影响水泥强度检验准确性的因素

谢 建 忠

(山西省建筑材料质量检验测试中心，山西 太原 030013)

0 引言

水泥强度是水泥产(商)品的重要性能指标，其质量高低直接影响水泥的使用，并影响到水泥和混凝土的质量和成本；检验结果偏高，水泥实际强度偏低，对建筑工程质量造成非常大的影响，易造成工程质量事故和人身安全事故；结果偏低，实际上水泥强度高，致使水泥企业混合材掺量少成本加大，造成经济损失，对混凝土施工而言，由于水泥的用量加大，水泥强度高，水化热大，混凝土易开裂、耐久性差，因此水泥强度检验结果的准确性对水泥生产和使用都十分重要。由于影响水泥强度检验结果的因素很多，所以水泥行业一直采用试验室之间的对比验证或全国(省)水泥性能检测大对比等手段来规范检验操作、提高检验的准确性。GB/T 17671水泥强度检验方法(ISO法)，对水泥强度检验的试验环境条件、仪器设备、操作要求等作了明确规定。

1 影响水泥强度检验准确性的因素

1.1 环境条件

标准中对试验室的温度、湿度及养护条件提出了要求：实验室温度在20 ℃±2 ℃、湿度不低于50%，养护箱的温度控制在20 ℃±1 ℃、湿度大于90%，养护水温度控制在20 ℃±1 ℃。因此，试验室要保证温度、湿度符合要求就必须安装空调及加湿等装置来调节；养护箱的性能要能满足温度、湿度的要求；养护水要能满足要求并按规定进行换水，以保证强度检验的全过程符合标准规定。

为保证检验时样品温度，样品应提前一天进入试验室，使其温度与试验室一致，如果试样的温度高会使结果偏高。试验室温度的高低都会影响结果的高低，曾有企业的水泥产品经使用单位检验、强度低于标准要求不合格，与企业的检验结果相差很大，产生纠纷，经到该使用单位试验室现场检查，查寻原因，当时正是春季，试验室、养护箱、养护水的温度只有15 ℃，低于标准要求而造成强度结果偏低，其原因在于水泥水化过程受温度的影响，温度高水泥的水化速度快，水泥的强度就高，反之温度低水泥强度就低。由此可见，严格控制实验室、养护箱的温度和湿度是十分必要的，只有这样才能保证检验结果准确。

1.2 仪器设备

水泥强度检验的仪器设备主要有胶砂搅拌机、胶砂振实台、试模、抗折试验机、恒应力试验机。这些仪器设备首先其精度应符合标准的要求；其次必须按照要求进行安装，以保证其能正常运行；再次要按规定的时间对其进行定期的校准或检定，以保证其符合要求，最后要做好仪器设备的维护和保养。

1)行星式胶砂搅拌机：主要是进行胶砂的拌制。设备的转速等参数基本在厂家设置好，影响检验的主要是叶片与锅底、锅壁之间的间隙，标准规定为(3±1)mm，若不符合要求，就会使水泥强度结果相差很大，当搅拌锅与搅拌叶片间隙过大会对水泥强度检验的结果有较大的影响，3 d抗压强度最大降低12%，抗折强度最大降低了24%，28 d抗压强度降低10%～12%，抗折强度降低11%～13%，当间隙达7 mm时，搅拌锅与搅拌叶片未被搅起的胶砂料：c∶s∶w=1∶1.8∶0.35，搅起的胶砂料：c∶s∶w=1∶3.6∶0.54，未搅起的胶砂料的水灰比较小(<0.5)。在振动成型过程中，未被搅起的胶砂料往往将会装在试模第二层的上表面，且在刮抹过程中将被去除，而剩余在试模的胶砂料用水量将增大，水泥量减小，因此导致强度降低[1]。另外，由于搅拌锅与搅拌叶片的间隙大导致加砂前锅底的水泥不能全部搅拌起来，加砂后锅底仍有未搅起的水泥，导致水泥胶砂搅拌不均匀，使结果偏低且3条试体强度数据离散性较大，同时由于水泥胶砂搅拌不匀使检验的试体强度降低，特别对早期强度影响更大；当间隙小于2 mm，强度会偏高，并容易在搅拌过程叶片与锅底、锅壁摩擦而损坏，其原因是搅拌过程中部分砂受到破坏而粒径变小。另外，各个搅拌时间的长短也会影响检验结果。

2)胶砂振实台：主要是胶砂振实成型设备。振实台的振幅、频次及安装在标准中有详细规定，保证其满足标准要求。曾在某试验室检查时发现其强度检验结果偏低很多，经查其振实台的安装不符合标准要求，将振实台安装在铁架上且在设备下面垫有一层胶皮，在振实过程中产生减振作用，致使振实效果差而造成结果偏低，因此国家标准中对振实台的安装做了规定；某实验室的振实台在使用过程中，由于操作人员对设备不了解，未将为保证运输装的保护环取下使振幅人为变小从而造成结果偏低。另外，在实际操作中，若两层胶砂装量不同，也会导致胶砂中气泡的排放情况不同，振实效果不同，强度离散性大。

3)试模：水泥胶砂成型的模具。比较简单，容易被忽视。但试模的净量、腔体尺寸都会影响检测结果，据初步统计，模腔尺寸增大将会造成检测结果偏高，而试模净重的减少将造成检测结果降低，而且降低幅度在1 MPa～5 MPa[2]。另外试模装配是否到位会影响试模模腔尺寸从而影响检验结果，试模内腔涂油太多会使试体产生大量的气孔而结果偏低，太少会造成脱模困难使试体受到震动影响强度结果，尤其是抗折强度的影响更大，甚至使试验作废，曾在某实验室看到其水泥强度试体上有很多的气孔，发现试模里涂了大量的机油。

4)抗折试验机：是进行试体抗折强度的设备。抗折机的安装是否水平、杠杆比例是否符合要求，应定期检定。抗折夹具是否合格、圆柱是否灵活都会影响检验结果。水泥抗折强度试验机的杠杆在折断瞬间处于平衡状态其结果准确，杠杆偏高偏低都会使结果偏高。

5)压力试验机：是进行抗压强度试验的设备。压力机的量程、精度、加荷速度应符合标准要求并定期进行检定；抗压夹具的球座灵活度、压板的尺寸、光洁度都影响结果的准确性。某混凝土公司试验室检验水泥的28 d抗压强度值远低于提供水泥的生产企业，查寻原因发现其所用压力试验机到一定程度后数值不变，致使28 d强度结果偏低很多，经维修并计量检定合格后检验结果提高，误差缩小。

6)计量设备:主要是用来进行试验材料的计量。其精度是否满足标准要求，会对检验结果产生影响，因此要定期进行检定以保证其精度符合要求。

1.3 试验材料

水泥强度试验对所用的材料都有规定。为保证检验的一致性，试验所用材料应提前进入试验室使其温度与环境温度一致，满足检验要求，减少检验误差。

1)试验用水：洁净的饮用水，有争议时用蒸馏水。因为水在成型时与水泥发生水化反应，使水泥硬化，所以水的质量会影响检验结果。某特种水泥企业化验室曾用自来水和蒸馏水进行强度比对，结果相差2 MPa～3 MPa。另外，试验用水的多少也会影响强度结果，某企业生产特种水泥，按国标用0.50的水灰比试验，其流动性很大检验结果在42.5 MPa，通过流动度控制在180 mm以上，水灰比为0.47，其28 d抗压强度值达到50 MPa。由此可见，对试验用水的质量和用量要严格控制才能保证检验的准确性。

2)标准砂：作为强度检验的基准材料，由国内唯一的生产厂家专供，以保证其质量；但由于运输过程中可能造成包装破损使其中的标准砂撒漏使重量不足而影响检验结果，所以在进行水泥强度检验时要对标准砂计量以确保数量符合要求。

3)水泥样品：水泥样品的均匀性以及温度对检验有一定的影响。由于水泥粉磨过程中水泥的温度往往很高，在水泥库中存放的时间很短，从水泥厂到使用单位无法使水泥的温度降到常温，所以在检验时提前一天让水泥样品进入试验室，使其温度与试验室的环境温度一致，减少温度对结果的影响。另外，要对水泥样品进行处理，清除杂质。在试验时，各种材料的称取要符合标准要求，以保证数量。

1.4 操作人员

操作人员作为水泥强度试验者，其对仪器设备的操作、标准的理解和掌握，操作过程和手法等都会影响检验结果。例如：试模的涂油，曾在某试验室看到试模中涂有大量的机油，造成试体上大量的气孔出现，使检验结果偏低很多；试模涂油少或没涂油，会造成脱模困难，需要用橡皮锤敲打才能脱模，在此过程使试体受到震动甚至损坏，而造成结果跳差，特别对抗折强度的影响更大；试体制作过程中，刮平环节操作手法是否符合标准要求，对检验结果影响较大；试体在养护箱中养护时，放置是否水平、使水泥试体平整；试体成型时振实、刮平的操作要按照标准要求认真操作，否则会造成试体不密实、结果偏低；试体刮平也会对结果有很大的影响；抗折强度试验时，试体气孔多的面在上在下以及杠杆的仰起高度都会影响结果的准确；抗压强度试验时的加荷速度、试体的放置等都会影响检验结果。

2 提高水泥强度检验准确性的措施

1)操作人员：作为检验过程中的重要因素，其素质的高低、能力的强弱都对检验结果有很大的影响，因此要十分注意操作人员的培训，提高其操作水平并获取相应的资格证书。一要加强人员的培训，使其能正确理解和掌握标准、熟练掌握仪器设备的操作流程和手法、提高其操作水平；二要严格按照检验程序进行操作，减少人为误差，通过内部抽查和外部比对等方式对检验进行考核，发现问题及时纠正和改进；三要操作人员提高责任心，通过奖惩制度，确保检验工作认真、精确。

2)环境条件：强化环境条件的控制，配备必要的温度、湿度控制装置，确保试验室温度、湿度达到标准要求，并做好试验室、养护箱的温湿度和养护水温度的记录。

3)仪器设备：加强仪器设备的管理，一要对所用的仪器设备定期进行检定或校验，重要设备进行期间核查，使其精度高、性能完好，二要做好仪器设备的使用、维修、检定或校验记录，确保仪器设备的朔源，满足检验要求。

4)试验材料：对试验所用的水、标准砂、水泥试样等材料要提前做好准备，使其满足标准要求，减少因材料而影响检验结果。

另外，要定期进行试验室内部抽查、试验室之间比对等工作，以此对试验室的环境条件、仪器设备、操作手法等影响检验结果准确性的因素进行考核和评估，及时发现存在的问题和缺陷，立即进行整改和完善，保证检验数据准确。

3 结语

水泥强度检验的准确性关系到水泥的生产和使用，所以不论是水泥生产企业还是使用单位的试验室，都要强化检验过程管理，从试验环境条件、仪器设备、试验材料以及操作人员等方面抓起，不断完善和提高，保证其符合标准要求，满足检验需要，得到准确的检验数据，更好地指导水泥生产和使用，提高水泥的经济价值。