水泥标准稠度用水量测定方法（标准法）的影响因素分析

郑 伟

(莆田市产品质量检验所，福建 莆田 351100）

1 前言

水泥标准稠度用水量是水泥需水量的一种反应，指水泥净浆达到标准稠度时所需要的拌合水量。通常是用水与水泥质量的比（%）来表示。由于GB/T1 346-2011明确规定：“凝结时间测定方法中的8.2（试件的制备）是以标准稠度用水量按7.2（水泥净浆的拌制）制成标准稠度净浆，按7.3（标准稠度用水量的测定步骤）装模和刮平后，立即放入湿气养护箱中。记录水泥全部加入水中的时间作为凝结时间的起始时间”，而水泥安定性检测使用的也是达到标准稠度的水泥净浆进行成型。可见水泥标准稠度用水量的准确性直接关系到这两项检测项目的结果，进而对混凝土配合比的设计、强度和建筑结构的安全性能造成不可忽视的影响。

2012年3月1日GB/T 1346-2011标准取代GB/T 1346-2001标准的实施，从根本上改变了水泥标准稠度用水量（标准法）的试验步骤，作者通过与同事以及与不同实验室之间的比对试验，结合本人多年建筑材料检测工作中，反复进行水泥标准稠度用水量的测定试验中得到的经验进行分析，发现水泥标准稠度用水量测定中受到诸多因素的影响。现就其主要影响因素进行分析，并结合作者多年水泥试验和在新标准实施以来的八个月中得出的试验经验，提出一些建议和改进措施，以减少测定值的偏差。

2 可能对测试结果造成影响的因素分析

在测试过程中除了严格按照标准中规定的要求构建试验室环境和试验仪器，作者还从平时实际试验过程当中反思分析可能会影响测试结果的因素。

（1）在测试过程中环境因素的影响除了相对湿度和温度，同时期进行的其他水泥检测项目时造成的震动也会对水泥标准稠度用水量的测定造成影响。

由于水泥标准稠度用水量测定、水泥胶砂成型和流动度测定所要求的环境条件是一样的，所以标准稠度用水量的测定有可能和水泥胶砂成型、流动度测定在同一个试验室同一时间进行，那么在胶砂进行振实成型与进行流动度测定的时候所产生的大量震动波者会增加维卡仪中滑动杆在水泥净浆中的下落距离。

（2）试验中使用滴定管和量筒的区别。

作者使用过滴定管和量筒这两种加水器具后，发现量筒的筒壁上容易产生细小气泡，并且难以去除，而滴定管没有这类情况发生。这种情况是否会对测试结果产生影响？

（3）GB/T 1346-2011标准中规定维卡仪的滑动杆能自由滑动，不过对滑动杆与维卡仪基座中孔径之间的摩擦力没有详细规定。由于水泥试验室对环境温度和相对湿度有着严格的要求，这就造成一个相对封闭的环境。水泥试验室中水泥粉尘也多，水泥粉尘粘附在维卡仪上以后，会改变维卡仪的滑动杆的摩擦系数，必定会对测试结果造成影响。

（4）GB/T 1346-2011规定“拌和结束后，立即取适量水泥净浆一次性将其装入已置于玻璃板上的试模中，浆体超过试模上端，用宽约25mm的直边刀轻轻拍打超出试模部分的浆体5次以排除浆体中的孔隙”，但标准中没有详细的装模过程介绍，那么实际试验中不同人员的操作手法会对测试结果造成什么影响？

经作者多次试验尝试，并向同事及其他水泥试验室求证，发现如果完全按照GB/T 1346-2011中标准稠度用水量测定方法（标准法）中的要求，不添加任何其他步骤进行试验，在试模制作成型后，从试模下方的玻璃板观察试模内部，明显可看试模底部有大的空洞，并且当成型的试模凝固后作者破开试模观察试模内部，也发现试模内部存在大量气泡和孔隙。作者的多次试验尝试得到的结果都是一样，不能达到标准要求的“排除浆体中的孔隙”的要求。

作者分析产生这种情况的原因是因为水泥净浆是一次性装入已置于玻璃板上的试模，由于试模的形状是上窄下宽的梯形，水泥净浆装入其中本身就受限于入口狭窄，而装入试模的水泥净浆的流动度不可能在1.5min内完全填充试模内部空间，进而在试模底部和试模壁上产生大量的孔隙和气泡，之后用宽约25mm的直边刀轻轻拍打超出试模部分的浆体5次也并不能消除试模中的孔隙和气泡。这样成型出来的水泥净浆试模明显不能符合GB/T1346-2011标准的要求。

3 作者按GB/T1346-2011标准严格控制实验室温度和相对湿度，使实验室温度控制在（20℃±2℃），湿度控制在（80%±5%），并在实验室环境稳定在以上温湿度条件下1个小时以后，对分析出可能对测试结果造成影响的因素进行论证

（1）在测试过程中环境因素的影响除了相对湿度和温度，最主要的影响因素是各种震动对维卡仪的滑动杆下落距离的影响。

作者在三种震动环境下连续对同一个水泥样品使用相同水量制作的水泥净浆试模各进行10次测试，得到以下结果：

?

?

由表1可见剧烈的震动会严重影响到测试结果，所以试验时应避开环境中存在的各种震动。在实际试验中最剧烈的振动主要来源于两个方面：一是胶砂振实台工作的振动，二是进行流动度测定时跳桌的振动。其中又以胶砂振实台工作时的振动最剧烈。

（2）用滴定管（精度0.1ml）和用量筒（精度0.1ml）的区别。

作者使用精度0.01g的电子天平在20℃时，分别对量筒和滴定管这两种玻璃仪器各量取的130 mL蒸馏水进行10次称量，得到以下结果：

?

按照水在20℃的密度大约是998.203g/L来计算，130mL±0.5 mL蒸馏水在20℃的环境下质量大约等于129.77g±0.499g，由表2可见这20次测量中量筒和滴定管虽然都可以达到标准的要求，但明显滴定管的精度更高。

（3）维卡仪与滑动杆之间的摩擦力改变后对测试结果产生的影响。

作者使用5种形态的滑动杆对同一个水泥样品用相同水量制作的15批次的75个水泥净浆试模各进行测试，得到以下结果：

?

?

由表3可以看出来由于水泥试验室这种对温度和相对湿度要求十分严格，所以使试验室形成了一个相对封闭的空间。而水泥试验中水泥样品必需通过0.9mm方孔筛后充分混匀，之后称量加水拌合，这个过程会扬起大量的水泥粉尘。而水泥粉尘容易粘附在滑动杆，使滑动杆下落时产生的摩擦力大增，进而影响到水泥标准稠度用水量的测定。随着时间的增加，滑动杆上水泥附着的就越多，滑动杆的摩擦系数也越大。由表3可见在试验室放置一个月的滑动杆和清洗过的滑动杆测量的数据偏差基本不大，一个月后随着时间的增加，滑动杆测量所得的数据明显有大的偏差，已经不适合作为试验数据。作者建议为了试验数据的准确性，维卡仪至少使用一个月后能够全面清洗一遍，特别是滑动杆一定要清洗干净，避免残留粉尘和污垢。

（4）对于标准中规定的水泥净浆装模的方式，作者与同事以及其他实验室之间进行多次的讨论和比对实验，发现只有在GB/T 1346-2011标准规定的步骤中添加两种操作才能有效消除孔隙。第一种是在一次性将水泥净浆装入试模后，用直边刀插捣后轻轻震动试模，以达到消除试模中的孔隙的目的；第二种方法是在添加水泥净浆的时候把水泥净浆赶入试模底部，挤压出试模内部的空气，才可以使水泥净浆充满整个试模，消除试模中的孔隙。

作者使用这两种方法连续对同一个水泥样品使用相同水量制作的水泥净浆试模各进行30次测试，得到以下结果：

?

图1 两种装模方式实测数据图

虽然两种装模方式都能有效“排除浆体中的孔隙”，但是由以上表4、图1可见第二种装模方式的实测数据的浮动过大，实际试验中遇到的不确定因素也多，并不适合作为标准稠度用水量试验的装模方式。主要原因是在赶水泥净浆入试模的力度不好控制，力度小了就不能挤压出试模内部的空气，容易在水泥净浆内部留下气泡和孔隙，测试时试杆会在遇到气泡的时候突然加速，使测试得到的数据偏小；力道过大则容易压实水泥净浆，使测试得到的数据偏大。而第一种方法的可操作性好，测试得到的数据标浮动也小。作者建议按第一种方法编写水泥标准稠度用水量测定作业指导书，这样才能有效的减少测试中产生的不确定度。

4 结束语

水泥净浆达到标准稠度用水量能直接影响混凝土的施工性能、力学性能和耐久性。在混凝土的配合比设计的三个基本参数：水灰比、用水量、砂率三个基本参数中，有两个涉及到水，足见水泥标准稠度用水量问题在混凝土中的重要性。因此，在水泥标准稠度用水量测试的过程中，除了要严格按照国家标准规范操作程序外，还要注意控制各种因素的影响，提高水泥标准稠度用水量测定值的准确性和真实性，减小其偏差。

[1]江丽珍，刘晨，颜碧兰，崔向阳，肖忠明，朱文尚，李胜泰，刘龙，于利刚，徐觉慧，王永清，夏志勇，王建新.GB/T 1346-2011 水泥标准稠度用水量 凝结时间 安定性检验方法[S].中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.2011.03.01.

[2]柏翠云，赵宏旭.水泥标准稠度用水量测定值的影响因素探讨[J].湖南科技学院学报：2010（08）.