影响水泥强度的因素及控制措施

2011-08-26张海艳北京吉友佳检测技术有限公司北京100028

中国建材科技 2011年5期

张海艳（北京吉友佳检测技术有限公司，北京 100028）

1 绪论

水泥检测作为建筑工程实验室材料检验中非常重要的一项检测项目,其检测质量的水平直接关系到在建筑施工中水泥材料的正确使用以及工程结构的质量。水泥强度是水泥物理性能的基本指标,水泥强度既是评定水泥质量好坏的一个重要指标,又是建筑工程设计混凝土配合比的重要依据,因此,对影响水泥强度检测结果的因素进行分析并提出相应的控制措施,意义重大。

2 水泥强度检测

2.1 含义

水泥强度是硬化的水泥石能够承受外力破坏的能力，是水泥重要的物理力学性能之一，是判定水泥合格与否的主要指标。根据受力形式的不同,水泥强度的表示方法通常有抗压强度和抗折强度两种,它们之间有着内在的联系。由于在水泥混凝土中主要使用抗压强度,因此水泥强度一般由水泥的28 天抗压强度来表示。水泥强度等级由水泥两个龄期的强度指标来划分,水泥达到某一强度等级,除要求该水泥的28 天抗压强度达到规定的强度值外,还要求达到其他龄期规定的强度值。通过检验水泥强度,一方面可确定水泥强度等级,评定水泥质量的好坏,另一方面可为设计水泥混凝土标号提供依据。

3 影响水泥强度检测结果因素

3.1 仪器设备的影响

3.1.1 计量器具的影响

GB/17671-1999 规定，称量天平的精度为±1g，加水器精度±1ml，如检验用天平和加水器的精度不够，会使水泥用量和加水量不准确，导致水泥胶砂的水灰比和灰砂比误差较大，必然影响水泥强度检验结果。试验表明，加水量波动1%，抗压强度相应波动2%左右。

3.1.2 行星式水泥胶砂搅拌机搅拌

行星式水泥胶砂搅拌机搅拌时间可自动控制：低速30s±1s，再低速30s±1s，同时自动加砂开始(30s±1s 内全部加完)，高速30s±1s，停90s±1s，高速60s±1s。搅拌时间不足时强度偏低，超时时则强度偏高［1］。

行星式水泥胶砂搅拌机的叶片与锅壁、锅底之间的间隙标准要求为3 mm±1 mm。若不达标，则水泥强度相差甚远。当间隙大于4mm 时，在加砂前锅底的水泥不能全部搅起来，即水泥浆未搅匀，加砂后锅底仍有未搅起的料，导致水泥胶砂搅不匀，使得强度偏低，而且3 条试体强度离散性较大。当间隙小于2mm 时，强度会偏高，且在搅拌过程中叶片容易与锅底、锅壁产生摩擦而被磨损。因此，为了保证水泥强度检测结果的准确，最好3个月检验一次叶片与锅壁、锅底的间隙，校一次快慢搅拌时间。

表1 加水量波动对抗压强度的影响

3.1.3 振实台

需用地脚螺丝固定在高约400mm的混凝土基座上，混凝土体积约为0.25m3，重约600kg。安装后设备必须成水平状态，仪器底座与基座之间要铺一层砂浆以保证它们完全接触，启动振实台振动60 次；接着再按上述方法装第2 层，装好后用小播料器播平，再振60 次。在实际操作中若2 层装砂量不同，会导致胶砂中气泡的排放情况不同，从而振实效果不同，强度结果离散性大。

3.1.4 试模

有相当一部分试验室忽略对试模的管理，不对其腔体尺寸进行校验，从而有可能使用已变形的，不符合JC/T762-1997 要求的试模，使得砂浆在振实成型时可能渗透出来，成型的试体不规则，直接影响水泥强度检验结果。

JC/T762-1997 规定试模净重6～6.5kg，试模的质量大小也会影响振实台的振幅，从而影响水泥强度检验结果。

3.1.5 电动抗折仪

如某试验室水泥抗折强度的比对结果屡屡偏低，经考查分析，发现抗折机安装水平度不好，杠杆比小于规定值，导致抗折强度偏低。所以，电动抗折仪要定期进行计量检定，确保检验结果的准确性。抗折夹具合格与否，也影响抗折强度的准确性。如果球座不灵活，不能自由调整，会使试体受到扭力作用，从而使抗折强度偏低；夹具圆柱灵活性差，会使抗折强度偏高等。

3.1.6 压力试验机

如果压力试验机的压板不平，会使试体产生局部受压，降低抗压强度的检验结果。抗压夹具应符合JC/T683-1997 要求，并应定期进行校验，如果用不合格的抗压夹具，会使抗压强度偏低2%～10%。

3.2 试验条件的影响

3.2.1 水泥成型及破型时试验室温度

GB/T17671-1999 规定成型试验室：温度(20±2)℃，相对湿度不低于50%。试验数据表明成型时试验室温度低于标准规定时，水泥强度变化不大。

表2 水泥试验成型时温度对水泥（P·S·A 42.5）强度的影响

3.2.2 养护箱温湿度对强度的影响

GB/T17671-1999 规定：养护箱的温度(20±1)℃，相对湿度不底于90%。试验表明，如果养护箱温度比要求的标准温度提高5℃左右，不同龄期的抗折、抗压强度就相应偏高2%～5%。温度对水泥早期强度的影响比对水泥后期强度的影响更大一些。

3.2.3 养护水

水泥与水作用不断放出热量，这种热量称为水化热。在水泥的矿物组成中，铝酸三钙放热量最多，也最快，硅酸三钙次之，硅酸二钙放热量最少，最慢。水化热主要在硬化初期放出，以后逐渐减少。水化热的大小与放出速度除决定于水泥成分外，还与水泥的养护温度，水泥细度等有直接关系。水温高，颗粒小，早期放热量较多较快。GB/T17671-1999 要求养护水温度控制在(20±1)℃范围内，说明了养护水温的重要性。如果试验室对水温的控制不达标，特别是养护池的温度均匀性控制不好，会直接影响水泥试体的水化速度，而水化速度的快慢又直接影响到水泥强度增长的快慢。试验表明，水温每升高或降低1℃，强度约相差1%～2%。水温对矿渣水泥的影响比对普通水泥的影响更为明显，所以在实际工作中要特别注意水温的控制[2]。

表3 养护水温对水泥（P·S·A 42.5）强度的影响

从表2 可以看出养护水温度对强度的影响很明显，特别是对早期强度，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，强度也就偏高；当温度低于19℃时，凝结硬化速度较缓慢，强度就会偏低。

3.3 操作的影响

不同的操作人员，虽按标准采用同一操作方法，但也会带来一定的误差。

3.3.1 刮平

胫骨平台骨折是累及膝关节的关节内骨折，临床上治疗原则是做到关节面的解剖复位，恢复下肢正常负重力线，故多采用切开复位内固定治疗。近些年随着3D打印技术在骨科临床中的广泛应用，通过3D打印实体模型，临床医生对胫骨平台骨折具体情况能够有更加直观的理解，对手术计划的制定有更加准确的判断。我们将该技术应用到骨科临床实习教学中，将3D打印骨折模型真实的呈现在学生面前，能够让学生在掌握理论知识的同时，对骨折的发生、骨折的类型能够有理性的认识，有助于理论与实践相结合，提高对胫骨平台骨折的认识及学生实习质量。

刮平时，如果手法掌握不当，用力不匀，刮去胶砂后，就可能使试体中出现裂纹或缺陷，导致试体强度偏低。

3.3.2 加荷速度的影响

破型时的加荷速度的影响，一般情况下破型加荷速度快，强度偏高。

表4 试验材料为盾石牌P·O42.5的水泥。

从表4 可见，如果提高加荷速度，3d 抗压强度相差9.3%，28d 抗压强度相差3.1%。综合分析，抗折强度不受加荷速度影响，试验相差在0～2%的范围，加荷速度加快，其抗压强度值比标准加荷速度值要高。