影響水泥強度檢驗準確性的因素

謝 建 忠

(山西省建筑材料質量檢驗測試中心，山西 太原 030013)

0 引言

水泥強度是水泥產(商)品的重要性能指標，其質量高低直接影響水泥的使用，并影響到水泥和混凝土的質量和成本；檢驗結果偏高，水泥實際強度偏低，對建筑工程質量造成非常大的影響，易造成工程質量事故和人身安全事故；結果偏低，實際上水泥強度高，致使水泥企業混合材摻量少成本加大，造成經濟損失，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果的準確性對水泥生產和使用都十分重要。由于影響水泥強度檢驗結果的因素很多，所以水泥行業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范檢驗操作、提高檢驗的準確性。GB/T 17671水泥強度檢驗方法(ISO法)，對水泥強度檢驗的試驗環境條件、儀器設備、操作要求等作了明確規定。

1 影響水泥強度檢驗準確性的因素

1.1 環境條件

標準中對試驗室的溫度、濕度及養護條件提出了要求：實驗室溫度在20 ℃±2 ℃、濕度不低于50%，養護箱的溫度控制在20 ℃±1 ℃、濕度大于90%，養護水溫度控制在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及加濕等裝置來調節；養護箱的性能要能滿足溫度、濕度的要求；養護水要能滿足要求并按規定進行換水，以保證強度檢驗的全過程符合標準規定。

為保證檢驗時樣品溫度，樣品應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果偏高。試驗室溫度的高低都會影響結果的高低，曾有企業的水泥產品經使用單位檢驗、強度低于標準要求不合格，與企業的檢驗結果相差很大，產生糾紛，經到該使用單位試驗室現場檢查，查尋原因，當時正是春季，試驗室、養護箱、養護水的溫度只有15 ℃，低于標準要求而造成強度結果偏低，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，嚴格控制實驗室、養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果準確。

1.2 儀器設備

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

1)行星式膠砂攪拌機：主要是進行膠砂的拌制。設備的轉速等參數基本在廠家設置好，影響檢驗的主要是葉片與鍋底、鍋壁之間的間隙，標準規定為(3±1)mm，若不符合要求，就會使水泥強度結果相差很大，當攪拌鍋與攪拌葉片間隙過大會對水泥強度檢驗的結果有較大的影響，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，因此導致強度降低[1]。另外，由于攪拌鍋與攪拌葉片的間隙大導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，導致水泥膠砂攪拌不均勻，使結果偏低且3條試體強度數據離散性較大，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果。

2)膠砂振實臺：主要是膠砂振實成型設備。振實臺的振幅、頻次及安裝在標準中有詳細規定，保證其滿足標準要求。曾在某試驗室檢查時發現其強度檢驗結果偏低很多，經查其振實臺的安裝不符合標準要求，將振實臺安裝在鐵架上且在設備下面墊有一層膠皮，在振實過程中產生減振作用，致使振實效果差而造成結果偏低，因此國家標準中對振實臺的安裝做了規定；某實驗室的振實臺在使用過程中，由于操作人員對設備不了解，未將為保證運輸裝的保護環取下使振幅人為變小從而造成結果偏低。另外，在實際操作中，若兩層膠砂裝量不同，也會導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果，據初步統計，模腔尺寸增大將會造成檢測結果偏高，而試模凈重的減少將造成檢測結果降低，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果，試模內腔涂油太多會使試體產生大量的氣孔而結果偏低，太少會造成脫模困難使試體受到震動影響強度結果，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，發現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備。抗折機的安裝是否水平、杠桿比例是否符合要求，應定期檢定。抗折夾具是否合格、圓柱是否靈活都會影響檢驗結果。水泥抗折強度試驗機的杠桿在折斷瞬間處于平衡狀態其結果準確，杠桿偏高偏低都會使結果偏高。

5)壓力試驗機：是進行抗壓強度試驗的設備。壓力機的量程、精度、加荷速度應符合標準要求并定期進行檢定；抗壓夾具的球座靈活度、壓板的尺寸、光潔度都影響結果的準確性。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企業，查尋原因發現其所用壓力試驗機到一定程度后數值不變，致使28 d強度結果偏低很多，經維修并計量檢定合格后檢驗結果提高，誤差縮小。

6)計量設備:主要是用來進行試驗材料的計量。其精度是否滿足標準要求，會對檢驗結果產生影響，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定。為保證檢驗的一致性，試驗所用材料應提前進入試驗室使其溫度與環境溫度一致，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生水化反應，使水泥硬化，所以水的質量會影響檢驗結果。某特種水泥企業化驗室曾用自來水和蒸餾水進行強度比對，結果相差2 MPa～3 MPa。另外，試驗用水的多少也會影響強度結果，某企業生產特種水泥，按國標用0.50的水灰比試驗，其流動性很大檢驗結果在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，對試驗用水的質量和用量要嚴格控制才能保證檢驗的準確性。

2)標準砂：作為強度檢驗的基準材料，由國內唯一的生產廠家專供，以保證其質量；但由于運輸過程中可能造成包裝破損使其中的標準砂撒漏使重量不足而影響檢驗結果，所以在進行水泥強度檢驗時要對標準砂計量以確保數量符合要求。

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境溫度一致，減少溫度對結果的影響。另外，要對水泥樣品進行處理，清除雜質。在試驗時，各種材料的稱取要符合標準要求，以保證數量。

1.4 操作人員

操作人員作為水泥強度試驗者，其對儀器設備的操作、標準的理解和掌握，操作過程和手法等都會影響檢驗結果。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，使檢驗結果偏低很多；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，刮平環節操作手法是否符合標準要求，對檢驗結果影響較大；試體在養護箱中養護時，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準要求認真操作，否則會造成試體不密實、結果偏低；試體刮平也會對結果有很大的影響；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果的準確；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果。

2 提高水泥強度檢驗準確性的措施

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

2)環境條件：強化環境條件的控制，配備必要的溫度、濕度控制裝置，確保試驗室溫度、濕度達到標準要求，并做好試驗室、養護箱的溫濕度和養護水溫度的記錄。

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

4)試驗材料：對試驗所用的水、標準砂、水泥試樣等材料要提前做好準備，使其滿足標準要求，減少因材料而影響檢驗結果。

另外，要定期進行試驗室內部抽查、試驗室之間比對等工作，以此對試驗室的環境條件、儀器設備、操作手法等影響檢驗結果準確性的因素進行考核和評估，及時發現存在的問題和缺陷，立即進行整改和完善，保證檢驗數據準確。

3 結語

水泥強度檢驗的準確性關系到水泥的生產和使用，所以不論是水泥生產企業還是使用單位的試驗室，都要強化檢驗過程管理，從試驗環境條件、儀器設備、試驗材料以及操作人員等方面抓起，不斷完善和提高，保證其符合標準要求，滿足檢驗需要，得到準確的檢驗數據，更好地指導水泥生產和使用，提高水泥的經濟價值。