0引言
目前针对水泥与外加剂的相容性评价，JC/T1083—2008《水泥与减水剂相容性试验方法》和GB/T8077—2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》均给出了基于水泥净浆的净浆流动度法，一直以来也被广泛应用于各水泥企业的生产控制中。而水泥在实际使用时，很少以净浆的形式直接应用，多用于制备成砂浆和混凝土后再用于工程中。由于净浆和砂浆、混凝土形成的悬浮体系不同，水泥与石子、砂等粗细骨料相比粒径几何尺寸存在较大差别，材料颗粒间内摩擦机制明显不同，摩擦力大小也不同，从而导致水泥净浆流动度和砂浆、混凝土的流变性能关联性不强，流动度检测结果与实际使用性能存在较大偏差，甚至出现相反的结果，不能有效指导水泥生产和工程应用。因此，探究一种更直接、关联性更强的水泥与外加剂相容性评价方法尤为重要。
1试验准备与方法
1.1试验原材料
（1）水泥：选取湖北区域9家不同水泥厂生产的P·O42.5水泥，符合GB175—2007的规定，分别记为A、B、C、D、E、F、G、H、I样品。水泥的物理性能检验结果见表1。
（2）粉煤灰：湖南常德石门县电厂Ⅱ级粉煤灰。
（3）砂：ISO标准砂，用于砂浆扩展度试验；黄砂，0～4.75mm连续级配河砂，细度模数2.7，用于混凝土扩展度试验。
（4）石子：湖南常德石门县某碎石厂生产的5～31.5mm连续级配碎石。
（5）外加剂：襄阳某外加剂厂生产的PC240聚羧酸型高性能减水剂，固含量10%，减水率25%。
1.2试验仪器
搅拌机：水泥净浆搅拌机，行星式水泥胶砂搅拌机，HJW-60型强制式混凝土搅拌机。电子秤：量程100kg，分度值1g；量程1kg，分度值0.01g。
截锥圆模：Φ70mm/Φ100mm×60mm。
玻璃板：Φ400mm×5mm。
游标卡尺：量程300mm，分度值0.1mm。
卷尺：量程200mm，分度值1cm。
不锈钢刮尺：30mm×200mm×2mm。
玻璃量筒：400mL。
坍落度筒、捣棒。
1.3试验方法
1.3.1净浆流动度法
参照GB/T8077—2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》中对水泥净浆流动度的试验要求，水灰比确定为0.29，外加剂掺量0.6%。称取87g水、300g水泥、1.8g外加剂，放入水泥净浆搅拌锅内按自动程序搅拌3min，搅拌好的水泥浆注入截锥圆模内，检测水泥净浆初始流动度，静置1h后检测其经时流动度。
1.3.2砂浆扩展度法
（1）按0.4水胶比、0.44胶砂比、1.2%外加剂掺量，称取240g水（含外加剂中水）、600g水泥、1350g标准砂、7.2g外加剂。
（2）将称取好的物料放入水泥胶砂搅拌锅内，按自动程序搅拌4min，用湿抹布将玻璃板和截锥圆模擦拭一遍，将搅拌好的砂浆迅速注入截锥圆模，检测水泥砂浆初始扩展度。
（3）将检测完的砂浆用刮尺刮至搅拌锅内，加盖润湿的抹布静置1h，用水泥胶砂搅拌机快搅20s，用步骤（2）的检测方法检测水泥砂浆的1h经时扩展度。
1.3.3混凝土扩展度法
按GB/T50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和GB8076—2008《混凝土外加剂》规定要求，进行混凝土的拌合（配合比见表2），并测试混凝土初始坍落度、扩展度和1h经时坍落度、扩展度。
2试验结果与讨论
9家水泥厂P·O42.5水泥净浆流动度、砂浆扩展度、混凝土扩展度试验结果见表3。
2.1水泥净浆流动度法与混凝土扩展度法相关性分析
2.1.1初始值相关性
水泥净浆初始流动度、砂浆初始扩展度、混凝土初始扩展度值见图1。
结合表3和图1可知，9种水泥样品净浆初始流动度值由大到小排序为：E＞H＞A＞D＞F＞B＞G＞I＞C；混凝土初始扩展度值由大到小排序为：H＞D＞C=E＞B＞A=I＞G＞F。净浆初始流动度最大的样品E，混凝土扩展度580mm，而最大值为600mm，显示水泥净浆流动度与混凝土扩展度没有显著相关关系；净浆初始流动度最小的样品C，混凝土扩展度值580mm，显示水泥净浆流动度与混凝土扩展度没有相关关系；混凝土扩展度最大的样品H，净浆初始流动度为次高值，显示水泥净浆流动度与混凝土扩展度有明显相关关系；混凝土扩展度最小的样品F，净浆初始流动度223mm，高于平均值203mm，显示净浆流动度与混凝土扩展度没有相关关系。
以水泥净浆初始流动度对混凝土初始扩展度做散点图，线性回归见图2。
由图2可知，净浆初始流动度与混凝土初始扩展度相关系数R2仅为0.0238。结合前文数据分析可知，水泥净浆初始流动度与混凝土初始扩展度没有明显相关关系。
2.1.2 1h经时值相关性
水泥净浆1h经时流动度、砂浆1h经时扩展度、混凝土1h经时扩展度值见图3。
9种水泥样品净浆1h经时流动度值由大到小排序为：E=H＞F＞D＞B＞G＞I＞A＞C；混凝土1h经时扩展度值由大到小排序为：C＞H＞E＞A=B＞I＞D=G＞F。净浆1h经时流动度最大的样品E，混凝土扩展度465mm，而最大值为495mm，显示水泥净浆流动度与混凝土扩展度没有显著相关关系；净浆1h经时流动度最小的样品C，混凝土扩展度最大，显示水泥净浆流动度与混凝土扩展度没有相关关系；混凝土扩展度最小的样品F，净浆1h经时流动度257mm，远高于平均值218mm，显示净浆流动度与混凝土扩展度没有相关关系。以水泥净浆1h经时流动度对混凝土1h经时扩展度做散点图，线性回归见图4。由图4可知，净浆1h经时流动度与混凝土1h经时扩展度相关系数R2仅为0.0044，表明水泥净浆1h经时流动度与混凝土1h经时扩展度没有相关关系。
2.2水泥砂浆扩展度法与混凝土扩展度法相关性分析
2.2.1初始值相关性
由表3和图1可以看到，9种水泥样品砂浆初始扩展度值由大到小排序为：H＞C＞A＞E＞D＞F＞G＞B＞I。砂浆初始扩展度最大的样品H，混凝土扩展度也为最大值，显示水泥砂浆扩展度与混凝土扩展度有显著相关关系；砂浆初始扩展度最小的样品I，混凝土扩展度值500mm，而最低值为480mm，显示水泥砂浆扩展度与混凝土扩展度没有明显相关关系；混凝土扩展度最小的样品F，砂浆初始流动度245mm，低于平均值256mm，与最小值210mm有较大差距，显示水泥砂浆扩展度与混凝土扩展度没有相关关系。以砂浆初始扩展度对混凝土初始扩展度做散点图，线性回归见图5。
由图5可知，砂浆初始扩展度与混凝土初始扩展度相关系数R2为0.4799，相关性一般，但明显优于水泥净浆的试验结果，相关性提升了20倍。
2.2.2 1h经时值相关性
由表3和图3可以看到，9种水泥样品砂浆1h经时扩展度值由大到小排序为：C＞A＞H＞E＞D＞B＞G＞F＞I。砂浆1h经时扩展度最大的样品C，混凝土扩展度也为最大值，显示水泥砂浆扩展度与混凝土扩展度有显著相关关系；砂浆1h经时扩展度最小的样品I，混凝土扩展度值290mm，低于平均值358mm，显示水泥砂浆扩展度与混凝土扩展度没有显著相关关系；混凝土1h经时扩展度最小的样品F，砂浆扩展度为次低值，显示水泥砂浆与混凝土扩展度有较明显相关关系。
以砂浆1h经时扩展度对混凝土1h经时扩展度做散点图，线性回归见图6。
由图6可知，砂浆1h经时扩展度与混凝土1h经时扩展度相关系数R2为0.6535，相关关系较好，同样明显优于水泥净浆的试验结果，相关性提升了近150倍。
2.3流体经时损失率相关性分析
水泥与外加剂具有较好相容性的表现，也体现在流体经过一段时间后仍能保持良好的工作性能，即研究水泥净浆、砂浆、混凝土流变性的经时损失率很关键。对各形态流体1h的经时损失率由大到小进行排序，净浆为C＞A＞I＞F＞G＞D＞H＞E＞B，砂浆为F＞G＞I＞D＞B＞E＞H＞A＞C，混凝土为F＞D＞G＞I＞B＞A＞H＞E＞C。
2.3.1净浆流动度经时损失率与混凝土扩展度经时损失率相关性
由净浆流动度1h经时损失率和混凝土扩展度1h经时损失率排序可知，净浆流动度损失率最大的样品C，混凝土扩展度损失率最小，其他水泥样品的净浆流动度和混凝土扩展度损失率差异也较大，表明净浆流动度1h经时损失率与混凝土扩展度1h经时损失率无相关关系。以净浆流动度1h经时损失率对混凝土扩展度1h经时损失率做散点图，线性回归见图7。相关系数R2为0.0735，同样表明净浆流动度1h经时损失率与混凝土扩展度1h经时损失率无相关关系。
2.3.2砂浆扩展度经时损失率与混凝土扩展度经时损失率相关性
由砂浆扩展度1h经时损失率和混凝土扩展度1h经时损失率排序可知，砂浆扩展度损失率最大的样品F，混凝土扩展度损失率也最大；砂浆扩展度损失率最小的样品C，混凝土扩展度损失率也最小；其他水泥样品的砂浆扩展度损失率和混凝土扩展度损失率排序也较一致，表明砂浆扩展度1h经时损失率与混凝土扩展度1h经时损失率有显著相关关系。以砂浆扩展度1h经时损失率对混凝土扩展度1h经时损失率做散点图，如图8所示，相关系数R2为0.7523，表明砂浆扩展度1h经时损失率与混凝土扩展度1h经时损失率有很好的相关关系。
3结论
（1）水泥净浆初始流动度、1h经时流动度、流动度1h经时损失率与相应的混凝土扩展度性能间没有明显的相关关系，目前普遍采用的水泥净浆流动度法检测水泥与外加剂相容性的结果，在混凝土工程应用中仅能作为参考，没有明显的实际指导意义。
（2）水泥砂浆初始扩展度、1h经时扩展度、扩展度1h经时损失率与相应的混凝土扩展度性能间均显示出较好的相关关系，特别是砂浆扩展度1h经时损失率，明显优于水泥净浆的试验结果，相关性均有大幅提升，可作为评判水泥与外加剂相容性的一种便捷方式。
（3）相比于水泥净浆流动度法，砂浆扩展度法检验水泥与外加剂相容性，与混凝土的实际应用情况相关性更强，对于不具备混凝土坍落度法检测条件的水泥和外加剂生产企业，可采用砂浆扩展度法进行产品性能日常检测。（来源：《水泥》2019.09）