特别策划
特别策划:混凝土试验数据准确度问题
编者按:在我们所收到的稿件中,经常有这样的情况:作者做混凝土对比试验,将某种混凝土与基准混凝土相对比,测量其强度或坍落度,以找出性能较好的一种混凝土。若两个实验结果都在误差范围内,那么是否能说明其中一种混凝土性能更优?试验结果是否足以准确地能够反映性能的差异?因此本期特别策划组织讨论关于“混凝土强度、坍落度试验数据准确度有多高,所得结果有多大的误差,若两结果的差都在实验误差范围内,那么这样的性能比较是否还有意义?”这个话题的讨论。
混凝土是用广泛的材料和简单的工艺生产出来的复杂的产品,加之混凝土本身半成品的特性和水化进程中复杂的物理和化学反应过程,不便于以某种检测手段获得某些技术参数来准确表征混凝土拌合物以及硬化后混凝土的某些性能。正是因为这样的特性,注定检测数据的可信程度不会很高。因为混凝土拌合物的匀质性比较差,检测的原理各不相同,因而采用不同的检测手段所获得的数据都会不同,即便是规范的操作,规矩的计算,所得结果也会有比较大的偏差。
从技术的应用情况来说,以坍落度为例,按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T50080—2002)的方法,同一车混凝土拌合物,不同的技术人员会做出不同的结果,而每个人多次的检测值一般还能控制在试验允许误差范围之内。坍落度可能是在混凝土行业用得最多的词汇,一般说坍落度值大,都会认为混凝土“稀”,反之则“干”,但如果结合扩展度指标再看,就会否定前述观点,在实际中,坍落度 180~200mm 的混凝土,其扩展度仅有 350~400mm的情况也是有的。这种状态的混凝土,谁看了也不会说它“稀”的。所以,个人认为检测到的数据其准确程度从产品生产过程的质量控制角度来说,就是个参考值,因为这毕竟是一个定量的参数,可以基本反映混凝土的某些性能。而这些参数可以给质量控制人员提醒,从而指示改善的方向。
有相应的标准和规范给出了定量的参数值和标准的检测方法,操作性是比较强的,但尽管是这样,也不可去追究或过分依赖数据的准确性,否则会给人误导,造成不必要的纠纷和损失,事与愿违是最终的结果。
要保证混凝土坍落度和强度试验数据的准确度,首先要排除试验人员粗心大意马虎了事,其次是试验仪器的准确度要在规定的精度范围内,那么试验得出的数据还是具有较高的准确度的。从混凝土坍落度试验来看,影响坍落度试验结果的因素有:混凝土和易性是否良好;试验当中是否将混凝土拌合均匀;地面是否平整且刚性不吸水;插捣是否均匀;坍落度筒提起的速度是否符合要求;坍落度筒提起时有没有倾斜;坍落度筒内壁是否光滑等,任何一项因素都有可能极大的影响试验结果,比如当往坍落度筒中添加混凝土不均匀时,如果粗骨料偏多那么结果比真值小;如果砂浆偏多那么结果比真值大。从混凝土强度试验来看,通过抽样一定数量的混凝土试件样品来反映某一批混凝土的强度,那么抽样是否具有代表性、成型过程中装料是否均匀、插捣振动是否均匀、拆模时间是否合适、试模尺寸刚度是否符合要求、养护条件是否满足要求、试压时试件表面是否清洁、试件放置在压板下的位置、加荷速度、试验机的精度都会影响混凝土强度数据,并且有时误差会非常大,比如取样不具有代表性取到某一盘离析的混凝土,那么强度试验结果会大大偏离真值,有时偏离甚至可以达到十几兆帕。当排除的人和仪器设备的因素,那么试验数据的误差应该是在可接受范围内的,因此我们通常在试验数据统计时,需要剔除某些异常值,并找出这些异常值产生的原因。当剔除了异常值以后,试验数据统计结果应该就接近于真值了。
混凝土强度主要受到混凝土水灰比的影响,通过正确的方式制作混凝土试块,并借助统计的方法对强度数据进行加工,我认为强度作为衡量混凝土的一个指标具有较强的准确性。比如,一种矿物掺合料替代水泥,最终引起强度的上升,有可能是因为这种矿物掺合料的水化作用或者二次水化作用生成了强度较高的水泥石,也有可能是因为矿物掺合料的填充效应增加了混凝土整体的密实度,或者是由于此矿物掺合料具有减水效果,这些效果都可以影响混凝土的强度,反过来,我们可以通过混凝土强度的变化对此矿物掺合料进行分析。
新拌混凝土坍落度是衡量混凝土工作性的一个指标,在确定各原料及减水剂的掺量后,原料的投料顺序、搅拌时间、温度以及坍落筒操作方式都会影响新拌混凝土坍落度的测量,较多的影响因素会造成此方法难以对混凝土的工作性进行准确评价。例如,硅灰密度较小,搅拌时不易混合均匀,若不经过适当长的时间搅拌,出机后混凝土状态不好,此时的坍落度数据不能准确反映混凝土的性能。应当结合扩展度、泌水试验等其他性能测试结果综合评价混凝土的工作性。
试验的准确度和误差所表示的是一个问题,只是表示的方式不同而已。试验误差小,则准确度高;反之,试验误差大,则准确度低。准确度的定义是测量结果与被测量的真值之间的一致程度。大多数情况下,真值是无法确定的,从而是未知的,在实际使用中用约定真值或接受参照值来代替,可以通过校准或检定得出的特定量的值,或由更高准确度等级的测量仪器测得的值,或反复测量的结果所确定的值作为约定真值。测量结果与真值的差称为测量误差,也叫试验误差。试验方法的准确度既可以用于评估一种试验方法,也可以比较和评定使用这种试验方法的不同试验室水平的重要依据。不同试验室、不同人员之间试验结果不相同,与试验仪器、人员、环境的不尽相同有关,而且与被检测样品的均匀性有关。比如混凝土的坍落度检验。混凝土拌合物是一种非均质材料,而且每时每刻都进行着化学反应。同一个人检测完坍落度后,再次检测时,混凝土自身已发生了变化,检测结果就不一样,尤其坍落度损失大时。这不是试验方法不正确,而是试验样品发生了变化。所以,使用符合要求的试验仪器、使用规定的方法、相同的试验环境得到的试验结果是可以接受的,且具有可比性。同时,人们规定了不同试验室之间、人员之间试验误差可以接受的程度。
混凝土材料是一种试验性很强的学科,大量的数据来源于试验,试验结果直接影响我们对原材料及混凝土的性能的判断。在试验的过程中不可避免地要产生误差,误差不同于错误,错误是操作方法不当或者程序不对所产生的;而误差是在相同的方法、相同的程序条件下,不可避免的出现的一种试验结果的差别。因此,误差不能避免只能缩小。
在混凝土的日常生产过程中不可避免的会对不同原材料进行对比,两种原材料的试验结果非常相近,结果都在国标的要求的误差范围之内。这种情况经常发生,比如两种粉煤灰的细度分别为 15.2% 和 15.3%,我们很难从细度试验上看出这两种粉煤灰哪一种好一些。作为原材料质量控制我们又不得不判定哪一种粉煤灰的质量较好,我们即使采用重复试验也很难保证试验结果有较大的差别。我们就应该对这两种粉煤灰进行需水量比和烧失量试验来进一步判定。
为了进一步说明问题,再列举一个大家常见的例子,减水剂厂家的对比试验经常会发现,两种外加剂,相同的掺量、相同的配合比,初始坍落度基本相同。单从初始坍落度很难说明哪个好哪个坏,我们进行一个小时经时损失也许就会有区别。
因此,笔者认为试验结果在误差范围内的情况下,我们不能草率下结论说明有没有差别。首先,我们要明确我们做这个试验的目的是什么,要达到什么结果;其次,我们要使用试验结果做什么,解决什么问题。我们要做到全面的看问题,综合评价试验结果。两害相比取其轻,两利相比取其重。
“2013 中国混凝土行业绿色环保年度人物”结果即将揭晓
由(国家)建筑材料工业技术情报研究所举办的“2013(首届)中国混凝土行业绿色环保年度人物推介活动”于今年 2 月份正式启动,活动历经候选征集、专家推介,已有 50余名参选人进入到候选名单中,现正处于初选公示和网络投票阶段,网络投票截止时间是 5 月 15 日凌晨,最终结果根据有效网络投票及专家终审来确定入选人名单。
据主办方介绍,参加此次活动的代表主要来自混凝土生产、原材料生产和机械工程三个行业。如北京新奥混凝土集团有限公司董事长韩先福、中建西部建设股份有限公司副总经理李明杰、中建商品混凝土云南有限公司副总经理孙亮、江苏奥莱特新材料有限公司总经理郑春扬、广州市三骏建材科技有限公司总经理潘亚宏、中联重科机制砂设备(湖南)有限公司总经理王有负等。
主办方将拟定于 5 月 26 日~29 日在江苏南京举办 “全国预拌混凝土企业管理和绿色环保混凝土生产研讨会暨 2014中国混凝土企业家高峰论坛”,届时将于 5 月 27 日晚同期举行“‘奥莱特’杯 2013 中国混凝土行业绿色环保年度人物”颁奖仪式,现场揭晓获选名单,环保部、中国建材联合会等主管单位领导将为获选者颁奖。
会议将邀请多位行业领导、知名专家和一线从业专家、企业家参与此次会议专题的研讨
会议预计将有超过上百家国家相关建设、环保和建材主管部门、行业协会、知名科研院所、各地建设主管部门、大型水泥企业、商品混凝土生产企业、混凝土原材料企业、施工企业、监理及质检部门、设备生产企业、新产品新技术发明人、咨询服务机构、行业媒体以及其它相关企业管理与技术人员莅临大会。
来源:本刊编辑部