ISO强度检验方法后,水泥的强度等级与我国原水泥标号的对应关系。

表2-3　强度等级与我国原水泥标号的对应关系

2.分类

1984年制定了《水泥命名原则》(GB 4131—80),1997年修订为《水泥的命名、定义和术语》(GB/T 4131—1997),2014年再次进行修订。在《水泥的命名、定义和术语》(GB/T 4131—2014)中,水泥按用途和性能分为如下两类。

① 通用水泥　一般土木建筑工程通常采用的水泥,如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等。

② 特种水泥　具有特殊性能或用途的水泥,如铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、低热水泥、砌筑水泥、油井水泥等。

依据《通用硅酸盐水泥》GB 175—2007,通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。各品种水泥的组分和代号及强度等级见表2-4。

表2-4　通用硅酸盐水泥的组分和代号及强度等级

① 本组分材料为符合要求的活性混合材料,其中允许用不超过水泥质量8%且符合要求的非活性混合材料或不超过水泥质量5%且符合要求的窑灰代替。

② 本组分材料为符合GB/T 203和GB/T 18046的活性混合材料,其中允许用不超过水泥质量8%且符合要求的活性混合材料、非活性混合材料或窑灰中的任一种材料代替。

③ 本组分材料为符合GB/T 2847活性混合材料。

④ 本组分材料为符合GB/T 1596的活性混合材料。

⑤ 本组分材料为由两种(含)以上符合要求的活性混合材料或/和符合要求的非活性混合材料组成,其中允许用不超过水泥质量8%且符合要求的窑灰代替。掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。

注:1.活性混合材料应符合GB/T 203、GB/T 18046、GB/T 1596、GB/T 2847标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料。

2.非活性混合材料活性指标分别低于GB/T 203、GB/T 18046、GB/T 1596、GB/T 2847标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料;石灰石和砂岩,其中石灰石中的三氧化二铝含量(质量分数)应不大于2.5%。

3.窑灰:应符合JC/T 742的规定。

二、质量要求

依据标准《通用硅酸盐水泥》(GB 175),对水泥质量要求如下。

1.化学指标

通用硅酸盐水泥的化学性能应符合表2-5的规定(以质量分数计)。

表2-5　通用硅酸盐水泥的化学指标　　单位: %

① 如果水泥压蒸试验合格,则水泥中氧化镁的含量(质量分数)允许放宽至6.0%。

② 如果水泥氧化镁的含量(质量分数)大于6.0%时,需进行水泥压蒸安定性试验并合格。

③ 当有更低要求时,该指标由买卖双方确定。

2.物理指标

(1)强度

不同品种、不同强度等级的通用硅酸盐水泥,其不同龄期的强度应符合表2-6的规定。

表2-6　通用硅酸盐水泥不同龄期的强度

注:复合硅酸盐水泥无32.5强度等级。

(2)细度

硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示,其比表面积不小于300m2/kg;矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的细度以筛余表示,其80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。

(3)凝结时间

硅酸盐水泥初凝时间不小于45min,终凝时间不大于390min。

普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝时间不小于45min,终凝时间不大于600min。

(4)安定性

沸煮法合格。

3.碱含量

水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。若使用活性骨料,用户要求提供低碱水泥时,水泥中的碱含量应不大于0.60%或由买卖双方协商确定。

4.放射性

依据标准《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566),水泥的内、外照射指数限量均不超过1.0。

三、检验方法

(一) 执行标准

1.物理指标

(1)强度按《水泥胶砂强度检验方法》(GB/T 17671)进行。

(2)细度:比表面积按《水泥比表面积测定方法》(GB/T 8074)进行;筛余按《水泥细度检验方法筛析法》(GB/T 1345)进行。

(3)水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性按《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T 1346)进行,压蒸安定性按《水泥压蒸安定性试验方法》(GB/T 750)进行。

2.化学指标

不溶物、烧失量、氧化镁、三氧化硫、氯离子按《水泥化学分析方法》(GB/T 176)进行。

3.碱含量

碱含量按《水泥化学分析方法》(GB/T 176)进行。

4.放射性

内、外照射指数限量按《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566)进行。

(二) 试验条件及材料

1.试验条件

试验时试验室环境温度应为(20±2)℃,相对湿度不低于50%;

水泥试样、标准砂、拌合水及试模温度应为(20±2)℃;

水泥养护箱温度应为(20±1)℃,相对湿度不低于90%;

水泥养护池水温应为(20±1)℃。

2.试验材料

试验用水必须是洁净的饮用水,有争议时应以蒸馏水为准。砂用ISO标准砂。试验用水泥从取样至试验要在其试验环境保持24h以上。

(三) 标准稠度用水量测定

水泥标准稠度用水量的测定方法见表2-7。

表2-7　标准稠度用水量测定方法

注:1. 对于无试验经验或初次进行测定的水泥品种,为便于较快测得水泥标准稠度用水量,可先用代用法的不变用水量法测得标准稠度用水量,计算得出水泥标准稠度净浆所需的拌合用水,再用标准法测定标准稠度用水量。

2.有争议时以标准法为准。

(四) 凝结时间测定

水泥凝结时间的测定方法见表2-8。

表2-8　水泥凝结时间的测定方法

(五) 安定性测定

水泥沸煮安定性测定方法见表2-9,压蒸安定性测定方法见表2-10。

表2-9　水泥沸煮安定性测定方法

表2-10　水泥压蒸安定性测定方法

① 与资料来源一致,本节百分数计算结果数值为百分比的100倍。

(六) 水泥胶砂强度测定

水泥胶砂强度测定方法见表2-11。

表2-11　水泥胶砂强度测定方法

(七) 细度测定

水泥细度筛余量的测定方法见表2-12,比表面积测定方法见表2-13。

表2-12　水泥细度筛余量的测定方法

表2-13　水泥细度(比表面积) 测定方法

(八) 烧失量测定

水泥烧失量的测定方法见表2-14。

表2-14　水泥烧失量测定方法

(九) 不溶物测定

水泥中不溶物含量的测定方法(盐酸-氢氧化钠处理法)见表2-15。

表2-15　水泥中不溶物含量测定方法

(十) 三氧化硫测定

三氧化硫含量的测定方法分为基准法(硫酸钡重量法)和代用法,代用法又分为碘量法、离子交换法、铬酸钡分光光度法和库仑滴定法。表2-16所示为基准法。

表2-16　水泥中三氧化硫含量测定方法(基准法)

(十一) 氧化镁测定

氧化镁含量的测定方法分为基准法(原子吸收光谱法)和代用法(EDTA滴定差减法)。表2-17所示为基准法。

表2-17　水泥中氧化镁含量测定方法(基准法)

(十二) 碱含量测定

水泥的碱含量以Na2O+0.658K2O计算值表示,氧化钾和氧化钠的测定方法分为基准法(火焰光度法)和代用法(原子吸收光谱法)。表2-18所示为基准法。

表2-18　水泥的碱含量测定方法(基准法)

注:1.上述表2-14~表2-18的试样制备:采用四分法或缩分器将试样缩分至约100g,经80μm方孔筛筛析,用磁铁吸去筛余物中金属铁,将筛余物经过研磨后使其全部通过孔径为80μm方孔筛,充分混匀,装入试样瓶中,密封保存,供测定用(尽可能快速地进行试样制备,以防止吸潮)。

2.表2-14~表2-18测定结果保留小数点后两位;重复性限为绝对偏差,以质量分数表示。在重复性条件下(在同一试验室,由同一操作员使用相同设备,按相同的测试方法,在短时间内对同一被测对象相互独立进行的测试条件),采用表中方法分析同一试样时,两次分析结果之差应在所列的重复性限内。如超出重复性限,应在短时间内进行第三次测定,测定结果与前两次或任一次分析结果之差值符合重复性限规定时,则取其平均值;否则,应查找原因,重新按上述规定进行分析。

(十三) 氯离子测定

水泥氯离子含量测定方法分为基准法(硫氰酸铵容量法)和代用法(磷酸蒸馏-汞盐滴定法),见表2-19。因《水泥原料中氯离子的化学分析方法》(JC/T 420)已废止,凡是按此标准检验氯离子含量的均改为按《水泥化学分析方法》(GB/T 176)执行。

表2-19　水泥氯离子含量测定方法