公路工程中水泥的检测技巧

2016-12-27甘肃路桥第三公路工程有限责任公司

大陆桥视野 2016年14期

关键词：安定性水泥浆规程

王　凯/甘肃路桥第三公路工程有限责任公司

公路工程中水泥的检测技巧

王凯/甘肃路桥第三公路工程有限责任公司

分析公路工程中，水泥各项物理力学性能指标的实际意义，检测的技巧。

水泥检测技巧

引言

水泥虽然是公路工程使用的大宗原材料，却不是试验室检测的重点。因为在国家大力调整产能过剩的形式下，厂商的实力都很强，不合格的水泥产品几乎不见；并且，如何做检测，试验规程中有详细的步骤。既如此，为何还要撰文探讨水泥的检测？

原因有三：

其一，水泥的检测专业性强，依惯例需要由专人负责，不经过长期的磨练，难以胜任。历年来，质量监督部门都把沥青和水泥的检测作为比对试验项目来实施，以此来考核试验室的技术水平。

其二，具体到某个公路工程项目，施工中会同时用到多个品种、多个强度级别的水泥，客观上要求迅速对水泥性能做出判断。蹩脚的检测员对试验规程生搬硬套，不知变通，效率低下。

其三，限于人员的知识结构，对各项指标的用途认识不清，不能结合工程实际需要，区分检测项目的重点，劳而少功。

笔者在深入把握水泥检测试验规程的本质的基础上，结合反复地实践印证，探索出一些技巧，供同行参考。

一、凝结时间

对水泥稳定碎石基层，依据《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20—2015）第3.2.2款：所用的水泥初凝时间应大于3h，终凝时间应大于6h且小于10h。这里对水泥提出了极高的要求，凝结时间不会这么长。水泥厂商能够提供少量满足要求的样品，无法大量生产用于工程建设。这是因为，在国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）中，对凝结时间要求很宽泛，除硅酸盐水泥凝结时间更短外，其它品种的通用硅酸盐水泥只要求初凝时间大于45min，终凝时间小于10h。

所以，《公路路面基层施工技术细则》中对水泥的高要求，只是一个美好的愿景。真正用到工程上的水泥，如果初凝时间大于2.5h，终凝时间大于5h，已经非常不错了。

试验步骤分三步：测定标准稠度用水量，测定初凝时间，测定终凝时间。难点普遍认为是在如何测定标准稠度用水量上，这一过程太累人。需要拌制水泥净浆，装模，放到维卡仪上做试杆沉入试验，然后看出水加多了，清洗干净，减少水量，重新拌制净浆，装模，放到维卡仪上做试杆沉入试验……如此反复，常需要5～7次重复过程才能完成，耗时3～4h。几轮折腾下来，烦躁情绪油然而生。朋友们会想，要是有轻松方便、饶有趣味的办法，该多好呀！好的，我们来分析一下试验规程。

《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB/ T 1346—2011）第7.2款，水泥净浆的拌制：“用水泥净浆搅拌机搅拌，搅拌叶片先用湿布擦过，将拌和水倒入搅拌锅内，然后将500克水泥加入水中。”可见，拌和水是一次性加入的。再看第7.3款，标准稠度用水量的测定步骤：“将试模和底板移到维卡仪上，突然放松试杆，试杆停止沉入或释放试杆30s时，以试杆沉入净浆并距底板6mm±1mm的水泥净浆为标准稠度净浆，其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量。”

从上述定义可见，所谓标准稠度净浆，只是水泥浆所处的一种特定粘稠状态。在该状态下，试杆克服阻力，恰好沉入到距底板5～7mm的位置时停止；要是水泥浆稀了，试杆受到的阻力很小，沉入到距底板小于5mm方停止；要是水泥浆干了，试杆受到阻力过大，沉入到距底板超出7mm的位置就已经停止。

搞清了标准稠度的实质，对它的操作过程就可以灵活处置了。规程中拌和水是在开动搅拌机前一次性加入，现在将其调整为大部分水在搅拌前加入，在搅拌过程中持续观测水泥浆，分多次补充少量水，直到浆体达到理想的粘稠状态时，停止补水。加入的所有水量的和，就是标准稠度用水量。这样一来，只要经过1～2次试拌，水泥浆就能达到试验要求的粘稠状态。

《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB/ T 1346—2011）对原2001年版本进行了修改，将“拌和结束后，立即将拌制好的水泥净浆装入已置于玻璃底板上的试模中，用小刀插捣，轻轻振动数次，刮去多余净浆。”改为“拌和结束后，立即取适量水泥浆一次性将其装入已置于玻璃底板上的试模中，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，锯掉多余净浆。”

操作手法有改变，目的未变，无非为了使水泥浆体密实，排除孔隙。笔者以为，采用新规程的“用宽约25mm的直边刀轻轻拍打超出试模部分的浆体5次”，水泥浆会粘附在直边刀上，不好处置，更难达到试验的时间限制条件“整个操作过程应在搅拌后1.5min内完成”。而原2001年版本“用小刀插捣，轻轻振动数次”，运用起来会得心应手。

二、安定性

《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）第9.4.2款，安定性不合格，可判定水泥不合格。此前的版本中，安定性占据最高地位，该项指标不合格，可判定水泥为废品。修订以后，取消了废品的规定，对该指标的认识更加客观合理。

安定性是通过标准稠度水泥净浆在雷氏夹中沸煮后，测量它的体积膨胀程度来体现。对于水泥稳定碎石基层这种材料，由于掺加的水泥很少，通常为混合料总质量的3％～4％，含水量6％～8％。这时水泥粘附在砂石表面，不能以浆体形式存在，那么安定性指标在这里不具备任何实际意义。有些工程技术人员不清楚这一点，在水稳基层发生干缩裂缝时，将水泥的安定性作为原因之一进行分析，这是明显的误解。

三、强度

水泥的强度不是单一水泥浆的强度，而是水泥与一定比例的标准砂拌制成的胶砂试件的强度。它包括抗压强度和抗折强度，试件有3d龄期的和28d龄期的。3d龄期试件的指标要求低，实测值会远远高于标准值，28d龄期强度富余量不大。

同一组试模成型的3条试体，放到试验机上加荷，测得的数值离散性很大。《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB/T 17671—1999）第8.1款：二个龄期以上的试体，在编号时应将同一试模中的三条试体分在二个以上龄期内。如此，数值的离散性势必更大。无论试件制作过程多么精细，都无法减小数值的离散，使检测结果客观准确。对此，没有更好的解决办法，唯一能想到的就是加大试件数量，28d龄期的试件至少成型两组，参照分析。

不同的试验人员制作试件虽然手法不同，实践中并不影响检测结果，对检测结果有决定性影响的是试件的养护环节。胶砂试件的养护，要求连模一起在湿气中养护24h，然后脱模在水中养护至强度试验。现今试验室都配置豪华的水泥标准养护箱，养护条件不是问题，需要注意的是脱模的时间点。脱模一旦迟了，强度增长不上去，数值畸小。

四、比表面积

比表面积与细度是同一类指标，都用来反映水泥的粗细程度。该项指标作用不明确，因为尚无统计数据表明水泥是加工的粗了好，还是细了好。有人提出，水泥越细，耗水量越大，反应产生的水化热越多，凝结硬化速度越快。听起来似乎有点儿道理，然而只是主观臆测，没有科研数据做支撑。

所以该指标对工程不具备指导意义，日常检验也就不必做这一项。国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）第7.3.4款，将其作为选择性指标，只起参照作用，不作为判断水泥质量的依据，殆为此尔。

如果要检测，步骤会很长，每一步又必须格外精细，因此它经常被用于考核试验室技术能力，作为关键的比对试验项目开展。

《水泥比表面积测定方法勃氏法》（GB/T 8074—2008）第5.10款：试验室条件，相对湿度不大于50％。水泥的其它试验项目均要求相对湿度大于50％，这样一来，比表面积试验就无法在水泥检测室完成，去另找空间吧，又很不方便。其实大可不必如此，比表面积要求较低的环境湿度，只是防止水泥长时间存放，吸收空气中的水分，从而影响检测精度。我们只要不拖延，试验过程不超过半天，湿度就算是80％也无妨。