粉煤灰需水量试验方法

粉煤灰需⽔量试验⽅法

前⾔：粉煤灰需⽔量是⼀个⽐值。

例如实验胶砂140ml⽔能达到135mm,对⽐胶砂⽤125ml⽔达到135mm则粉煤灰需⽔量⽐为：(140/125)×100%=112%此需⽔量⽐⽤来说明粉煤灰是三级灰。

需⽔量⽐是体现粉煤灰⽤⽔量的重要指标。但实质上，影响需⽔量⽐的主要参数还是细度和烧失量。细度越⼩，则密度⼤，孔隙率低，需⽔就少，这和⽔泥有点不同呢；烧失量⼤，蜂窝结构更需⽔。

需⽔量对于粉煤灰的很多⼯程应⽤是⾮常重要的物理指标。它是指粉煤灰和⽔的混合物达到某⼀流动度下所需要的⽔量，粉煤灰需⽔量越⼩⼯程利⽤价值就越⼤。

有的学者采⽤下列函数表⽰粉煤灰需⽔量⽐Y与粉煤灰细度X1（45µm筛余%）、密度X2、烧失量X3的关系。Y=104.3 X10.05 X2-0.261 X30.0054（1.1）

Thomas根据⽐较多的实验给出需⽔量⽐Y与粉煤灰细度X1（45µm筛余%）之间的关系如下式：?

当烧失量3～4%时，Y=88.76+ 0.25X1 (1.2) 相关系数r=0.86? 当烧失量5～11%时，Y=89.32+ 0.38X1 (1.3) 相关系数r=0.85? 上述3个实验归纳式说明细粉煤灰可以降低粉煤灰的需⽔量⽐，其中的机理可能是磨细粉煤灰粉碎空⼼颗粒，释放内部的⾃由⽔分，另⼀

⽅⾯也提⾼了粉煤灰的堆积密度所致。因此细磨粉煤灰是改善粉煤灰品质的⼀项技术措施。

从(1.1)式可以看出影响粉煤灰需⽔量⽐的另⼀因素是烧失量。烧失量越⼤粉煤灰的需⽔量⽐越⼤。对粉煤灰烧失量贡献最⼤的物质主要是有机成分的未燃尽的残碳和未变化或变化不明显的煤粒，K．Wesche 试验粉煤灰掺量为20%，

结果表明：随烧失量增加粉煤灰⽔泥砂浆的相对流动扩展度迅速降低，当烧失量超过10%时，粉煤灰的相对扩展度⽐基准⽔泥砂浆还低。

烧失量对粉煤灰需⽔量⽐的影响是由于未燃尽的残碳的存在,主要以空⼼碳和⽹状碳的形貌存在。其存在的状态是单体形式、粘结在粉煤灰颗粒的表⾯、被包裹在粉煤灰颗粒中三种形式。

这些粗⼤多孔的碳颗粒不仅使粉煤灰的需⽔量⽐增⼤，⽽且对混凝⼟的引⽓剂效果产⽣不利的影响，因为这些碳粒更容易吸附引⽓剂。因此掺加⾼烧失量粉煤灰通常需要更⼤计量的引⽓剂。此外⾼烧失量的粉煤灰因为含炭组分⾼的颗粒⽐较轻，在混凝⼟搅拌、运输和成型过程中容易浮到表⾯造成混凝⼟的离析。由上可见，影响粉煤灰需⽔量⽐的因素主要为细度、烧失量。粉煤灰需⽔量⽐测试⽅法：1、试验条件

为尽量消除环境因素影响，粉煤灰需⽔量⽐相关试验标准中GB/T 18736和GB/T 1596要求试验条件符合《⽔泥胶砂强度检验⽅法（ISO法）》GB/T 17671—1999中第4条有关规定，⽽GBJ 146未明确说明。但GB/T 17671中第4条主要对试验室条件和设备尺⼨及公差进⾏了规定，未对原材料情况提出要求。

这在试验中将不可避免的引⼊较⼤误差，⽽标准中在规定试验室条件的同时，应明确试验原材料及试验设备情况，即试验原材料标准砂、⽔泥、拌合⽔及试验设备等应在试验前24⼩时放置于标准试验室内，使其达到与试验室相同温度，且⽔泥应密封保存，防⽌吸潮⽔化。2、试验原材料及配合⽐

粉煤灰需⽔量⽐试验中所⽤基准材料和砂浆拌制配合⽐的不明确、不统⼀，将对试验数据的可靠性、可⽐性造成不利影响，须予以明确、统⼀。2.1 ?试验原材料2.1.1 ?基准⽔泥

GBJ 146未对试验⽤⽔泥做出要求。GB/T 1596使⽤GSB 14—1510强度检验⽤⽔泥标准样品。GB/T 18736采⽤《混凝⼟外加剂》GB 8076—1997附录A中要求的基准⽔泥。不确定基准⽔泥，则所测得的粉煤灰需⽔量⽐不具可⽐性，即同⼀种粉煤灰在不同试验室进⾏测试，因为基准样不同，可能会属不同等级。

基准⽔泥的作⽤作者认为是为粉煤灰的需⽔量程度提供⼀个全国统⼀的参照标准。基于此，应统⼀确定⼀种⽣产⼯艺成熟、产品成份稳定、与通⽤⽔泥组成相当并具有代表性的⽔泥样品作为基准⽔泥。2.1.2 ?试验⽤砂

GBJ 146未对试验⽤砂做出要求。GB/T 1596使⽤符合GB/T 17671规定的粒径在0.5～1.0mm的中级砂。GB/T 18736采⽤符合GB/T 17671规定的标准砂。

由于建筑砂浆及商品混凝⼟中使⽤的⾻料均为级配⾻料，为了贴近实际⼯程应⽤，试验中应使⽤符合GB/T 17671中规定ISO标准砂。2.2 ?配合⽐

三个粉煤灰需⽔量⽐相关标准中胶砂各原材料⽤量如表1所⽰。

3、试验⽅法

针对粉煤灰需⽔量⽐的试验⽅法，从捣压后胶砂抹平⽅法、跳桌振动次数、流动度测量和需⽔量⽐试验操作时间等⼏个⽅⾯进⾏了分析，以求减⼩或降低试验操作中可能的多种影响因素，进⽽使粉煤灰需⽔量⽐试验的重复性和再现性更强、更稳定。3.1 抹平⽅法

GB/T 18736和GB/T 1596未对捣压后试体的抹平⽅法做明确要求，但GB/T 1596的试验⽅法多参照《⽔泥胶砂流动度测定⽅法》GB/T 2419—2005进⾏。GB/T 2419中规定的抹平⽅法较GBJ 146规定的⽅法有所改进，但其要求使⽤钢尺从截锥圆模中间向边缘分两次以近⽔平的⾓度抹去⾼出截锥圆模的胶砂的⽅法可能会因试验⼈员理解的偏差、剩余胶砂量的多少等⽽对截锥圆模内胶砂形成不同程度的挤压，影响到截锥圆模内胶砂的密实程度，进⽽影响到胶砂的流动度。

根据实践操作，可参照GB/T 17671中7.2.1部分规定，即使⽤钢尺从截锥圆模⼀端以锯割动作移向另⼀端，⼀次将超过截锥圆模部分胶砂刮去，再⽤钢尺以近⽔平⾓度将试体表⾯抹平。3.2 振动次数

GBJ 146要求跳桌振动30次；GB/T 18736和GB/T 1596都按GB/T 2419进⾏，即要求跳桌振动25次。为了统⼀标准并结合国际相关标准规定情况，可采⽤振动25次的试验⽅法。3.3 流动度测量

上述三个粉煤灰需⽔量⽐测试标准中胶砂流动度测量的⽅法和相关规定是⼀致的，即以相互垂直的两直径平均值作为胶砂流动度测定值。

但由于试验⼈员经验、捣压⼒度、操作规范程度、截锥圆模提起⾓度、截锥圆模及跳桌润湿程度等多种因素影响，振动后呈现在跳桌上的胶砂不易成圆，多数为椭圆，甚⾄会出现多边形的情形。但标准均未对⾮圆情况进⾏规定。如为圆形，则⽆可争议，直接测量即可；

若为椭圆，则⼀般情况下试验⼈员会测量最长直径，再测量与之垂直直径，取平均值；若出现除圆形和椭圆情况，则试验⼈员也会测量最长直径，再测量与之垂直直径，取平均值。

问题在于出现⾮圆情况的容忍程度为多少？

基于以上多种影响因素，振动后的胶砂出现⾮圆的情况是可理解的，但须在⼀定的偏差范围内⽅可认为试验有效。

基于多种影响因素综合权衡的结果，振动后胶砂的最⼤直径与最⼩直径间差值不⼤于10mm可认为试验有效；最⼤直径与最⼩直径间差值⼤于10mm则需重新试验，且胶砂需呈近圆形。3.4 操作时间

与粉煤灰需⽔量⽐相关的三个标准均未对粉煤灰需⽔量⽐试验的操作时间做出具体规定。但由于⽔泥与⽔接触后即会发⽣⽔化反应，稠度逐渐增加，所以未对操作时间进⾏规定是不合适的。

GB/T 2419中第6.5要求胶砂流动度试验从胶砂加⽔开始到测量扩散直径结束，应在6min内完成。通过⼤量实际操作并参考GB/T 2419相关规定，粉煤灰需⽔量⽐试验的操作时间可规定为：从⽔泥与⽔接触开始到提起截锥圆模或跳桌开始跳动⽌，应在5min内完成。

4、需⽔量⽐中⽤⽔量的确定和相对需⽔量⽐

粉煤灰需⽔量⽐试验中胶砂⽤⽔量的确定是粉煤灰需⽔量⽐试验的关键，如何确定⽤⽔量，对于需⽔量⽐的真实性、稳定性和可信性具有重要意义。相对需⽔量⽐概念的提出为具体⼯程中应⽤的粉煤灰质量提供了直观、实⽤的技术指标。4.1 需⽔量⽐中⽤⽔量的确定

GBJ 146中粉煤灰需⽔量⽐⽤⽔量的确定是以对⽐胶砂和试验胶砂流动度均在125～135mm范围内时所加⼊的拌和⽔量为⽤⽔量。此确定⽤⽔量的⽅法存在的问题是误差较⼤，即对⽐胶砂和试验胶砂流动度的差值在0～10mm间。

GB/T 1596中粉煤灰需⽔量⽐⽤⽔量的确定是以试验胶砂流动度达130～140mm范围内时所加⼊的拌和⽔量为⽤⽔量，对⽐胶砂⽤⽔量为定值。此确定⽤⽔量的⽅法存在的问题是⼀⽅⾯按对⽐胶砂⽤⽔量测试对⽐胶砂流动度时，对⽐胶砂流动度较⼤概率出现在规定范围下限，即所给出流动度范围说服⼒不强；另⼀⽅⾯问题同样为可能出现较⼤误差，即对⽐胶砂和试验胶砂流动度的差值在0～10mm间。

GB/T 18736中粉煤灰需⽔量⽐⽤⽔量的确定是以试验胶砂流动度达对⽐胶砂流动度±5mm范围内时所加⼊的拌和⽔量为⽤⽔量，对⽐胶砂⽤⽔量为定值。此⽤⽔量确定⽅法较之GBJ 146和GB/T 1596的确定⽅法更为科学、合理。

此⽤⽔量确定⽅法有效排除了试验⼈员⼿法、经验等多⽅⾯影响因素可能引⼊的误差⼲扰，说服⼒强。故试验胶砂⽤⽔量的确定⽅法应采⽤试验胶砂流动度达对⽐胶砂流动度±5mm范围内时所加⼊的拌和⽔为试验胶砂⽤⽔量的确定⽅法，此⽤⽔量与对⽐胶砂⽤⽔量的⽐即为所检粉煤灰需⽔量⽐。4.2 相对需⽔量⽐

相关标准给出粉煤灰需⽔量⽐分级技术指标是为粉煤灰的等级划分提供⼀个全国统⼀的依据，即⼀种粉煤灰单从需⽔量⽐⼀⽅⾯考虑其为何等级可为全国所接受。但在具体⼯程中，⼀种粉煤灰相对于具体⼯程中使⽤的⽔泥的相对需⽔量较相对于基准⽔泥的需⽔量更为直观、实⽤。

所以提出了相对需⽔量⽐的概念，即测试⽅法相同，只将基准⽔泥换成具体⼯程中使⽤的⽔泥，此时所测得的粉煤灰需⽔量⽐即为相对需⽔量⽐。

相对需⽔量⽐的等级划分与需⽔量⽐划分技术指标相同，其所代表意义等也与需⽔量⽐所代表意义等相同。如需⽔量⽐与相对需⽔量⽐两指标间出现异议，则可按不同测试⽬的进⾏选择，即如具体判断⼀种粉煤灰的等级时，以需⽔量⽐为依据；如在具体⼯程中应⽤时，为有效确保施⼯材料质量，可以需⽔量⽐和相对需⽔量⽐中最严格的测定结果为标准。5、结语

本⽂写作的⽬的绝⾮哗众取宠，⽽是介绍在实践操作过程中对粉煤灰需⽔量⽐测试⽅法的⼀点思考。由于作者经验及知识量的限制，难免有不恰当之处，望标准编撰及起草专家谅解并给予指导。同时，更期望不同领域、不同学科的专家提出更多、更好、更具指导意义的意见和建议，以促进我国试验⽅法的标准化。

针对粉煤灰需⽔量⽐的测试⽅法，现⾏的上述三个标准有相同之处，但不同之处更为明显，且个别标准已使⽤20余年，⼗分有必要进⾏更新修订，以使试验⽅法得到统⼀，不致出现同⼀领域、同⼀数据，产⽣不同理解的情况发⽣。同时，对相关标准进⾏修订时，在⽴⾜国情的基础上，可适当与国际接轨，以促进我们科学技术的快速发展。