內(nèi)蒙古呼和地區(qū)水泥強(qiáng)度快速檢測(cè)的應(yīng)用研究

王慧

【摘 要】水泥強(qiáng)度檢測(cè)是保證工程質(zhì)量的重要因素之一，而其標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法需要28天才能確定水泥強(qiáng)度是否合格，因此本文通過(guò)采集同一地區(qū)不同品牌、不同類型水泥進(jìn)行試驗(yàn)研究，得出水泥快速檢測(cè)公式并對(duì)其公式的精確性進(jìn)行驗(yàn)證，以此為確保混凝土質(zhì)量加快施工進(jìn)度，充分合理利用水泥提供必要理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】水泥 抗壓強(qiáng)度 快速檢測(cè)

水泥質(zhì)量是保證混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵，水泥強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法，雖然在保證水泥質(zhì)量和混凝土設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量方面起到了積極作用，但需要28天才能確定水泥強(qiáng)度是否合格，在實(shí)際生產(chǎn)和施工中遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)控制和水泥使用的要求。為了解決短期內(nèi)測(cè)知水泥的強(qiáng)度，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究。長(zhǎng)期以來(lái)，將國(guó)內(nèi)外各種水泥強(qiáng)度快速測(cè)定方法歸結(jié)起來(lái)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，較為實(shí)用的方法都是設(shè)法加速水泥水化速率，具體辦法是提高溫度或降低水灰比或引入外加劑等。通過(guò)從眾多方法中提出一個(gè)條件比較通用的、關(guān)系比較穩(wěn)定的、操作比較方便的快速?gòu)?qiáng)度方法，對(duì)生產(chǎn)和使用無(wú)疑具有莫大的好處。依據(jù)中華人民共和國(guó)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水泥強(qiáng)度快速檢測(cè)方法》（JC/T738-2004），本文通過(guò)試驗(yàn)研究出適用于內(nèi)蒙古呼和地區(qū)施工環(huán)境常用水泥種類快速?gòu)?qiáng)度與28d強(qiáng)度的關(guān)系式，用來(lái)滿足該區(qū)域工程建設(shè)中水泥使用的需要。

1試驗(yàn)所需材料、主要儀器設(shè)備

1.1原材料

①水泥：

品牌：金山水泥、西水水泥、華立水泥、蒙西水泥、烏蘭水泥、冀東水泥、草原水泥。標(biāo)號(hào)：P·O、P·I、P·Ⅱ、P·C、P·S、P·F、P·P。

強(qiáng)度：32.5、32.5R、42.5、42.5R，各類水泥樣品應(yīng)充分混合均勻。

②標(biāo)準(zhǔn)砂：標(biāo)準(zhǔn)砂應(yīng)符合GB/T 17671-1999的有關(guān)要求。

③試驗(yàn)用水應(yīng)是潔凈的飲用水。

1.2 儀器設(shè)備

①水泥膠砂攪拌機(jī)、振實(shí)臺(tái)、試模、下料漏斗、刮平刀、抗折試驗(yàn)機(jī)、抗壓試驗(yàn)機(jī)及抗壓夾具，上述設(shè)備均應(yīng)符合GB/T17671-1999的規(guī)定。

②濕熱養(yǎng)護(hù)箱，由箱體和溫度控制裝置組成。箱體內(nèi)腔尺寸650mm×350mm×260mm；腔內(nèi)裝有試體架，試體架距離箱底高度為150mm；箱頂有密封的箱蓋；箱壁內(nèi)填有良好的保溫材料。養(yǎng)護(hù)箱通常用1KW電熱管加熱。溫度控制裝置由感溫計(jì)及定時(shí)控制器組成。濕熱養(yǎng)護(hù)箱溫度精度應(yīng)不大于±2℃，相對(duì)濕度大于95%[1]。

③常溫養(yǎng)護(hù)箱溫度控制應(yīng)為20℃±1℃，相對(duì)濕度大于90%。

2 試驗(yàn)原理及方法

2.1 試驗(yàn)原理

本方法是按GB/T 17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》有關(guān)要求制備40mm×40mm×160mm膠砂試體，采用55℃濕熱養(yǎng)護(hù)加速水泥水化24h后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，從而獲得水泥快速?gòu)?qiáng)度。通過(guò)水泥快速?gòu)?qiáng)度，預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下水泥28d抗壓強(qiáng)度。

2.2 試驗(yàn)方法

①膠砂組成、成型設(shè)備、試驗(yàn)室條件同GB/T 17671-1999。②成型后試體在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)4h±10min。③然后移至濕熱養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)，接通電源使養(yǎng)護(hù)箱的溫度在1.5h±10min內(nèi)等溫升至55℃±2℃，并恒溫18h±10min后斷電，打開(kāi)箱蓋冷卻50min±10min后脫模，測(cè)定快速?gòu)?qiáng)度。④每次試驗(yàn)從試體養(yǎng)護(hù)到脫模的總體時(shí)間相差，不宜超過(guò)±30min。

按照GB/T 17671-1999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO）與相對(duì)應(yīng)的水泥快速測(cè)定同步進(jìn)行試件成型養(yǎng)護(hù)至28d后進(jìn)行水泥標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度測(cè)定[2]。

3 公式的建立及可靠性分析

3.1 公式建立

3.1.1 數(shù)據(jù)采集

該試驗(yàn)的關(guān)鍵是水泥28d預(yù)測(cè)公式的建立及a、b待定系數(shù)的確立。水泥28d抗壓強(qiáng)度的預(yù)測(cè)公式為： R28預(yù)測(cè)=a×R快+b

每組6塊（其中3塊采用55℃濕熱養(yǎng)護(hù)加速水泥水化24h后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，從而獲得水泥快速?gòu)?qiáng)度；另外3塊按GB/T 17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》的要求用于28d強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)），各批試件制備和數(shù)據(jù)采集交叉進(jìn)行，全部數(shù)據(jù)采集約用4個(gè)半月完成。為了提高預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)組數(shù)為40組（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不少于30組），這些數(shù)據(jù)的采集也是該研究的關(guān)鍵所在。

3.1.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、關(guān)系式的建立

①數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

共采集40組檢測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出R28d預(yù)（見(jiàn)表1）。

表1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

R快 22.7 23.8 27 24.4 25.6 24.8 26 22.5 24.1 23.3

R28d實(shí) 40 45.1 52.5 47.8 45.6 47.9 44.8 42.3 46.7 49.5

R28d預(yù) 43.7 45 48.8 45.7 47.2 46.2 47.6 43.5 45.4 44.4

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

R快 30.1 22.8 25.7 23.8 25.6 34.6 32.5 29.5 23.9 21.4

R28d實(shí) 53.7 49.2 48.6 42.4 50.1 58.2 53.7 50.2 43.2 40.7

R28d預(yù) 52.5 43.8 47.3 45 47.2 57.9 55.4 51.8 45.1 42.2

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

R快 30.7 26.8 32 32.6 33 31.7 32.2 31.9 32.1 30.2

R28d實(shí) 52.1 40.6 54.4 57.9 57.9 51.5 56 52.9 56.9 52.1

R28d預(yù) 53.2 48.6 54.8 55.5 56 54.4 55 54.7 54.9 52.6

31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

R快 32.6 30.5 28.7 32.9 32.8 29.7 29.5 30.4 32.7 30.7

R28d實(shí) 55.9 52 48.3 56.8 55 49.7 52.1 54.2 57 53.2

R28d預(yù) 55.5 53 50.9 55.9 55.7 52 51.8 52.9 55.6 53.2

注：1. 表中R快指水泥快速?gòu)?qiáng)度值（1d），R28實(shí)指水泥28天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下實(shí)測(cè)強(qiáng)度值，R28預(yù)指預(yù)測(cè)強(qiáng)度值。

2. R快、R28d實(shí)、R28d預(yù)代表數(shù)值單位均為MPa。

②關(guān)系式的確立。

預(yù)測(cè)待定系數(shù)a、b的確立：常數(shù)a、b按以下公式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后兩位。

（1）

（2）

（3）

（4）

通過(guò)計(jì)算得到：

因此，水泥28d強(qiáng)度預(yù)測(cè)公式：R28預(yù)測(cè)= 1.19×R快+16.70

3.2 數(shù)據(jù)可靠性分析

3.2.1檢驗(yàn)方法的精確性

水泥28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)方法的精確性，應(yīng)符合GB/T17671-1999的有關(guān)規(guī)定，即同一試驗(yàn)室的重復(fù)性試驗(yàn)，28d抗壓強(qiáng)度變異系數(shù)應(yīng)在1%～3%之間；不同試驗(yàn)室間再現(xiàn)性試驗(yàn)，28d抗壓強(qiáng)度變異系數(shù)應(yīng)不超過(guò)6%。水泥快速?gòu)?qiáng)度的精確性，同一試驗(yàn)室按本標(biāo)準(zhǔn)得出的水泥快速?gòu)?qiáng)度值變異系數(shù)應(yīng)不大于3%。

3.2.2相關(guān)系數(shù)r和剩余標(biāo)準(zhǔn)偏差S的計(jì)算

為了保證預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性，預(yù)測(cè)公式建立后應(yīng)按公式（5）和（6）計(jì)算相關(guān)系數(shù)r和剩余標(biāo)準(zhǔn)偏差S，計(jì)算結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后兩位：

（5）

（6）

通過(guò)計(jì)算得到： =0.88 S=2.53MPa

相關(guān)系數(shù)r應(yīng)不小于0.75（単一強(qiáng)度等級(jí)時(shí)不作規(guī)定），且越接近1越好。同時(shí)還要求剩余標(biāo)準(zhǔn)偏差S愈小愈好，要求S應(yīng)不大于所用全部水泥樣品28d實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度平均值的7.0%。

3.2.3預(yù)測(cè)結(jié)果的精度

將任一快速?gòu)?qiáng)度R快0代入預(yù)測(cè)公式，即可得到相應(yīng)的28d預(yù)測(cè)抗壓強(qiáng)度R28預(yù)。預(yù)測(cè)結(jié)果的置信區(qū)間，可以表示為{R28預(yù)-2Sx，R28預(yù)+2Sx}，即所預(yù)測(cè)到的強(qiáng)度值有95%的概率在此區(qū)間內(nèi)。其中R28預(yù)為預(yù)測(cè)28d抗壓強(qiáng)度；Sx為實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，可按公式（7）計(jì)算，計(jì)算結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后一位。

（7）

設(shè)某樣品測(cè)定快速?gòu)?qiáng)度R快0=29.3MPa，代入預(yù)測(cè)公式可得R28預(yù)=51.6MPa。

則28d水泥強(qiáng)度預(yù)測(cè)結(jié)果有95%的概率在{46.4，56.8}范圍之內(nèi)。

注：上述（1）～（7）式中：

R28預(yù)測(cè)------預(yù)測(cè)的水泥28d抗壓強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）；

R快---------水泥快速抗壓強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）；

R28實(shí)i------第i個(gè)水泥樣品28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）；

R快i ------第i個(gè)水泥樣品快速抗壓強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）；

------n個(gè)水泥樣品28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度平均值，單位為兆帕（MPa）；

------n個(gè)水泥樣品快速抗壓強(qiáng)度平均值，單位為兆帕（MPa）；

R快0------新輸入的快速?gòu)?qiáng)度值，單位為兆帕（MPa）；

n-------試驗(yàn)組數(shù)；

S------剩余標(biāo)準(zhǔn)偏差；

Sx----實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差。

4 注意事項(xiàng)

（1）本文所推薦的關(guān)系式是根據(jù)內(nèi)蒙古呼和地區(qū)常用水泥的實(shí)測(cè)結(jié)果得出的。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)爻Ｓ玫乃嘣囼?yàn)結(jié)果，得出當(dāng)?shù)厮?8天強(qiáng)度預(yù)測(cè)公式。當(dāng)發(fā)現(xiàn)常用的水 泥強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律有變化時(shí)，應(yīng)根據(jù)積累的試驗(yàn)數(shù)據(jù)重新計(jì)算，調(diào)整關(guān)系式[3]。

（2）按關(guān)系式求得的28天強(qiáng)度僅可作為實(shí)際應(yīng)用中的參考值，而不能用來(lái)確定水泥28天強(qiáng)度的準(zhǔn)確值。真正評(píng)定水泥強(qiáng)度是否合格還要以水泥試驗(yàn)28天強(qiáng)度結(jié)果為依據(jù)。

（3）推算的水泥28天強(qiáng)度值可作為混凝土或砂漿試配中的參考值。如果水泥中摻入外加劑時(shí)，將會(huì)發(fā)生一些物理化學(xué)變化，導(dǎo)致水泥強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生改變，因此28天水泥強(qiáng)度預(yù)測(cè)值應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)語(yǔ)

本文選取內(nèi)蒙古呼和地區(qū)40組水泥試樣，經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)處理，建立了水泥28天強(qiáng)度預(yù)測(cè)公式。根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算出相關(guān)系數(shù)和剩余標(biāo)準(zhǔn)偏差均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，故所建立的預(yù)測(cè)公式可以使用于本地區(qū)工程檢測(cè)。水泥快速檢測(cè)強(qiáng)度關(guān)系式的確立，適用于呼和地區(qū)主要品種水泥的強(qiáng)度推定，能夠使推定水泥強(qiáng)度是否合格從28天縮短至1天，提高了檢測(cè)效率，更好的滿足施工部門快速高效的需求，適于在內(nèi)蒙古呼和地區(qū)推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 17671-1999 水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法.

[2]JC/T 738-2004水泥強(qiáng)度快速檢驗(yàn)方法.

[3]趙勇.利用水泥早期強(qiáng)度推算28天強(qiáng)度 [J].混凝土，1998（3）.