影响水泥胶砂强度检验误差的因素分析

　　摘要： 由于水泥是建筑施工企业一种重要的原材料，而水泥胶砂强度值又是检验水泥质量的一个重要指标。本文通过对标准砂、试验条件、仪器设备、试验操作四个方面来分析影响水泥胶砂强度检验误差的因素，以实现对影响的主要因素进行控制。从而达到规范中对检验方法的精确性和再现性的要求。

　　关键词：水泥胶砂强度 检验误差 水化

　　Abstract: Due to the cement is a construction enterprise one of the important raw materials, and cement grinding strength value of the cement quality inspection is one of the important indexes. This article through to the standard sand, test conditions, apparatus, equipment, the test operation four aspects of analysis on strength of cement grinding the factors error inspection, in order to influence factors of control. Thus achieve a standard test method for the accuracy and reproducibility requirements.

　　Keywords: cement grinding strength test error hydration

　　中图分类号：TN707 文献标识码：A 文章编号：

　　水泥是混凝土重要胶凝材料。水泥强度是水泥胶结力的体现，是影响混凝土强度的主要因素。而水泥胶砂强度检验值又是评定水泥强度等级的主要指标，其检验误差是否足够小，直接影响对水泥质量的评定。我们知道由于水泥胶砂强度检验程序较为复杂，因此，影响其检验结果的因素较多。从取样、试验、成型、脱模养护到破型，这一系列的操作过程，所用材料、仪器设备、环境条件及操作人员，都会不同程度地给水泥胶砂强度带来一定的影响。为此，笔者试图对水泥胶砂强度检验中的误差进行分析，以便及时发现影响强度检验值的因素，及时对影响的主要因素进行控制。

　　一、 标准砂的影响

　　标准砂的质量是影响检验结果的主要因素之一，GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》中对砂的要求有了很详细的规定。中国ISO标准砂袋装量的范围为1350g±5g。现在的用的袋装标准砂的质量一般都在标准范围内，但袋与袋之间质量相差也能达到(4-5)g，个别的还不在标准范围内。如果试验前未称标准砂的质量，而用了不在标准范围内的标准砂做试验，将会给试验结果带来很大误差。笔者用这种不在标准范围内的袋装标准砂与质量为1350 g 的袋装标准砂对两种PO32.5等级水泥(编号为1、2)，一种PS32.5等级水泥(编号为3)做比对试验，在其他试验条件相同的情况下，胶砂强度检验结果

　　可看出当标准砂的质量超过标准要求的上限时，检验结果偏小;当标准砂的质量低于标准要求的下限时，检验结果偏高。因此，每次试验之前都应用天平称一下袋装标准砂的质量，力求每次试验所用的标准砂的质量都接近中值。

　　二、 试验条件的影响

　　(一)温度的影响

　　温度主要影响水泥的水化速率。水泥的水化反应过程，也遵循一般的化学反应规律。温度升高，水化加速，可使硅酸三钙C3S的诱导期缩短，第二放热峰提高，加速期和减速期也相应提前结束。而β-C2S受温度的作用更大，水化速率提高的更多。我们知道水泥熟料矿物组成中最主要的就是硅酸三钙C3S和硅酸二钙C2S，因此温度对水泥胶砂强度的影响，也就是通过加速硅酸三钙C3S和硅酸二钙C2S的水化来提高强度。一般而言，温度对胶砂强度检验结果的影响如下：

　　1、 试验室温对水泥物理性能的影响很大，因此GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》中对试验室温有严格限制(20℃±2℃)。温度升高，水泥强度有所增加;温度降低，水泥强度有所减少。对于施工试验室来说，还要注意材料温度的变化，特别是冬季，水泥来样后，有可能放在室外，第二天取样后未放置24h就直接试验，水泥温度很低，影响其早期强度的发展。

　　2、 养护箱温度变化对试体强度有一定影响。特别是养护箱上中下三层实际温度与养护箱显示温度最大相差可达1.6℃，在设定养护箱温度时，一定要参考设备检定证书上的修正值，调节显示温度，使上中下三层实际温度控制在(20±1)℃的范围内，另外层与层之间的温度也有差异(相差可达1℃)。在做试验时，胶砂试模放在哪一层，哪一个位置上，它的温度实际是多少度，应做到心中有数。

　　3、 养护池水温变化对试体强度影响很大。GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》中对养护池水温有很严格要求的规定(20±1)℃，可见养护池水温的影响因素不可忽视。在养护池水温不同，其他试验条件相同的情况下，3组不同厂家生产的PO32.5等级水泥(编号为1、2、3)，1组PO42.5等级水泥(编号为4)，1组PS32.5等级水泥(编号为5)，其比对试验胶砂强度检验结果

　　当养护池水温高时，其强度值也高;当养护池水温低时，其强度值也低。一般情况下，建筑施工试验室对养护池水温控制都比较严格，但是注意恒温水槽控制柜的检定证书上都有各个位置的温度修正值，要参考一下它，调节温度时，使水槽各个位置的实际温度都在标准范围内。另外，冬季如果养护池边有暖气片，一定要注意暖气片要离养护池远一些，要不然暖气近的养护池水温有可能比其它养护池的温度要高好几度。在这些养护池养护的试件的强度要比其实际龄期强度高不少。

　　(二)湿度的影响

　　湿度的影响主要反映在养护箱内，试体成型后在养护箱中要进一步水化、硬化。只有当外界环境湿度与试体保持水分平衡时，水化反应才能正常进行;当外界环境湿度小于试体湿度时，试体与环境失去了水分的平衡，试体内的水分要不断的扩散到环境中去，致使试体中参加水化的化学成分不能正常反应，造成水化不完全;当外界环境湿度大于试体湿度时，试体水化过程中不断得到外界水分补充，使试体水化反应较完全。所以当养护箱湿度<90%，试体易于干燥变形，试休强度会受到一定的影响。

　　(三)仪器设备的影响

　　1、 加水器的影响

　　加水量的多少对水泥强度的影响很大，加水量增加，水泥强度降低。加水器的容量为(225±1)mL，当加水量大于标准加水量(0.5-1.5)mL时，3天强度一般降低(0.5-2.0)Mpa，28天强度降低(1-3)Mpa，当加水量少于标准加水量少于标准加水量(0.5-1.5)mL时，3天强度一般增加(0.5-2.0)Mpa，28天强度降低(1-4.5)Mpa。

　　注意：加水器一定要经过检定，并注意是否有修正值。

　　2、 胶砂搅拌机的影响

　　搅拌时间不够，物料就不均匀，势必影响其强度。在成型时要检查各阶段的搅拌时间是否与标准要求相同，在搅拌过程中是否有停机的现象，搅拌叶与锅壁的间隙是否符合要求。

　　3、 振实台

　　JC/T682-1997《水泥胶砂试体成型振实台》中对振实台的要求有了很明确的规定，需要注意的是振实台的安装对强度结果影响很大。白显明老师的一篇论文，论证过用砂浆和砖砌实心台比混凝土实心台水泥强度偏低5%左右。所以振实台安装要注意两个方面，一是必须安装在混凝土基座上，不要安装在用砖和砂浆砌成的台子上，二是安装的设备应成水平状态。

　　4、 养护箱

　　养护箱篦板不水平，会使试体尺寸不一致，影响试体的强度。

　　注意：防止养护箱内的湿气凝结成水珠后下滴，使试体受损。

　　5、 水泥强度试验机

　　试验机的加荷速度、灵敏度、夹具压板的尺寸、平面度、上下重合度、同轴度都会对强度产生影响。一般来说全自动恒应力水泥强度试验机，它较一般的水泥压力机而言具有直观，加荷速度容易控制等优点。但我们也必须注意一下它的检定证书，在每一个量程处都给了试验机示值误差测量结果的相对扩展不确定度。在与其他试验室做比对试验时也要考虑它的因素。

　　(四)试验操作

　　1、 在称量各种物料过程中，各种物料的质量严格按标准要求去称量，最好控制在中值。倒料时不要散失。

　　2、 把标准砂倒入加砂斗时，一定要把砂子全部加入斗内，不得外撒。水泥加入搅拌锅内也要格外小心，搅拌过程中要监视标准砂是否全部加入锅内，有无外溅，搅拌中间停拌时一定要用小刀把粘在叶片和锅壁上的物料刮入到胶砂内，在振实前用小勺把锅内的胶砂搅拌若干次。

　　3、 脱模时不要用力过大，注意不要用铁锤敲打试模四周，防止试体受到剧烈振动。因为硬化水泥浆体是由无数钙矾石的针状晶体和多种形貌的C-S-H，再夹杂着六方板状的氢氧化钙和单硫型水化铝酸钙等晶体交织在一起而构成的，它们密集连生交叉结合而具有强度。在形成过程中受到剧烈振动而导致浆体结构破坏，强度就会降低。所以脱模时最好用橡皮锤或脱模器。

　　4、 在破型的过程中，一定要用湿毛巾将试体覆盖，每块试体压完后，夹具内的残留物清理干净后再进行第二块试验。

　　当发现本室检验结果与质检机构的检验结果相差较大或正常样品检验数据异常时，可按上述影响因素进行分析，分析程序如下：首先分析是系统误差，还是偶然误差，当长期偏高或偏低时，一般属系统误差;时高时低或偶然一、两次偏低或偏高时，一般属偶然误差。

　　如果确定是系统误差，则应当从标准砂、人员操作、仪器设备、试验条件(包括环境温湿度、试验室温度、试验水温)等方面逐步分析。一般程序是：首先检查试验条件，因为这是最简单的;然后对仪器设备进行检查，必要时请标准计量部门对仪器设备进行一次期间核查;最后就是检查人员的操作方法，是否按标准规范进行试验操作。

　　如果确定是偶然因素，则首先要检查最近是否变动有关试验前提(即是否更换操作人员，是否更换过新的仪器设备，是否试验物质性能变化)，然后反复试验，操作过程是否有干扰因素存在。最后还要考虑质检机构是否发生偶然偏差。

　　总之，水泥胶砂强度的检验是个系统的工程，要想保证检验结果的准确性就要保证各个环节都严格要求进行，只有这样才能实现标准GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》中对检验方法的精确性和再现性的要求。

　　[1]《水泥工艺学》，沈威、黄文熙、闵盘荣编，武汉工业大学出版社，1991年。

　　[2] GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》

　　[3]JC/T681-1997《行星式水泥胶砂搅拌机》

　　[4]JC/T682-1997《水泥胶砂试体成型振实台》

　　[5] GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》介绍 白显明