影響水泥膠砂抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)準(zhǔn)確性的因素與分析

【摘要】針對GB/T 17671—1999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)中影響檢測準(zhǔn)確性的“人機(jī)料法環(huán)”五大因素，結(jié)合文獻(xiàn)資料，從標(biāo)準(zhǔn)適用范圍、實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃布局、儀器設(shè)備管理、樣品貯存、環(huán)境條件、關(guān)鍵易忽視的檢測設(shè)備、人員操作習(xí)慣等諸多環(huán)節(jié)入手，結(jié)合對異常檢測結(jié)果的復(fù)盤排查，系統(tǒng)分析了影響水泥膠砂抗壓強(qiáng)度檢測值的主要根源，提出了具體提高檢測準(zhǔn)確性的舉措。

【關(guān)鍵詞】水泥；抗壓強(qiáng)度；準(zhǔn)確性；分析探討

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.01.046

Factors and Analysis Affecting the Accuracy of Cement Mortar Compressive Strength Test

ZHAO Yong-lin

（Hanzhong Quality and Technology Supervision Inspection and Testing Center，Hanzhong 723000，China）

Abstract：In view of the five factors of "man-machine material method ring" affecting the detection accuracy in the strength test of GB/ T 17671—1999 cement mortar， combined with the literature， starting from the standard scope of application， laboratory planning and layout， instrument and equipment management， sample storage， environmental conditions， key and easily neglected detection equipment， personnel operation habits and other links， combined with the repeated investigation of abnormal detection results， This paper systematically analyzes the main causes affecting the test value of compressive strength of cement mortar， and puts forward specific measures to improve the test accuracy.

Key words：cement；compressive strength；accuracy；analysis and discussion

1檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)適用范圍

現(xiàn)行水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》，替代標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 17671—2021，于2022年7月1日實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)適用于通用硅酸鹽水泥、石灰石硅酸鹽水泥膠砂抗折和抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)，其他水泥和材料可參考使用。但不適用初凝時間很短的水泥。油井水泥、深水油井水泥則另行制定有檢驗(yàn)方法。

2實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)規(guī)定

水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)符合T/CBMF 17—2017要求的試驗(yàn)及環(huán)境條件，壓力試驗(yàn)機(jī)、養(yǎng)護(hù)室等宜單獨(dú)供電且配備UPS電源；樣品室、標(biāo)準(zhǔn)砂儲存室與化學(xué)試劑室、高溫室應(yīng)隔開，電子天平與振實(shí)臺、膠砂流動度測定儀等振動設(shè)備遠(yuǎn)離布置；振實(shí)臺、流動度測定儀的地基、安裝應(yīng)滿足JC/T 682、JC/T 958標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

3檢驗(yàn)用主要儀器設(shè)備

水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)用主要儀器設(shè)備為電子天平、攪拌機(jī)、流動度測定儀、試模、振實(shí)臺、抗折強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、抗壓夾具等，除了對檢驗(yàn)結(jié)果影響較大的抗壓夾具校準(zhǔn)周期3-12月、養(yǎng)護(hù)箱校準(zhǔn)周期6個月外，其余設(shè)備一般校準(zhǔn)周期為1年，但在兩次校準(zhǔn)周期內(nèi)應(yīng)根據(jù)使用頻次至少進(jìn)行1次期間核查。對易磨損的膠砂攪拌葉片應(yīng)核查與鍋體間隙是否符合（3±1）mm的規(guī)定、葉片是否彎曲變形，對振實(shí)臺要定期檢查其振幅是否超出（15.0±0.3）mm范圍，定期用標(biāo)準(zhǔn)水泥樣品比對抗壓夾具的短期和長期檢測結(jié)果穩(wěn)定性。

4檢驗(yàn)過程和環(huán)境條件

按膠砂配比（水泥：〔450±2〕g，中國ISO標(biāo)準(zhǔn)砂：〔1350±5〕g，水〔或蒸餾水〕：〔225±1〕g或〔225±1〕mL）進(jìn)行配料，經(jīng)攪拌、裝模、振實(shí)制備成規(guī)格為（40×40×160）mm的試塊，經(jīng)蒸汽養(yǎng)護(hù)1 d，脫模后試體在水中養(yǎng)護(hù)至要求的齡期時（例：3 d±45 min，28 d±8 h）進(jìn)行抗折、抗壓強(qiáng)度測定，試驗(yàn)結(jié)果精確至0.1 MPa。有關(guān)試驗(yàn)條件和溫濕度監(jiān)控記錄頻次見表1。

5影響檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的因素分析

5.1樣品儲存

水泥成型實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件一般規(guī)定為（20±2）℃、≥50% RH，方法標(biāo)準(zhǔn)對相對濕度未做上限要求，如果實(shí)驗(yàn)室濕度偏大待檢水泥易受潮會導(dǎo)致強(qiáng)度下降。為驗(yàn)證干燥、潮濕環(huán)境對水泥強(qiáng)度的影響，將1500 g標(biāo)準(zhǔn)水泥樣品均勻分成三等份，按表1包裝、貯存條件放置7 d后進(jìn)行3d抗壓強(qiáng)度對比試驗(yàn)（表2），與密閉干燥器貯存的樣品相對比，在≥95% RH環(huán)境下的樣品3d強(qiáng)度下降了4.1 MPa，當(dāng)環(huán)境濕度為（50～70）% RH時，3d強(qiáng)度幾乎不受影響。因此，將成型室濕度控制在（50～ 60）% RH或?qū)⒋龣z水泥樣品貯存干燥氣密容器中是很有必要的。

5.2標(biāo)準(zhǔn)砂

中國ISO標(biāo)準(zhǔn)砂每小袋質(zhì)量為（1350±5）g，有些檢驗(yàn)人員在配制膠砂時并沒有稱量標(biāo)準(zhǔn)砂凈重的習(xí)慣，實(shí)際上在搬運(yùn)、拆袋中造成袋體破損或儲存環(huán)境潮濕均會引起標(biāo)準(zhǔn)砂質(zhì)量發(fā)生變化，表3為在潮濕環(huán)境中貯存的標(biāo)準(zhǔn)砂質(zhì)量，其最大超允差達(dá)6.4 g，但砂子表觀干散不黏聚，流動性好，肉眼無法判斷以已經(jīng)受潮。因此，要注意標(biāo)準(zhǔn)砂的規(guī)范管理，使用前逐袋稱重，符合要求的用以水泥膠砂配料。

5.3養(yǎng)護(hù)箱

筆者曾對某實(shí)驗(yàn)室設(shè)定值為20.0℃、95% RH的養(yǎng)護(hù)箱三個區(qū)域進(jìn)行過溫、濕度測試，實(shí)際溫、濕度值差異較大（見表4），最佳區(qū)域在養(yǎng)護(hù)箱的中部，其次為上部，最下部不適合養(yǎng)護(hù)試體。長期試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)護(hù)箱運(yùn)行時附著在內(nèi)壁、隔板上的水滴滴落至帶模養(yǎng)護(hù)試塊表面會延緩水泥表面漿體硬化，影響強(qiáng)度檢測結(jié)果。另外，如果隔板傾斜會導(dǎo)致低端砂漿富集，造成表面不平整，將使水泥膠砂抗壓強(qiáng)度值之間的偏差增大。

5.4試驗(yàn)用水

馬井雨等研究表明[1]：水泥漿體抗壓強(qiáng)度隨拌合水的pH值（11.0→12.5）增加而增大，當(dāng)pH達(dá)12.0時達(dá)到最大，隨后呈現(xiàn)下降趨勢。某水泥化驗(yàn)室[2]水泥抗壓強(qiáng)度對標(biāo)檢驗(yàn)誤差較大，系統(tǒng)排查發(fā)現(xiàn)是由養(yǎng)護(hù)水堿度引起的，經(jīng)調(diào)整養(yǎng)護(hù)水的堿度（pH值：5.8→8）后，對標(biāo)合格率從64%提高到90%以上。試驗(yàn)中應(yīng)使用符合GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的飲用水，仲裁或其他產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽查、能力驗(yàn)證等重要試驗(yàn)應(yīng)使用蒸餾水，水泥試塊養(yǎng)護(hù)中養(yǎng)護(hù)水不得全部更換，以確保水質(zhì)不影響檢驗(yàn)結(jié)果。

5.5膠砂試模

水泥膠砂試模應(yīng)符合JC/T 726—2005《水泥膠砂試?！芬?guī)定，實(shí)驗(yàn)室往往忽視試模質(zhì)量的核查，筆者對實(shí)驗(yàn)室10組水泥試模定期核查中發(fā)現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的試模質(zhì)量差異較大（質(zhì)量極差達(dá)0.38 kg），個別試模質(zhì)量已超出6.00～6.50 kg范圍，部分試模組件存在混合裝配，底座、隔板、端板之間不匹配、松動且縫隙較大，導(dǎo)致裝模后水泥膠砂出現(xiàn)漏跑漿現(xiàn)象，影響膠砂強(qiáng)度。應(yīng)在日常注意對使用完的試模進(jìn)行清潔、刷油保養(yǎng)，正確裝配試模，及時淘汰不符合規(guī)定的試模，使用質(zhì)量接近的兩組試模用以同組水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)。

5.6抗壓夾具

抗壓夾具是引起水泥膠砂抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生系統(tǒng)性誤差的最重要因素之一。任學(xué)佼等人[3]分析了出廠水泥抗壓強(qiáng)度檢測值異常波動的原因，發(fā)現(xiàn)是夾具磨損后摩擦阻力增大和承壓面面積減小引起的，用新、舊夾具比對水泥強(qiáng)度偏差達(dá)20%以上。筆者在檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，試塊在抗壓夾具中傾斜放置最大會導(dǎo)致承壓面面積減少15%，使得抗壓夾具軸心與試塊承壓面中點(diǎn)偏移最大達(dá)7 mm，若試塊未緊貼左側(cè)兩個定位銷放置將引起上壓板部分區(qū)域無法與試塊接觸，直接導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果出現(xiàn)較大偏差。

5.7試塊質(zhì)量與強(qiáng)度

攪拌完畢后的水泥膠砂分兩次裝入試模中，為驗(yàn)證膠砂成型試塊質(zhì)量是否一致，對24 h蒸汽養(yǎng)護(hù)后拆模試塊進(jìn)行質(zhì)量測定，結(jié)果表明：正常操作中裝模膠砂質(zhì)量相對均勻，在同一試模中三個試塊質(zhì)量差異較小，試塊質(zhì)量不是導(dǎo)致水泥膠砂抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)較大偏差的原因。

5.8人員操作習(xí)慣

在環(huán)境溫濕度、儀器設(shè)備性能狀態(tài)均滿足試驗(yàn)要求的條件下，人員操作直接決定著檢驗(yàn)結(jié)果是否準(zhǔn)確。在膠砂攪拌前未核查儀器設(shè)備狀態(tài)，攪拌機(jī)葉片和鍋內(nèi)壁未清潔潤濕或鍋內(nèi)有殘留水，或鍋底物料趴鍋未拌起，攪拌中手動抬高鍋體導(dǎo)致葉片發(fā)生形變，削平操作不當(dāng)引起試塊高度差異，脫模敲打力度過大損傷試體，28 d齡期未補(bǔ)充加水養(yǎng)護(hù)水位低于試塊上端面，試塊在抗壓夾具中擺放歪斜，未正確設(shè)置或抗壓試驗(yàn)機(jī)加荷速度（2400±200 N/s）不符合要求等均是最容易忽視的操作細(xì)節(jié)問題，都會引起檢測值不準(zhǔn)確。

5.9異常檢測結(jié)果分析

筆者實(shí)驗(yàn)室用已知結(jié)果的水泥樣品對新進(jìn)檢驗(yàn)人員進(jìn)行崗前操作考核，其中1#樣品六個3d抗壓強(qiáng)度檢測值偏差很大，極差達(dá)16.1 MPa，檢測數(shù)據(jù)無效作廢，2#樣品6個抗壓強(qiáng)度檢測數(shù)據(jù)有效但偏差稍大。經(jīng)模擬復(fù)原實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)引起強(qiáng)度偏差大的共性原因有：1）膠砂攪拌時鍋底未人工干預(yù)拌起導(dǎo)致膠砂攪拌不均勻；2）個別水泥試模隔板與底板間隙大出現(xiàn)漏漿；3）振實(shí)臺套模緊固螺絲未擰緊，在振動中出現(xiàn)松動引起試模體曠動影響膠砂振實(shí)效果；4）在清理抗壓試驗(yàn)破壞殘樣時觸碰夾具，導(dǎo)致夾具發(fā)生位移與壓力機(jī)上下壓板不同軸；5）部分試塊放置時未嚴(yán)格緊貼夾具定位銷出現(xiàn)試體傾斜，引起試塊受壓面積減小。觀察2#樣品發(fā)現(xiàn)試體上表面削平不平整，經(jīng)測量3條試體高度差分別為1.22 mm、1.20 mm、2.94 mm，高度差會引起試體受壓面積變化，從而導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)偏差。

6提高檢測準(zhǔn)確度的舉措

1）待檢測水泥樣品應(yīng)貯存在密閉且不與水泥發(fā)生反應(yīng)的器皿中，標(biāo)準(zhǔn)砂應(yīng)儲存在通風(fēng)、干燥的室溫、濕度≤50%RH環(huán)境中，在使用前逐袋稱重。對涉及能力驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)室間比對、監(jiān)督抽查檢驗(yàn)等重要樣品應(yīng)選用蒸餾水進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)前水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂和水的溫度應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室溫度（20±2）℃范圍內(nèi)。

2）對所有有計(jì)量性能要求的檢測儀器應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，對抗折、抗壓試驗(yàn)機(jī)還應(yīng)進(jìn)行加荷速度計(jì)量校準(zhǔn)，定期對抗壓夾具進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)對比跟蹤，及時檢查并更換因使用磨損、變形后不符合要求的播料器、削平尺等輔助設(shè)備。

3）嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定調(diào)節(jié)成型、帶模養(yǎng)護(hù)、水中養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)的環(huán)境條件并進(jìn)行監(jiān)控，注意使用溫濕度表、養(yǎng)護(hù)箱校準(zhǔn)修正值。養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)水泥試塊應(yīng)置于中、上部擱架，每一品種的水泥樣品應(yīng)單獨(dú)養(yǎng)護(hù)，期間養(yǎng)護(hù)水不得全部更換。

4）重視人員操作技能培訓(xùn)，上崗前須經(jīng)盲樣考核、能力確認(rèn)合格，采取內(nèi)、外部對比等方式持續(xù)進(jìn)行人員在樣品處理、調(diào)節(jié)溫濕度、削平成型與破型操作、使用設(shè)備等檢測環(huán)節(jié)的監(jiān)控監(jiān)督。對于28d強(qiáng)度的測定，短期重復(fù)性試驗(yàn)變異系數(shù)控制在≤2%，再現(xiàn)性試驗(yàn)變異系數(shù)≤4%，3d強(qiáng)度可參照控制。如果比對超差，應(yīng)及時進(jìn)行系統(tǒng)排查分析并加以改進(jìn)。

7結(jié)語

影響水泥膠砂抗壓強(qiáng)度的因素很多，水泥取樣代表性或均勻性、膠砂配合比偏差、膠砂攪拌不均勻、振實(shí)密實(shí)度差異、人員操作手法不一致、環(huán)境條件與儀器設(shè)備不符合要求等因素都會影響抗壓強(qiáng)度檢測值，在日常檢測中應(yīng)加強(qiáng)檢測結(jié)果質(zhì)量監(jiān)控，認(rèn)真分析引起結(jié)果偏差的原因，采取有效措施提高檢測準(zhǔn)確性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馬井雨，周宗輝，楊鳳萍. pH值對水泥水化性能的影響[J].水泥工程，2013（5）：13-15.

[2]宋延秋.養(yǎng)護(hù)水堿度對水泥強(qiáng)度試驗(yàn)的影響[J].建材標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量管理，1999（1）：22-23.

[3]任學(xué)佼，龔海滔，程漢丹，等.抗壓夾具對水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果的影響及應(yīng)對措施[J].北方建筑，2018，3（3）：76-78.

【作者簡介】

趙永林，男，1981年出生，質(zhì)量檢驗(yàn)工程師，研究方向?yàn)閷?shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理、建材產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)。

（編輯：李鈺雙）