影響水泥強度的因素及控制措施

張海艷（北京吉友佳檢測技術(shù)有限公司，北京 100028）

1 緒論

水泥檢測作為建筑工程實驗室材料檢驗中非常重要的一項檢測項目,其檢測質(zhì)量的水平直接關(guān)系到在建筑施工中水泥材料的正確使用以及工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。水泥強度是水泥物理性能的基本指標(biāo),水泥強度既是評定水泥質(zhì)量好壞的一個重要指標(biāo),又是建筑工程設(shè)計混凝土配合比的重要依據(jù),因此,對影響水泥強度檢測結(jié)果的因素進行分析并提出相應(yīng)的控制措施,意義重大。

2 水泥強度檢測

2.1 含義

水泥強度是硬化的水泥石能夠承受外力破壞的能力，是水泥重要的物理力學(xué)性能之一，是判定水泥合格與否的主要指標(biāo)。根據(jù)受力形式的不同,水泥強度的表示方法通常有抗壓強度和抗折強度兩種,它們之間有著內(nèi)在的聯(lián)系。由于在水泥混凝土中主要使用抗壓強度,因此水泥強度一般由水泥的28 天抗壓強度來表示。水泥強度等級由水泥兩個齡期的強度指標(biāo)來劃分,水泥達到某一強度等級,除要求該水泥的28 天抗壓強度達到規(guī)定的強度值外,還要求達到其他齡期規(guī)定的強度值。通過檢驗水泥強度,一方面可確定水泥強度等級,評定水泥質(zhì)量的好壞,另一方面可為設(shè)計水泥混凝土標(biāo)號提供依據(jù)。

3 影響水泥強度檢測結(jié)果因素

3.1 儀器設(shè)備的影響

3.1.1 計量器具的影響

GB/17671-1999 規(guī)定，稱量天平的精度為±1g，加水器精度±1ml，如檢驗用天平和加水器的精度不夠，會使水泥用量和加水量不準(zhǔn)確，導(dǎo)致水泥膠砂的水灰比和灰砂比誤差較大，必然影響水泥強度檢驗結(jié)果。試驗表明，加水量波動1%，抗壓強度相應(yīng)波動2%左右。

3.1.2 行星式水泥膠砂攪拌機攪拌

行星式水泥膠砂攪拌機攪拌時間可自動控制：低速30s±1s，再低速30s±1s，同時自動加砂開始(30s±1s 內(nèi)全部加完)，高速30s±1s，停90s±1s，高速60s±1s。攪拌時間不足時強度偏低，超時時則強度偏高［1］。

行星式水泥膠砂攪拌機的葉片與鍋壁、鍋底之間的間隙標(biāo)準(zhǔn)要求為3 mm±1 mm。若不達標(biāo)，則水泥強度相差甚遠。當(dāng)間隙大于4mm 時，在加砂前鍋底的水泥不能全部攪起來，即水泥漿未攪勻，加砂后鍋底仍有未攪起的料，導(dǎo)致水泥膠砂攪不勻，使得強度偏低，而且3 條試體強度離散性較大。當(dāng)間隙小于2mm 時，強度會偏高，且在攪拌過程中葉片容易與鍋底、鍋壁產(chǎn)生摩擦而被磨損。因此，為了保證水泥強度檢測結(jié)果的準(zhǔn)確，最好3個月檢驗一次葉片與鍋壁、鍋底的間隙，校一次快慢攪拌時間。

表1 加水量波動對抗壓強度的影響

3.1.3 振實臺

需用地腳螺絲固定在高約400mm的混凝土基座上，混凝土體積約為0.25m3，重約600kg。安裝后設(shè)備必須成水平狀態(tài)，儀器底座與基座之間要鋪一層砂漿以保證它們完全接觸，啟動振實臺振動60 次；接著再按上述方法裝第2 層，裝好后用小播料器播平，再振60 次。在實際操作中若2 層裝砂量不同，會導(dǎo)致膠砂中氣泡的排放情況不同，從而振實效果不同，強度結(jié)果離散性大。

3.1.4 試模

有相當(dāng)一部分試驗室忽略對試模的管理，不對其腔體尺寸進行校驗，從而有可能使用已變形的，不符合JC/T762-1997 要求的試模，使得砂漿在振實成型時可能滲透出來，成型的試體不規(guī)則，直接影響水泥強度檢驗結(jié)果。

JC/T762-1997 規(guī)定試模凈重6～6.5kg，試模的質(zhì)量大小也會影響振實臺的振幅，從而影響水泥強度檢驗結(jié)果。

3.1.5 電動抗折儀

如某試驗室水泥抗折強度的比對結(jié)果屢屢偏低，經(jīng)考查分析，發(fā)現(xiàn)抗折機安裝水平度不好，杠桿比小于規(guī)定值，導(dǎo)致抗折強度偏低。所以，電動抗折儀要定期進行計量檢定，確保檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。抗折夾具合格與否，也影響抗折強度的準(zhǔn)確性。如果球座不靈活，不能自由調(diào)整，會使試體受到扭力作用，從而使抗折強度偏低；夾具圓柱靈活性差，會使抗折強度偏高等。

3.1.6 壓力試驗機

如果壓力試驗機的壓板不平，會使試體產(chǎn)生局部受壓，降低抗壓強度的檢驗結(jié)果。抗壓夾具應(yīng)符合JC/T683-1997 要求，并應(yīng)定期進行校驗，如果用不合格的抗壓夾具，會使抗壓強度偏低2%～10%。

3.2 試驗條件的影響

3.2.1 水泥成型及破型時試驗室溫度

GB/T17671-1999 規(guī)定成型試驗室：溫度(20±2)℃，相對濕度不低于50%。試驗數(shù)據(jù)表明成型時試驗室溫度低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時，水泥強度變化不大。

表2 水泥試驗成型時溫度對水泥（P·S·A 42.5）強度的影響

3.2.2 養(yǎng)護箱溫濕度對強度的影響

GB/T17671-1999 規(guī) 定：養(yǎng) 護 箱的 溫 度(20±1)℃，相對濕度不底于90%。試驗表明，如果養(yǎng)護箱溫度比要求的標(biāo)準(zhǔn)溫度提高5℃左右，不同齡期的抗折、抗壓強度就相應(yīng)偏高2%～5%。溫度對水泥早期強度的影響比對水泥后期強度的影響更大一些。

3.2.3 養(yǎng)護水

水泥與水作用不斷放出熱量，這種熱量稱為水化熱。在水泥的礦物組成中，鋁酸三鈣放熱量最多，也最快，硅酸三鈣次之，硅酸二鈣放熱量最少，最慢。水化熱主要在硬化初期放出，以后逐漸減少。水化熱的大小與放出速度除決定于水泥成分外，還與水泥的養(yǎng)護溫度，水泥細度等有直接關(guān)系。水溫高，顆粒小，早期放熱量較多較快。GB/T17671-1999 要求養(yǎng)護水溫度控制在(20±1)℃范圍內(nèi)，說明了養(yǎng)護水溫的重要性。如果試驗室對水溫的控制不達標(biāo)，特別是養(yǎng)護池的溫度均勻性控制不好，會直接影響水泥試體的水化速度，而水化速度的快慢又直接影響到水泥強度增長的快慢。試驗表明，水溫每升高或降低1℃，強度約相差1%～2%。水溫對礦渣水泥的影響比對普通水泥的影響更為明顯，所以在實際工作中要特別注意水溫的控制[2]。

表3 養(yǎng)護水溫對水泥（P·S·A 42.5）強度的影響

從表2 可以看出養(yǎng)護水溫度對強度的影響很明顯，特別是對早期強度，溫度越高，水泥凝結(jié)硬化速度越快，強度也就偏高；當(dāng)溫度低于19℃時，凝結(jié)硬化速度較緩慢，強度就會偏低。

3.3 操作的影響

不同的操作人員，雖按標(biāo)準(zhǔn)采用同一操作方法，但也會帶來一定的誤差。

3.3.1 刮平

脛骨平臺骨折是累及膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折，臨床上治療原則是做到關(guān)節(jié)面的解剖復(fù)位，恢復(fù)下肢正常負重力線，故多采用切開復(fù)位內(nèi)固定治療。近些年隨著3D打印技術(shù)在骨科臨床中的廣泛應(yīng)用，通過3D打印實體模型，臨床醫(yī)生對脛骨平臺骨折具體情況能夠有更加直觀的理解，對手術(shù)計劃的制定有更加準(zhǔn)確的判斷。我們將該技術(shù)應(yīng)用到骨科臨床實習(xí)教學(xué)中，將3D打印骨折模型真實的呈現(xiàn)在學(xué)生面前，能夠讓學(xué)生在掌握理論知識的同時，對骨折的發(fā)生、骨折的類型能夠有理性的認識，有助于理論與實踐相結(jié)合，提高對脛骨平臺骨折的認識及學(xué)生實習(xí)質(zhì)量。

刮平時，如果手法掌握不當(dāng)，用力不勻，刮去膠砂后，就可能使試體中出現(xiàn)裂紋或缺陷，導(dǎo)致試體強度偏低。

3.3.2 加荷速度的影響

破型時的加荷速度的影響，一般情況下破型加荷速度快，強度偏高。

表4 試驗材料為盾石牌P·O42.5的水泥。

從表4 可見，如果提高加荷速度，3d 抗壓強度相差9.3%，28d 抗壓強度相差3.1%。綜合分析，抗折強度不受加荷速度影響，試驗相差在0～2%的范圍，加荷速度加快，其抗壓強度值比標(biāo)準(zhǔn)加荷速度值要高。

表4 加荷速度對水泥強度的影響

4 控制措施探討[3]

4.1 環(huán)境條件要符合要求。試件帶模養(yǎng)護時養(yǎng)護箱內(nèi)或霧室溫度應(yīng)保持(20±2)℃,相對濕度不低于90%,養(yǎng)護池水溫控制在(20±1)℃。

4.2 水泥檢驗室溫度、材料溫度、養(yǎng)護溫濕度應(yīng)保證每天記錄不少于2 次,確保能及時發(fā)現(xiàn)溫濕度異常現(xiàn)象。

4.3 應(yīng)經(jīng)常檢查試模的尺寸,公差超過規(guī)定時就應(yīng)更換。在每次拆模后應(yīng)將其清理干凈,然后用黃油或凡士林等密封材料涂于接縫處,而后在試模內(nèi)表面涂一層隔離劑。

4.4 采用杠桿式試驗機時，抗折夾具應(yīng)保證三根抗折支點可以自由轉(zhuǎn)動。試件放入前，使杠桿成平衡狀態(tài)，放入后，調(diào)整夾具，使杠桿在試體折斷時保持平衡位置，以防調(diào)整過高，砝碼沖擊，強度不準(zhǔn)。

4.5 應(yīng)使用恒應(yīng)力試驗機,精度不大于1%且速率控制為(2400±200)N/s，在接近破壞時應(yīng)嚴格控制。

4.6 抗壓夾具應(yīng)能保證試體在夾具內(nèi)平均受壓且球座可以自由轉(zhuǎn)動。

4.7 膠砂比對水泥的強度影響顯著,在水泥膠砂成型時,應(yīng)嚴格控制水泥和標(biāo)準(zhǔn)砂的加入量。

5 結(jié)論

水泥強度是水泥質(zhì)量的重要指標(biāo)。水泥質(zhì)量關(guān)乎企業(yè)生命、建筑質(zhì)量、社會和諧。面對水泥強度檢驗中諸多的影響因素，應(yīng)加強試驗室的質(zhì)量管理，對試驗人員進行培訓(xùn)考核的同時，增強其責(zé)任心，加強對比驗證檢驗，真正起到控制和提高水泥產(chǎn)品質(zhì)量的作用，為建筑施工提供準(zhǔn)確可靠的檢測報告。

[1]張大同.GB/T17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》[S].國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，1999.

[2]沈建惠.淺談水泥檢測中的影響因素和控制［J］.中國建設(shè)信息,2009,(10).13-15

[3]廖曉斌.淺談影響水泥檢測的因素及其控制措施［J］.科技與生活,2010,(7).10-12