水泥對礦渣粉活性指數檢測結果的影響研究

梅立全

(唐山曹妃甸盾石新型建材有限公司，河北 唐山 063200)

0 前 言

在建筑施工過程中，水泥是至關重要的施工材料。在水泥中摻加礦渣粉能夠提高水泥比表面積，對提高水泥的耐腐蝕性能、降低水泥標準稠度用水量以及水泥水化熱有重要作用。但是在摻加礦渣粉時，不同的礦渣粉質量會對水泥的性能產生影響，特別是對水泥28 d強度產生的影響相對較大。因此，對礦渣粉質量和摻加量都有明確的規定。在日常施工過程中，需要加強礦渣粉活性指數檢驗，這是對礦渣粉性能進行準確判斷的重要參數。同一礦渣粉樣品在使用過程中選擇的水泥不同，活性指數也存在較大差距。在礦渣粉應用過程中，不同的檢驗機構使用的對比水泥具有較大差別，在檢驗過程中可能會出現同一礦渣粉樣品活性指數檢驗數據差距較大的情況，甚至可能被判定為不合格，直接影響礦渣粉的應用效益。為了對礦渣粉的具體運用情況進行準確了解，需要通過對比水泥選用，掌握不同水泥對礦渣粉活性指數檢測結果產生的具體影響，并根據礦渣粉活性指數合格標準提出水泥的選用建議[1]。

1 試驗分析

1.1 試驗材料

在分析水泥對礦渣粉活性指數檢測結果產生的影響時，需要開展有效的試驗工作。為了保證試驗作業順利進行，需要加強試驗材料準備。在實際試驗過程中需要準備的原材料主要包括以下內容：①礦渣粉，在試驗過程中使用的礦渣粉主要包括兩組：第1組為不同礦渣粉生產廠家的產品(K1、K2、K3、K4)；第2組為同一廠家生產的不同批次的礦渣粉(K1-1、K1-2、K1-3、K1-4、K1-5、K1-6；K2-1與K2-2)；②對比水泥，在試驗過程中采取的水泥包括不同生產廠家的水泥以及相同品種相同強度等級但生產批次不同的水泥。試驗中不同生產廠家對比水泥的標號、物理性能和化學成分見表1。

表1 試驗中不同生產廠家水泥標號與物理性能、化學成分表

1.2 試驗方法

在試驗過程中需要嚴格根據相應的規范標準開展檢測作業，其中對礦渣粉活性指數進行檢測時，要按照《用于水泥、砂漿和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》(GB/T 18046—2017)標準附錄A完成檢測作業。而對水泥膠砂強度進行檢測時，要按照《水泥膠砂強度試驗》(GB/T 17671—1999)標準進行檢測作業[2]。

2 試驗結果

根據相應的試驗操作要求完成檢測作業后，需要對對比水泥對礦渣粉活性指數檢測結果產生的影響進行深入探討。與其他輔助性膠凝材料相比，礦渣粉的活性更強，是多種混合材料和摻合料中能夠利用等量取代水泥的重要建筑材料，可以對礦渣粉的活性指數進行有效檢測。從而對礦渣粉的質量好壞進行科學判斷。尤其是早期3 d和7 d礦渣粉的活性檢測結果至關重要。但是在實際檢測過程中7 d活性指數達標的礦渣粉可能會被使用單位或者檢測單位判斷為不合格，會出現降級使用或者降級出檢測報告。而不同企業和用戶使用的基準水泥存在一定差異，會導致同一礦渣粉的活性檢測結果出現較大差距，很容易產生質量糾紛。因此，需要對不同水泥的具體影響準確掌握。

2.1 不同水泥廠水泥對礦渣粉活性指數檢測結果的影響

在對不同生產廠家生產的水泥對礦渣粉活性指數檢測結果產生的影響進行分析時，需要確定不同批次的水泥作為對比水泥開展礦渣粉活性指數檢測試驗作業。在第一次試驗中使用的水泥標號為：A-1、A-2、A-3、C、D-1、D-2；使用的礦渣粉標號為：K3、K4、K1-1、K1-2、K1-3、K1-4、K2-1與K2-2。獲取的檢測結果主要包括以下內容。

1)將A-1、A-2、A-3作為對比水泥后，對4家礦渣粉廠使用的8個礦渣粉樣品進行檢測分析，發現3 d活性指數為56%～79%，而7 d礦渣粉的活性指數達到72%～100%，28 d礦渣粉的活性指數在101%～120%。這三個齡期的礦渣粉活性指數都處于正常水平范圍內。

2)將C、D水泥生產廠家的水泥作為對比水泥進行礦渣粉活性指數檢測試驗時，發現3 d礦渣粉活性指數比A水泥生產廠家使用的水泥檢測結果更高，平均高17%左右；28 d礦渣粉活性指數檢測結果比A水泥生產廠家水泥的礦渣粉活性指數檢測值更低，平均為15.67%；7 d礦渣粉活性指數檢測值中，有2組比A廠家水泥檢測結果更低，其余都比A廠家水泥檢測結果高，平均高出8.5%。D-1水泥檢測的28 d活性指數平均值僅為84.5%，比A廠家檢測獲取的平均值104.5%低20%左右；而D-2水泥檢測的3 d活性指數達到92%，比A廠家水泥檢測的平均值70.3%高21.7%。利用C、D水泥生產廠作為對比水泥對礦渣粉活性指數檢測結果產生的影響進行分析可以發現，3 d、28 d活性指數檢測值與常規水平的差距相對較大。

3)將A-1、C作為對比水泥分析礦渣粉活性指數，在此次試驗過程中使用的礦渣粉各項指標都能夠滿足《用于水泥、砂漿和混凝土中的粒化高爐砂渣粉》(GB/T 18046—2017)標準附錄A中對對比水泥的各種要求。對試驗數據進行分析發現與A廠家水泥相比，C、D廠家生產的水泥在不同齡期強度都存在偏高或偏低的趨勢，并且對礦渣粉活性指數進行檢測發現具有相同的變化趨勢。3 d礦渣粉活性指數檢測值都相對較高；28 d礦渣粉活性檢測結果偏低；7 d礦渣粉活性指數檢測值相對較高，但是差距相對較小。

4)將A-2、A-3、D-1、D-2作為對比水泥分析礦渣粉的活性指數變化情況。發現發加入礦渣粉后，D-1、D-2的2 d強度和7天強度都比A-2、A-3的3 d強度和7 d強度更高，主要是因為水泥生產廠使用的水泥在生產過程中本身加入的混合材料比較多，早期強度比較低。而混合材料與水泥共同粉磨后，礦渣等混合材料顆粒相對較粗，加入礦渣粉后，比較細的礦渣粉顆粒可以填充水泥中粗顆粒的孔隙，對提高水泥的密實度有積極幫助，從而提高水泥早期強度。而檢測出來的礦渣粉早期活性水平也相對較高，但是這種檢測結果為一種假象。除此之外，在試驗過程中，按照1∶1的比例加入礦渣粉后，混合物中的熟料含量相對較低，水化反應產生的Ca(OH)2含量比較少，不能激發大量礦渣粉活性。再加上熟料量比較少會導致水泥后期強度降低。因此，水泥后期強度等級比較低，并且檢驗的礦渣粉后期活性值也相對較低[3]。

2.2 不同批次水泥對礦渣粉活性指數檢測結果的影響

將不同水泥生產廠家不同批次水泥作為對比水泥時，分析礦渣粉活性指數檢測結果，可以掌握不同水泥對礦渣粉活性指數檢測結果的具體影響。在實際分析時，主要研究A-4、B-1、B-2、B-3水泥對礦渣粉活性指數檢測結果產生的影響進行對比分析，可以獲取以下檢測結果。

1)將B-1和B-2水泥作為對比水泥對相同礦渣粉樣品進行檢驗，發現3 d、7 d、28 d齡期的礦渣粉活性指數檢測值具有一定的差距。其中7 d活性指數檢測值差距比較大，相差9.3%左右；28 d活性指數的差距相對較小，為6.7%。同一生產廠家的不同批次水泥本身具有一定差別，將其作為對比水泥會對礦渣粉活性指數檢驗結果產生直接影響。

2)將A-4水泥和B-3水泥作為對比水泥分析礦渣粉樣品的活性指數。可以發現3 d、7 d、28 d齡期的礦渣粉活性指數檢測值的差距也相對較大。其中28 d礦渣粉活性指數的差距最大為18.3%；7 d活性指數差別比較小，為12.3%；3 d礦渣粉活性指數差別為15.2%。表明不同生產廠家水泥本身具有較大差別，而將其作為對比水泥會導致同一礦渣粉樣品的活性指數產生較大差異。

3 基于礦渣粉活性指數檢測結果對水泥進行選擇

在全面掌握對比水泥差距對礦渣粉活性指數檢測結果產生的影響后，需要對對比水泥進行科學選擇。這樣才能夠盡可能減少生產單位、使用單位以及檢測單位在檢測過程中水泥不同而產生的結果差距。目前，在水泥混合材料和混凝土摻合料應用過程中種類比較多，而不同種類的產品都有獨立的標準，在相應的標準中對比水泥的性能要求存在較大差異。即使是同一種水泥產品在不同標準下，水泥的性能要求也有一定差距。因此，需要根據礦渣粉活性指數檢測工作的具體要求對水泥進行科學選擇。要加強水泥性能指標控制工作，才能夠確保礦渣粉活性指數檢測試驗順利進行。

3.1 科學選擇水泥種類

在對比水泥選擇過程中，需要確定水泥的具體種類。對礦渣粉活性指數進行檢測時，選擇的對比水泥強度等級必須保持在42.5 MPa或者更高強度等級，熟料含量的占比要維持在95%～100%。一般情況下，需要利用沒有摻加混合材料的純硅酸鹽水泥進行檢測，可以在一定程度上確保礦渣粉活性指數檢測結果的可靠性。在我國對礦渣粉活性指數檢測過程中的對比水泥進行選擇時，主要是以P·O 42.5硅酸鹽水泥為主，也可以利用其他普通硅酸鹽水泥進行檢測。一般作為檢測試驗的水泥混合材料和混凝土摻合料比較低，可以在極大程度上降低水泥中混合材料對檢測結果產生的不良干擾。

3.2 合理控制水泥強度

水泥強度等級也會對礦渣粉活性指數檢測結果產生一定影響，并且對礦渣粉活性指數檢測結果產生的影響比較直接和明顯。因此，在礦渣粉活性指數檢測試驗過程中，需要加強對比水泥強度控制工作。一般要根據我國相關規定中對比水泥強度范圍對水泥的強度波動范圍進行嚴格控制。通常對比水泥的3 d強度要控制在30～35 MPa、7 d強度等級要控制在40～45 MPa、28 d強度必須控制在50～55 MPa。

3.3 科學管理水泥細度

在礦渣粉活性指數檢測過程中，對水泥細度進行合理控制也是提高檢測結果可靠性的重要措施。在我國礦渣粉活性指數檢測標準中，水泥比表面積的規定已經由300～420 m2/kg調整為350～400 m2/kg。主要考慮的是水泥比表面積對活性指數檢測結果產生的影響。要盡可能縮小水泥比表面積的范圍，一般情況下，對比水泥的比表面積控制難度相對較低，可以通過比表面積控制工作，降低對比水泥差距對礦渣粉活性指數檢測結果產生的影響。一般情況下，在對比水泥細度控制過程中，要保證其比表面積為(350±10)m2/kg。

3.4 對比水泥中不同元素含量控制

除了對水泥各項性能指標進行控制外，還需要注意對對比水泥中SO3、C3A、C3S、fCaO等含量進行嚴格控制。在我國礦渣粉活性指數檢測過程中，相應的規范中對對比水泥各項元素含量控制范圍為：SO3含量控制在2.3%～2.8%；C3A含量要保持在6%～8%；C3S的含量要控制在55%～60%；fCaO的含量為1.2%以下。在實際控制過程中不同水泥用戶與質量檢測單位最好使用特定的對比水泥，同時對對比水泥性能進行定期監測，可以準確掌握隨著儲存時間不斷變化，水泥性能產生的變化。如果水泥性能指標超出規定范圍，需要及時更換水泥。通常每三個月更換一次水泥。這樣可以在最大程度上降低對比水泥對礦渣粉活性指數檢測結果產生的不良影響，確保可以準確判定礦渣粉質量與性能。

3.5 對比水泥堿含量控制

在對比水泥中的堿含量也會對水泥混合材料和混凝土摻合料的活性指數產生一定影響。目前，在國內外的相關標準中，對水泥中堿含量都有嚴格的規定。特別是美國的相關標準中對對比水泥中堿含量的規定范圍最小。為了保證礦渣粉活性指數檢測結果的可靠性，在我國開展檢測試驗時，需要將對比水泥的堿含量控制在0.5%～0.9%。否則可能會導致礦渣粉活性檢測結果之間的差距比較大，影響礦渣粉質量判斷的可靠性。

4 結 論

通過有效的試驗分析可以了解不同水泥生產廠家的水泥、相同生產廠家不同批次的水泥都會對礦渣粉活性指數檢測結果產生一定影響。雖然在研究過程中將不同生產廠家的水泥作為對比水泥時，礦渣粉活性指數檢測結果仍然在相關標準范圍內，但是檢測結果的差距相對較大，不能正確反映礦渣粉活性的具體情況。因此，在對礦渣粉活性指數進行檢測時，最好選擇混合材料摻量相對較低的水泥作為對比水泥，可以防止質量糾紛。

為了對礦渣粉的具體質量進行全面掌握，需要分析礦渣粉的具體性能。以此為基礎，要從不同角度出發對水泥進行科學選擇，提高礦渣粉活性指數檢測的可靠性。在對水泥進行選擇時，一般要從水泥種類、水泥強度、水泥細度、水泥中SO3等含量、水泥堿含量等不同角度出發，保證對比水泥選擇的合理性，提高礦渣粉活性指數檢測結果的準確性，從而準確確定混凝土配制中礦渣粉的摻用量，提高建筑材料的整體質量。

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