技术 | 水泥组分含量与掺量试验对比

引言

在《通用硅酸盐水泥》GB175-2020中，水泥组分的定量测定将按GB/T12960-2019《水泥组分的定量测定》要求成为强制性检测项目。目前，各水泥生产企业均已按国标要求进行组分分析仪的购置，但由于检验过程中涉及的不确定因素较多，大多数公司还未真正开展组分定量测定的工作。新版《通用硅酸盐水泥》标准即将发布，为确保质量红线，生产企业必须提前对水泥组分定量测定的方法进行系统研究，并对测定方法的精确度进行确认，以保证出厂产品的组分符合产品标准规定，且在第三方验证和监管时不出现质量争议。因此需要对GB/T 12960-2019《水泥组分的定量测定》中提出的组分检测方法进行深度试验室研究和生产验证。

粉煤灰、矿渣、石膏组分的含量依据GB/T12960 -2019《水泥组分的定量测定》方法进行测试，石灰石组分的含量依据GB/T12960-2019《水泥组分的定量测定》方法一碱石棉吸收称量法进行测试。

2.1 玻璃砂芯漏斗的要求和处理

(1)玻璃砂芯漏斗：直径35~60mm，型号G4(平均孔径3~4μm)。

(2)恒量的玻璃砂芯漏斗是预先处理好的，即每次使用前先用毛刷和水洗涤干净，并分别用热的盐酸(1+5)和水抽滤洗涤干净。然后在105℃±5℃干燥箱中烘干至恒量，在干燥器中冷却至室温并称量。

(3)用硝酸溶液选择溶解后不溶渣含量后的砂芯漏斗和用EDTA溶液选择溶解不溶渣含量后的砂芯漏斗，一定要分开使用。因为硝酸溶液选择溶解时会溶解未洗净的EDTA溶液选择溶解不溶渣残渣，导致硝酸溶液选择溶解后不溶渣含量结果偏低。

(4)过滤不溶渣速度慢，洗涤不溶渣不干净，使测定结果偏高。

过滤速度慢的原因：1)洗涤玻璃砂芯漏斗不干净。2)抽气泵的抽力不够，可能漏气。

(5)过滤不溶渣速度较快，导致部分不溶渣溶解，使测定结果偏低。

(6)玻璃砂芯漏斗在干燥器中冷却至室温，称量。应注意玻璃砂芯漏斗的冷却时间和在天平上的放置位置。

2.2 用硝酸溶液选择溶解后不溶渣含量的测定

(1)加入50mL20℃±2℃硝酸(1+5)前，加人80mL，水，搅拌5min，使试料完全分散，以防止试样结块。

(2)加入50mL20℃±2℃硝酸(1+5)前，试样水溶液中不得带人任何酸，以防止试样结块或析出硅酸。所以去离子水和硝酸(1+5)的量筒(杯)要分开使用，不得混用。

(3)试样用水分散完全后加酸分解，加酸时从仪器水槽中取出烧杯。

(4)选择溶解时试验溶液温度控制在20℃±2℃。高于20℃土2℃，使不溶渣的溶解量偏大；低于20℃士2℃，选择溶解不完全。

(5)将不溶渣全部转移至玻璃砂芯漏斗上，用水洗涤不溶渣6~7次，再用乙醇洗涤2次(每次洗涤液10mL左右，洗绦液总量80~100mL)。过滤时等上次洗涤液漏完后再洗涤下次。过滤必须迅速，如果过滤时间超过20min(包括洗涤)，应重做该试验。

(6)搅拌子的选用。应用水泥组分专用搅拌子，不能用带磁力搅拌子，过滤时用镊子取出搅拌子，洗涤至不溶渣转移完全。

(7)对于掺加了粉煤灰细度较细的水泥，应在玻璃砂芯漏斗内垫入一张滤纸片，防止不溶渣太细，通过玻璃砂芯漏斗直接渗入到溶液中，造成水泥中粉煤灰的测定成分偏低。

2.3 用EDTA溶液选择溶解后不溶渣含量的测定

(1)测定前按照笔试酸度计的使用规程，分别用磷酸盐pH标准缓冲溶液(pH6.86)与硼酸盐pH标准缓冲溶液(PH9.18)校准酸度计。

(2)溶液的起始pH为11.60±0.05。在酸度计指示下用氢氧化钠溶液调整溶液的pH至11.60±0.05。溶液的起始pH 值低于11.60士0.05，熟料、石膏等组分溶解不完全，使测定结果偏高；溶液的起始pH值高于11.60士0.05，使矿渣的溶解量偏大，使测定结果偏低。调好pH值后不应久放，应立即实验，防止实验室酸度对溶液pH值产生影响。

(3)用水洗涤不溶渣7~8次，用乙醇洗涤2次(每次洗涤液10mL左右，洗涤液总量100~120mL)。过滤时等上次洗涤液漏完后再洗涤下次。过滤必须迅速，如果过滤时间超过30min(包括洗涤)，应重做该试验。

(4)在105℃±5℃干燥箱中烘干不溶渣时，烘干温度或烘干时间不够，没有将水分完全除去，导致结果偏高。

2.4 碱石棉吸收称量法二氧化碳的测定

碱石棉吸收称量法测定水泥试样中二氧化碳含量，用磷酸分解试样，碳酸盐分解释放出的二氧化碳由不含二氧化碳的气流带入一系列的吸收管(瓶)，首先用浓硫酸除去气流中的水分，再用吸附有硫酸铜的固体颗粒除去气流中的硫化氢。经过净化的气流通过两个可以称量的U形管11和12，内各装3/4二氧化碳吸收剂和1/4水分吸收剂。对气体流向而言，二氧化碳吸收剂装在水分吸收剂之前。气流中的二氧化碳用碱石棉定量吸收后称量。

(1)冷凝管：分液漏斗上方硅胶管内有水珠，可在实验完毕后，用手弹管壁，防止水分积聚太多，影响下一个实验。实验中应注意防止水珠流入反应瓶，引起倒吸，造成结果偏低。

(2)U形管及干燥塔磨口处应用滤纸擦干净，涂以少量薄层凡士林，保证密封效果。凡士林不要漏在U形管表面上，避免U形管的质量发生变化。U11、U12管上方不应放脱脂棉(必要时放一薄层)，以防堵塞C02气体流入，造成结果不稳定。

(3)电炉切勿剧烈加热。加热调节至30%~50%即可，切勿调节加热至100%，一般控制在4~6min加热至液体至沸。

1)防止因剧烈加热，导致溶液产生倒吸现象；

2)防止温度控制太低，在此规定时间内未加热至沸，导致试样分解不完全，造成测定结果偏低。

(4)磷酸切勿全部注入反应瓶中，应留少许磷酸在漏斗中起液封作用，关闭活塞。切勿将磷酸或反应瓶内的溶液洒入电炉中，防止电炉丝损坏，造成反应瓶内溶液受热不均匀。

(5)实验中若无气泡或者达不到每秒3~5个气泡，应检查是否漏气。先将U13管与U9管连接，若气泡正常则继续检查U13管与U10管、U13管与U11管、U13管与U12管，直至气泡正常为止，并按要求更换相应U型管内药品。

3.1 标样验证

试验前按照上述试验方法对GSB08-2044-2016普通水泥混合材料含量标准样品进行试验，计算结果统计在表1中。

3.2 试验设备和原材料

(1)试验设备：SMφ500mm×500mm试验小磨；

(2)试验原材料：唐山冀东水泥股份有限公司唐山分公司熟料库内存储熟料(入磨熟料)、水泥磨用石灰石、外购矿粉(九江)、水泥磨用脱硫石膏。各化学成分见表2。

3.3 试验配比

根据目前公司水泥产品实际生产情况，调整熟料和矿粉配比(其他物料配比不变)进行1#、2#、3#、4#小磨试验。各原材料实际掺量见表3。

3.4 试验指标要求

将磨制出的每组水泥样品，采用缩分器将试样缩分至约100g，经150μm方孔筛筛析后，将筛余物经过研磨后使其全部通过孔径为150μm方孔筛，充分混匀，装入干净、干燥的试样瓶中，密封。

3.5 试验对比

按照上述试验方法对1#、2#、3#、4#样品进行测试，其测试结果与实际掺量对比见表4。

(1)从表1中看出，与GSB08-2044-2016普通水泥混合材料含量标准样品认定值比较，我们的测定结果都在GB/T 12960-2019《水泥组分的定量测定》规定的重复性限范围内。

(2)从表4中看出，粉煤灰、矿粉、石灰石含量检测结果均在误差范围内，说明我公司水泥混合材掺量满足新的GB175《普通硅酸盐水泥》(报批稿)各种水泥组分含量的限值要求，能保证出厂产品的组分符合产品标准规定。

(3)从企业的角度，水泥组分的测定是必要且一定要开展的。首先，水泥组分测定可以是企业的生产控制行为，通过组分的测定来调节混合材料的品种和质量、混合材料之间的搭配以及掺加量等控制参数。其次，组分测定是质量保证和证明行为，根据《中华人民共和国产品质量法》的规定，产品或者其包装上的标识必须真实，并有产品质量检验合格证明。水泥组分测定可以证明水泥企业是否保证了产品质量以及产品质量是否符合所采用的标准。

最后，水泥组分的测定也有利于混凝土强度耐久性，由于水泥企业为了控制成本会出现混合材不合格和超标现象。在搅拌站未知情的情况下，继续掺入20%~30%的磨细掺合料，将会因混合材的叠加效应而导致混凝土工程质量低劣，造成混凝土的耐久性隐患。因此对水泥组分定量测定是十分必要的。

作者：殷翠玲1，郑伟2，王文淑1，吴丹1

所属：1唐山冀东水泥股份有限公司；2唐山冀东水泥股份有限公司唐山分公司

来源：《中国水泥》

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