0引言
目前針對水泥與外加劑的相容性評價(jià)，JC/T1083—2008《水泥與減水劑相容性試驗方法》和GB/T8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》均給出了基于水泥凈漿的凈漿流動(dòng)度法，一直以來(lái)也被廣泛應用于各水泥企業(yè)的生產(chǎn)控制中。而水泥在實(shí)際使用時(shí)，很少以?xún)魸{的形式直接應用，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、砂等粗細骨料相比粒徑幾何尺寸存在較大差別，材料顆粒間內摩擦機制明顯不同，摩擦力大小也不同，從而導致水泥凈漿流動(dòng)度和砂漿、混凝土的流變性能關(guān)聯(lián)性不強，流動(dòng)度檢測結果與實(shí)際使用性能存在較大偏差，甚至出現相反的結果，不能有效指導水泥生產(chǎn)和工程應用。因此，探究一種更直接、關(guān)聯(lián)性更強的水泥與外加劑相容性評價(jià)方法尤為重要。
1試驗準備與方法
1.1試驗原材料
（1）水泥：選取湖北區域9家不同水泥廠(chǎng)生產(chǎn)的P·O42.5水泥，符合GB175—2007的規定，分別記為A、B、C、D、E、F、G、H、I樣品。水泥的物理性能檢驗結果見(jiàn)表1。
（2）粉煤灰：湖南常德石門(mén)縣電廠(chǎng)Ⅱ級粉煤灰。
（3）砂：ISO標準砂，用于砂漿擴展度試驗；黃砂，0～4.75mm連續級配河砂，細度模數2.7，用于混凝土擴展度試驗。
（4）石子：湖南常德石門(mén)縣某碎石廠(chǎng)生產(chǎn)的5～31.5mm連續級配碎石。
（5）外加劑：襄陽(yáng)某外加劑廠(chǎng)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試驗儀器
攪拌機：水泥凈漿攪拌機，行星式水泥膠砂攪拌機，HJW-60型強制式混凝土攪拌機。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)性試驗方法》中對水泥凈漿流動(dòng)度的試驗要求，水灰比確定為0.29，外加劑摻量0.6%。稱(chēng)取87g水、300g水泥、1.8g外加劑，放入水泥凈漿攪拌鍋內按自動(dòng)程序攪拌3min，攪拌好的水泥漿注入截錐圓模內，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砂漿擴展度法
（1）按0.4水膠比、0.44膠砂比、1.2%外加劑摻量，稱(chēng)取240g水（含外加劑中水）、600g水泥、1350g標準砂、7.2g外加劑。
（2）將稱(chēng)取好的物料放入水泥膠砂攪拌鍋內，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展度。
（3）將檢測完的砂漿用刮尺刮至攪拌鍋內，加蓋潤濕的抹布靜置1h，用水泥膠砂攪拌機快攪20s，用步驟（2）的檢測方法檢測水泥砂漿的1h經(jīng)時(shí)擴展度。
1.3.3混凝土擴展度法
按GB/T50080《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》和GB8076—2008《混凝土外加劑》規定要求，進(jìn)行混凝土的拌合（配合比見(jiàn)表2），并測試混凝土初始坍落度、擴展度和1h經(jīng)時(shí)坍落度、擴展度。
2試驗結果與討論
9家水泥廠(chǎng)P·O42.5水泥凈漿流動(dòng)度、砂漿擴展度、混凝土擴展度試驗結果見(jiàn)表3。
2.1水泥凈漿流動(dòng)度法與混凝土擴展度法相關(guān)性分析
2.1.1初始值相關(guān)性
水泥凈漿初始流動(dòng)度、砂漿初始擴展度、混凝土初始擴展度值見(jiàn)圖1。
結合表3和圖1可知，9種水泥樣品凈漿初始流動(dòng)度值由大到小排序為：E＞H＞A＞D＞F＞B＞G＞I＞C；混凝土初始擴展度值由大到小排序為：H＞D＞C=E＞B＞A=I＞G＞F。凈漿初始流動(dòng)度最大的樣品E，混凝土擴展度580mm，而最大值為600mm，顯示水泥凈漿流動(dòng)度與混凝土擴展度沒(méi)有顯著(zhù)相關(guān)關(guān)系；凈漿初始流動(dòng)度最小的樣品C，混凝土擴展度值580mm，顯示水泥凈漿流動(dòng)度與混凝土擴展度沒(méi)有相關(guān)關(guān)系；混凝土擴展度最大的樣品H，凈漿初始流動(dòng)度為次高值，顯示水泥凈漿流動(dòng)度與混凝土擴展度有明顯相關(guān)關(guān)系；混凝土擴展度最小的樣品F，凈漿初始流動(dòng)度223mm，高于平均值203mm，顯示凈漿流動(dòng)度與混凝土擴展度沒(méi)有相關(guān)關(guān)系。
以水泥凈漿初始流動(dòng)度對混凝土初始擴展度做散點(diǎn)圖，線(xiàn)性回歸見(jiàn)圖2。
由圖2可知，凈漿初始流動(dòng)度與混凝土初始擴展度相關(guān)系數R2僅為0.0238。結合前文數據分析可知，水泥凈漿初始流動(dòng)度與混凝土初始擴展度沒(méi)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)擴展度、混凝土1h經(jīng)時(shí)擴展度值見(jiàn)圖3。
9種水泥樣品凈漿1h經(jīng)時(shí)流動(dòng)度值由大到小排序為：E=H＞F＞D＞B＞G＞I＞A＞C；混凝土1h經(jīng)時(shí)擴展度值由大到小排序為：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，混凝土擴展度465mm，而最大值為495mm，顯示水泥凈漿流動(dòng)度與混凝土擴展度沒(méi)有顯著(zhù)相關(guān)關(guān)系；凈漿1h經(jīng)時(shí)流動(dòng)度最小的樣品C，混凝土擴展度最大，顯示水泥凈漿流動(dòng)度與混凝土擴展度沒(méi)有相關(guān)關(guān)系；混凝土擴展度最小的樣品F，凈漿1h經(jīng)時(shí)流動(dòng)度257mm，遠高于平均值218mm，顯示凈漿流動(dòng)度與混凝土擴展度沒(méi)有相關(guān)關(guān)系。以水泥凈漿1h經(jīng)時(shí)流動(dòng)度對混凝土1h經(jīng)時(shí)擴展度做散點(diǎn)圖，線(xiàn)性回歸見(jiàn)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)擴展度相關(guān)系數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)擴展度沒(méi)有相關(guān)關(guān)系。
2.2水泥砂漿擴展度法與混凝土擴展度法相關(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展度值由大到小排序為：H＞C＞A＞E＞D＞F＞G＞B＞I。砂漿初始擴展度最大的樣品H，混凝土擴展度也為最大值，顯示水泥砂漿擴展度與混凝土擴展度有顯著(zhù)相關(guān)關(guān)系；砂漿初始擴展度最小的樣品I，混凝土擴展度值500mm，而最低值為480mm，顯示水泥砂漿擴展度與混凝土擴展度沒(méi)有明顯相關(guān)關(guān)系；混凝土擴展度最小的樣品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，顯示水泥砂漿擴展度與混凝土擴展度沒(méi)有相關(guān)關(guān)系。以砂漿初始擴展度對混凝土初始擴展度做散點(diǎn)圖，線(xiàn)性回歸見(jiàn)圖5。
由圖5可知，砂漿初始擴展度與混凝土初始擴展度相關(guān)系數R2為0.4799，相關(guān)性一般，但明顯優(yōu)于水泥凈漿的試驗結果，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)擴展度值由大到小排序為：C＞A＞H＞E＞D＞B＞G＞F＞I。砂漿1h經(jīng)時(shí)擴展度最大的樣品C，混凝土擴展度也為最大值，顯示水泥砂漿擴展度與混凝土擴展度有顯著(zhù)相關(guān)關(guān)系；砂漿1h經(jīng)時(shí)擴展度最小的樣品I，混凝土擴展度值290mm，低于平均值358mm，顯示水泥砂漿擴展度與混凝土擴展度沒(méi)有顯著(zhù)相關(guān)關(guān)系；混凝土1h經(jīng)時(shí)擴展度最小的樣品F，砂漿擴展度為次低值，顯示水泥砂漿與混凝土擴展度有較明顯相關(guān)關(guān)系。
以砂漿1h經(jīng)時(shí)擴展度對混凝土1h經(jīng)時(shí)擴展度做散點(diǎn)圖，線(xiàn)性回歸見(jiàn)圖6。
由圖6可知，砂漿1h經(jīng)時(shí)擴展度與混凝土1h經(jīng)時(shí)擴展度相關(guān)系數R2為0.6535，相關(guān)關(guān)系較好，同樣明顯優(yōu)于水泥凈漿的試驗結果，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，也體現在流體經(jīng)過(guò)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)損失率與混凝土擴展度1h經(jīng)時(shí)損失率無(wú)相關(guān)關(guān)系。以?xún)魸{流動(dòng)度1h經(jīng)時(shí)損失率對混凝土擴展度1h經(jīng)時(shí)損失率做散點(diǎn)圖，線(xiàn)性回歸見(jiàn)圖7。相關(guān)系數R2為0.0735，同樣表明凈漿流動(dòng)度1h經(jīng)時(shí)損失率與混凝土擴展度1h經(jīng)時(shí)損失率無(wú)相關(guān)關(guān)系。
2.3.2砂漿擴展度經(jīng)時(shí)損失率與混凝土擴展度經(jīng)時(shí)損失率相關(guān)性
由砂漿擴展度1h經(jīng)時(shí)損失率和混凝土擴展度1h經(jīng)時(shí)損失率排序可知，砂漿擴展度損失率最大的樣品F，混凝土擴展度損失率也最大；砂漿擴展度損失率最小的樣品C，混凝土擴展度損失率也最??；其他水泥樣品的砂漿擴展度損失率和混凝土擴展度損失率排序也較一致，表明砂漿擴展度1h經(jīng)時(shí)損失率與混凝土擴展度1h經(jīng)時(shí)損失率有顯著(zhù)相關(guān)關(guān)系。以砂漿擴展度1h經(jīng)時(shí)損失率對混凝土擴展度1h經(jīng)時(shí)損失率做散點(diǎn)圖，如圖8所示，相關(guān)系數R2為0.7523，表明砂漿擴展度1h經(jīng)時(shí)損失率與混凝土擴展度1h經(jīng)時(shí)損失率有很好的相關(guān)關(guān)系。
3結論
（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)損失率與相應的混凝土擴展度性能間沒(méi)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果，在混凝土工程應用中僅能作為參考，沒(méi)有明顯的實(shí)際指導意義。
（2）水泥砂漿初始擴展度、1h經(jīng)時(shí)擴展度、擴展度1h經(jīng)時(shí)損失率與相應的混凝土擴展度性能間均顯示出較好的相關(guān)關(guān)系，特別是砂漿擴展度1h經(jīng)時(shí)損失率，明顯優(yōu)于水泥凈漿的試驗結果，相關(guān)性均有大幅提升，可作為評判水泥與外加劑相容性的一種便捷方式。
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