影響水泥強度檢驗準(zhǔn)確性的因素

謝 建 忠

(山西省建筑材料質(zhì)量檢驗測試中心，山西 太原 030013)

0 引言

水泥強度是水泥產(chǎn)(商)品的重要性能指標(biāo)，其質(zhì)量高低直接影響水泥的使用，并影響到水泥和混凝土的質(zhì)量和成本；檢驗結(jié)果偏高，水泥實際強度偏低，對建筑工程質(zhì)量造成非常大的影響，易造成工程質(zhì)量事故和人身安全事故；結(jié)果偏低，實際上水泥強度高，致使水泥企業(yè)混合材摻量少成本加大，造成經(jīng)濟損失，對混凝土施工而言，由于水泥的用量加大，水泥強度高，水化熱大，混凝土易開裂、耐久性差，因此水泥強度檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性對水泥生產(chǎn)和使用都十分重要。由于影響水泥強度檢驗結(jié)果的因素很多，所以水泥行業(yè)一直采用試驗室之間的對比驗證或全國(省)水泥性能檢測大對比等手段來規(guī)范檢驗操作、提高檢驗的準(zhǔn)確性。GB/T 17671水泥強度檢驗方法(ISO法)，對水泥強度檢驗的試驗環(huán)境條件、儀器設(shè)備、操作要求等作了明確規(guī)定。

1 影響水泥強度檢驗準(zhǔn)確性的因素

1.1 環(huán)境條件

標(biāo)準(zhǔn)中對試驗室的溫度、濕度及養(yǎng)護條件提出了要求：實驗室溫度在20 ℃±2 ℃、濕度不低于50%，養(yǎng)護箱的溫度控制在20 ℃±1 ℃、濕度大于90%，養(yǎng)護水溫度控制在20 ℃±1 ℃。因此，試驗室要保證溫度、濕度符合要求就必須安裝空調(diào)及加濕等裝置來調(diào)節(jié)；養(yǎng)護箱的性能要能滿足溫度、濕度的要求；養(yǎng)護水要能滿足要求并按規(guī)定進行換水，以保證強度檢驗的全過程符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

為保證檢驗時樣品溫度，樣品應(yīng)提前一天進入試驗室，使其溫度與試驗室一致，如果試樣的溫度高會使結(jié)果偏高。試驗室溫度的高低都會影響結(jié)果的高低，曾有企業(yè)的水泥產(chǎn)品經(jīng)使用單位檢驗、強度低于標(biāo)準(zhǔn)要求不合格，與企業(yè)的檢驗結(jié)果相差很大，產(chǎn)生糾紛，經(jīng)到該使用單位試驗室現(xiàn)場檢查，查尋原因，當(dāng)時正是春季，試驗室、養(yǎng)護箱、養(yǎng)護水的溫度只有15 ℃，低于標(biāo)準(zhǔn)要求而造成強度結(jié)果偏低，其原因在于水泥水化過程受溫度的影響，溫度高水泥的水化速度快，水泥的強度就高，反之溫度低水泥強度就低。由此可見，嚴(yán)格控制實驗室、養(yǎng)護箱的溫度和濕度是十分必要的，只有這樣才能保證檢驗結(jié)果準(zhǔn)確。

1.2 儀器設(shè)備

水泥強度檢驗的儀器設(shè)備主要有膠砂攪拌機、膠砂振實臺、試模、抗折試驗機、恒應(yīng)力試驗機。這些儀器設(shè)備首先其精度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的要求；其次必須按照要求進行安裝，以保證其能正常運行；再次要按規(guī)定的時間對其進行定期的校準(zhǔn)或檢定，以保證其符合要求，最后要做好儀器設(shè)備的維護和保養(yǎng)。

1)行星式膠砂攪拌機：主要是進行膠砂的拌制。設(shè)備的轉(zhuǎn)速等參數(shù)基本在廠家設(shè)置好，影響檢驗的主要是葉片與鍋底、鍋壁之間的間隙，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為(3±1)mm，若不符合要求，就會使水泥強度結(jié)果相差很大，當(dāng)攪拌鍋與攪拌葉片間隙過大會對水泥強度檢驗的結(jié)果有較大的影響，3 d抗壓強度最大降低12%，抗折強度最大降低了24%，28 d抗壓強度降低10%～12%，抗折強度降低11%～13%，當(dāng)間隙達7 mm時，攪拌鍋與攪拌葉片未被攪起的膠砂料：c∶s∶w=1∶1.8∶0.35，攪起的膠砂料：c∶s∶w=1∶3.6∶0.54，未攪起的膠砂料的水灰比較小(<0.5)。在振動成型過程中，未被攪起的膠砂料往往將會裝在試模第二層的上表面，且在刮抹過程中將被去除，而剩余在試模的膠砂料用水量將增大，水泥量減小，因此導(dǎo)致強度降低[1]。另外，由于攪拌鍋與攪拌葉片的間隙大導(dǎo)致加砂前鍋底的水泥不能全部攪拌起來，加砂后鍋底仍有未攪起的水泥，導(dǎo)致水泥膠砂攪拌不均勻，使結(jié)果偏低且3條試體強度數(shù)據(jù)離散性較大，同時由于水泥膠砂攪拌不勻使檢驗的試體強度降低，特別對早期強度影響更大；當(dāng)間隙小于2 mm，強度會偏高，并容易在攪拌過程葉片與鍋底、鍋壁摩擦而損壞，其原因是攪拌過程中部分砂受到破壞而粒徑變小。另外，各個攪拌時間的長短也會影響檢驗結(jié)果。

2)膠砂振實臺：主要是膠砂振實成型設(shè)備。振實臺的振幅、頻次及安裝在標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)規(guī)定，保證其滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。曾在某試驗室檢查時發(fā)現(xiàn)其強度檢驗結(jié)果偏低很多，經(jīng)查其振實臺的安裝不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，將振實臺安裝在鐵架上且在設(shè)備下面墊有一層膠皮，在振實過程中產(chǎn)生減振作用，致使振實效果差而造成結(jié)果偏低，因此國家標(biāo)準(zhǔn)中對振實臺的安裝做了規(guī)定；某實驗室的振實臺在使用過程中，由于操作人員對設(shè)備不了解，未將為保證運輸裝的保護環(huán)取下使振幅人為變小從而造成結(jié)果偏低。另外，在實際操作中，若兩層膠砂裝量不同，也會導(dǎo)致膠砂中氣泡的排放情況不同，振實效果不同，強度離散性大。

3)試模：水泥膠砂成型的模具。比較簡單，容易被忽視。但試模的凈量、腔體尺寸都會影響檢測結(jié)果，據(jù)初步統(tǒng)計，模腔尺寸增大將會造成檢測結(jié)果偏高，而試模凈重的減少將造成檢測結(jié)果降低，而且降低幅度在1 MPa～5 MPa[2]。另外試模裝配是否到位會影響試模模腔尺寸從而影響檢驗結(jié)果，試模內(nèi)腔涂油太多會使試體產(chǎn)生大量的氣孔而結(jié)果偏低，太少會造成脫模困難使試體受到震動影響強度結(jié)果，尤其是抗折強度的影響更大，甚至使試驗作廢，曾在某實驗室看到其水泥強度試體上有很多的氣孔，發(fā)現(xiàn)試模里涂了大量的機油。

4)抗折試驗機：是進行試體抗折強度的設(shè)備?？拐蹤C的安裝是否水平、杠桿比例是否符合要求，應(yīng)定期檢定?？拐蹔A具是否合格、圓柱是否靈活都會影響檢驗結(jié)果。水泥抗折強度試驗機的杠桿在折斷瞬間處于平衡狀態(tài)其結(jié)果準(zhǔn)確，杠桿偏高偏低都會使結(jié)果偏高。

5)壓力試驗機：是進行抗壓強度試驗的設(shè)備。壓力機的量程、精度、加荷速度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求并定期進行檢定；抗壓夾具的球座靈活度、壓板的尺寸、光潔度都影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。某混凝土公司試驗室檢驗水泥的28 d抗壓強度值遠低于提供水泥的生產(chǎn)企業(yè)，查尋原因發(fā)現(xiàn)其所用壓力試驗機到一定程度后數(shù)值不變，致使28 d強度結(jié)果偏低很多，經(jīng)維修并計量檢定合格后檢驗結(jié)果提高，誤差縮小。

6)計量設(shè)備:主要是用來進行試驗材料的計量。其精度是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，會對檢驗結(jié)果產(chǎn)生影響，因此要定期進行檢定以保證其精度符合要求。

1.3 試驗材料

水泥強度試驗對所用的材料都有規(guī)定。為保證檢驗的一致性，試驗所用材料應(yīng)提前進入試驗室使其溫度與環(huán)境溫度一致，滿足檢驗要求，減少檢驗誤差。

1)試驗用水：潔凈的飲用水，有爭議時用蒸餾水。因為水在成型時與水泥發(fā)生水化反應(yīng)，使水泥硬化，所以水的質(zhì)量會影響檢驗結(jié)果。某特種水泥企業(yè)化驗室曾用自來水和蒸餾水進行強度比對，結(jié)果相差2 MPa～3 MPa。另外，試驗用水的多少也會影響強度結(jié)果，某企業(yè)生產(chǎn)特種水泥，按國標(biāo)用0.50的水灰比試驗，其流動性很大檢驗結(jié)果在42.5 MPa，通過流動度控制在180 mm以上，水灰比為0.47，其28 d抗壓強度值達到50 MPa。由此可見，對試驗用水的質(zhì)量和用量要嚴(yán)格控制才能保證檢驗的準(zhǔn)確性。

2)標(biāo)準(zhǔn)砂：作為強度檢驗的基準(zhǔn)材料，由國內(nèi)唯一的生產(chǎn)廠家專供，以保證其質(zhì)量；但由于運輸過程中可能造成包裝破損使其中的標(biāo)準(zhǔn)砂撒漏使重量不足而影響檢驗結(jié)果，所以在進行水泥強度檢驗時要對標(biāo)準(zhǔn)砂計量以確保數(shù)量符合要求。

3)水泥樣品：水泥樣品的均勻性以及溫度對檢驗有一定的影響。由于水泥粉磨過程中水泥的溫度往往很高，在水泥庫中存放的時間很短，從水泥廠到使用單位無法使水泥的溫度降到常溫，所以在檢驗時提前一天讓水泥樣品進入試驗室，使其溫度與試驗室的環(huán)境溫度一致，減少溫度對結(jié)果的影響。另外，要對水泥樣品進行處理，清除雜質(zhì)。在試驗時，各種材料的稱取要符合標(biāo)準(zhǔn)要求，以保證數(shù)量。

1.4 操作人員

操作人員作為水泥強度試驗者，其對儀器設(shè)備的操作、標(biāo)準(zhǔn)的理解和掌握，操作過程和手法等都會影響檢驗結(jié)果。例如：試模的涂油，曾在某試驗室看到試模中涂有大量的機油，造成試體上大量的氣孔出現(xiàn)，使檢驗結(jié)果偏低很多；試模涂油少或沒涂油，會造成脫模困難，需要用橡皮錘敲打才能脫模，在此過程使試體受到震動甚至損壞，而造成結(jié)果跳差，特別對抗折強度的影響更大；試體制作過程中，刮平環(huán)節(jié)操作手法是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，對檢驗結(jié)果影響較大；試體在養(yǎng)護箱中養(yǎng)護時，放置是否水平、使水泥試體平整；試體成型時振實、刮平的操作要按照標(biāo)準(zhǔn)要求認(rèn)真操作，否則會造成試體不密實、結(jié)果偏低；試體刮平也會對結(jié)果有很大的影響；抗折強度試驗時，試體氣孔多的面在上在下以及杠桿的仰起高度都會影響結(jié)果的準(zhǔn)確；抗壓強度試驗時的加荷速度、試體的放置等都會影響檢驗結(jié)果。

2 提高水泥強度檢驗準(zhǔn)確性的措施

1)操作人員：作為檢驗過程中的重要因素，其素質(zhì)的高低、能力的強弱都對檢驗結(jié)果有很大的影響，因此要十分注意操作人員的培訓(xùn)，提高其操作水平并獲取相應(yīng)的資格證書。一要加強人員的培訓(xùn)，使其能正確理解和掌握標(biāo)準(zhǔn)、熟練掌握儀器設(shè)備的操作流程和手法、提高其操作水平；二要嚴(yán)格按照檢驗程序進行操作，減少人為誤差，通過內(nèi)部抽查和外部比對等方式對檢驗進行考核，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正和改進；三要操作人員提高責(zé)任心，通過獎懲制度，確保檢驗工作認(rèn)真、精確。

2)環(huán)境條件：強化環(huán)境條件的控制，配備必要的溫度、濕度控制裝置，確保試驗室溫度、濕度達到標(biāo)準(zhǔn)要求，并做好試驗室、養(yǎng)護箱的溫濕度和養(yǎng)護水溫度的記錄。

3)儀器設(shè)備：加強儀器設(shè)備的管理，一要對所用的儀器設(shè)備定期進行檢定或校驗，重要設(shè)備進行期間核查，使其精度高、性能完好，二要做好儀器設(shè)備的使用、維修、檢定或校驗記錄，確保儀器設(shè)備的朔源，滿足檢驗要求。

4)試驗材料：對試驗所用的水、標(biāo)準(zhǔn)砂、水泥試樣等材料要提前做好準(zhǔn)備，使其滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，減少因材料而影響檢驗結(jié)果。

另外，要定期進行試驗室內(nèi)部抽查、試驗室之間比對等工作，以此對試驗室的環(huán)境條件、儀器設(shè)備、操作手法等影響檢驗結(jié)果準(zhǔn)確性的因素進行考核和評估，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題和缺陷，立即進行整改和完善，保證檢驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

3 結(jié)語

水泥強度檢驗的準(zhǔn)確性關(guān)系到水泥的生產(chǎn)和使用，所以不論是水泥生產(chǎn)企業(yè)還是使用單位的試驗室，都要強化檢驗過程管理，從試驗環(huán)境條件、儀器設(shè)備、試驗材料以及操作人員等方面抓起，不斷完善和提高，保證其符合標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足檢驗需要，得到準(zhǔn)確的檢驗數(shù)據(jù)，更好地指導(dǎo)水泥生產(chǎn)和使用，提高水泥的經(jīng)濟價值。