影响水泥胶砂强度检测结果准确性的因素探讨

周 东 华

(上海市市政公路工程检测有限公司，上海 201108)

0 引言

水泥混凝土是当代建筑工程中重要的结构材料，因其具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单等特点应用较为广泛。水泥作为水泥混凝土中活性组成部分，其强度的大小直接影响着混凝土强度的高低，进而影响混凝土结构的安全性。水泥的强度检测是水泥质量控制的重要指标之一，同时又是现场混凝土质量控制的重要依据。GB 175—2007通用硅酸盐水泥对不同品种的硅酸盐水泥3 d强度、28 d强度分别作了规定，要求不同龄期的强度不得小于规定值[1]。因此，减少试验过程中各因素对强度检测结果的影响，提高检测结果的准确性是水泥胶砂强度检测的重点。本文以上海S26公路入城段(G15～嘉闵高架路)新建工程为例，对造成水泥胶砂强度检测结果偏差的因素进行探讨。

1 工程概况及试验

1.1 工程概况

上海S26公路入城段(G15～嘉闵高架路)新建工程项目，西接已通车的S26沪常高速公路，东接北翟高架路嘉闵立交，全长约7.08 km，全线设置G15公路立交、诸光路东侧和金光路西侧各1对上下匝道、嘉闵高架路立交。本工程水泥用量较大，质量控制要求严格，在两年多的建设期里，共进行了800余次水泥的质量检测。

1.2 试验材料

水泥：普通硅酸盐水泥(P.O42.5)，安徽铜陵海螺水泥检测有限公司生产(已知水泥胶砂强度标准实测值为：Rf3=4.2 MPa，Rf28=6.3 MPa，Rc3=26.8 MPa，Rc28=46.6 MPa，以下简称“标准值”)。

1.3 试验方法

按GB/T 1767—1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)执行[2]。

2 影响因素与结果讨论

2.1 人员的影响

人是水泥胶砂强度试验的主体，也是试验过程中不可缺少的角色。由于试验人员业务能力的差异、技术水平参差不齐，会对检测结果造成一定的影响。尽管GB/T 1767—1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)对水泥胶砂强度检验的方法、仪器、材料、试验条件、操作步骤等进行了规定，但在操作过程中，对规范的理解不到位、对试验操作过程不细心、责任心不强等，都会影响检测结果的准确性。通过表1进行说明，表1是本实验室组织4名试验人员对同一水泥样品进行比对的试验结果。

表1 水泥胶砂强度检验比对结果

由表1的试验人员比对结果可知，所有试验人员的检测结果实测值均能够满足标准[1]规定的P.O42.5水泥的3 d强度、28 d强度结果要求，但各试验人员的检测结果之间存在较大的偏差。为此，实验室认真分析了本次比对试验结果出现偏差的原因：

1)试验人员甲：在试验开始前，未对搅拌锅和搅拌机叶片采用湿布进行擦拭，将称量好的用水量加入搅拌锅内，在搅拌过程中一部分水粘于搅拌锅与叶片之上，导致实际拌和用水量减小，即水灰比变小，因此测得的水泥胶砂强度结果偏高。

2)试验人员乙：水泥胶砂试件在3 d龄期强度试验时，未在标准[2]规定的时间内进行试验，提前了6 h，造成水泥水化时间短，3 d强度未完全形成。因此，测得水泥胶砂试件的3 d强度均偏低。

3)试验人员丙：在水泥胶砂试件拆模时，图方便、省事未采用橡皮榔头进行脱模，而采用了铁榔头，对试模进行敲打。在水泥水化的初期，试件自身强度还不足以抵抗外界施加的扰动荷载，导致已发生水化反应的水化物之间结构破坏。因此，测得的水泥胶砂试件的3 d强度、28 d强度均偏低。

4)试验人员丁：对水泥胶砂强度试验检测经验丰富、操作熟练，试验过程严格按照标准要求进行，测得的水泥胶砂强度试验结果与标准值相接近。

可见，人员的技术水平差异会直接影响水泥胶砂强度检测结果的大小，因此应定期组织试验人员对水泥胶砂强度试验的操作方法及注意事项进行培训，避免人为因素对检测结果产生影响。

2.2 仪器的影响

水泥胶砂搅拌机和振实台、试模是水泥胶砂强度检验中试件制作的基本工具，其各项参数指标直接影响检测结果的准确性。在文献[3]中研究了水泥胶砂搅拌机叶片和搅拌锅之间的间隙对水泥强度胶砂检测结果的影响，当间隙过大造成胶砂搅拌不均匀，检测结果偏低，还有可能会出现三个试件检测结果偏差过大，试验无效[3]。为此，建材行业标准对水泥胶砂试件制作的基本工具做了相应规定，如JC/T 681—2005行星式水泥胶砂搅拌机中明确规定了搅拌机叶片与锅底、锅壁的工作间隙为：3 mm±1 mm[4]。同时，在建材行业标准[5，6]中，对振实台和试模的指标要求也做了相关规定，如标准[5]规定了振实台的振幅为15.0 mm±0.3 mm、振动60次的时间为60 s±2 s、台盘的总质量为13.75 kg±0.25 kg等[5]。标准[6]规定了试模的尺寸为40 mm×40 mm×160 mm、试模净重为6.0 kg±0.25 kg等[6]。但是不同的生产厂家生产的振实台和试模其尺寸和质量有所不同，在选择胶砂试模和振实台时，应考虑试模与振实台的匹配性[2]，当试模与振实台不匹配时，会影响检测结果的准确性。表2是采用同一水泥样品、同一台胶砂搅拌机、同一台振实台，不同重量的成型试模测定的水泥胶砂强度结果。

表2 不同重量的胶砂试模对水泥胶砂强度检测结果的影响

由表2可知，质量为6.08 kg的试模，重量偏小，胶砂下落时冲击减小，胶砂振动不够密实。与标准值相比较，水泥胶砂试件的3 d强度、28 d强度检测结果均偏低；质量为6.22 kg的试模，重量大小与振实台匹配较好，水泥胶砂试件的3 d强度、28 d强度检测结果与标准值较为接近；质量为6.48 kg的试模，重量偏重，胶砂下落时冲击增大，振动过于密实，水泥胶砂试件的3 d和28 d强度检测结果与标准值相比较，均偏高。

2.3 材料的影响

水泥颗粒在空气中极易吸收水分，与空气接触的水泥容易水化结块。因此水泥在试验前，应严格按照标准要求进行取样，通过0.9 mm方孔筛，保证水泥性能稳定，结构均匀是确保水泥胶砂强度检测结果准确的前提[7]。表3是水泥样品在检测前，通过0.9 mm方孔筛与未过筛的试验结果对比。

表3 样品过筛与未过筛的强度结果对比

由表3可知，水泥样品未通过0.9 mm方孔筛时，由于水泥在运输、取样、存放过程中难免会有一部分水泥颗粒与空气接触，和空气中的水分发生水化反应，表面水化的水泥颗粒之间凝结成团，形成不同程度的结块，造成被测样品颗粒不均匀[7]。同时，水泥结块后，水泥的活性降低。因此，测得的水泥胶砂试件的3 d强度、28 d强度结果均偏低，且检测结果离散性较大。

2.4 方法的影响

水泥胶砂强度检验过程是一项操作繁杂、龄期较长的工作。为此，标准[2]中对操作方法及注意事项作了相关规定，但不同试验人员技术水平与操作方法的差异，会影响检测结果的准确性。如，在胶砂试件成型的过程中，取走模套进行刮平时，未严格按标准[2]要求进行操作时，会导致胶砂试体高于模套；或者在刮去多余胶砂时，反复抹平试体表面等都会影响强度检测结果的大小。通过表4来说明。

由表4可知，方法一，水泥胶砂试体在刮平过程中，未按标准要求的近似90°的角度进行刮平，造成胶砂试体高于试模模顶，在进行强度试验时，由于试件的受压面积增大，导致水泥胶砂试件的3 d强度结果、28 d强度结果与标准值相比较均偏大。方法二，水泥胶砂试体在抹平时，进行了多次反复抹平，造成水泥浆上浮于试件表面，水泥终凝后出现试件表面水泥浆起皮、脱落现象，水泥胶砂试件的实际水泥用量和试件尺寸均变小。因此，水泥胶砂试件的3 d强度结果、28 d强度结果与标准值相比较均偏小。

表4 不同操作方法测定的水泥胶砂强度检测结果

2.5 温度的影响

水泥胶砂强度检测对环境有着严格的要求，在标准[2]中规定了试体成型时实验室温度应保持在20 ℃±2 ℃，相对湿度应不低于50%，同时又规定了水泥样品、拌和用水、ISO标准砂、试验用器具的温度应与实验室相同[2]。可见，温度对检测结果影响的重要性。表5是试体成型时不同的拌和水的温度对强度结果的影响。

表5 试体成型时不同的拌和水的温度对强度结果的影响

由表5可知，当拌和水温为15 ℃时，在成型的过程中温度较低，水泥水化速度较慢，测得水泥胶砂试件3 d强度结果与标准值相比较，均偏小，而28 d强度结果与标准值相比较，偏差不大。当拌和水温为20 ℃时，测得水泥胶砂试件的3 d强度、28 d强度结果与标准值相比较，结果较为接近。当拌和水温为25 ℃时，在成型的过程中温度较高，水泥水化速度较快，测得水泥胶砂试件3 d强度结果与标准值相比较，均偏大，而28 d强度结果与标准值相比较，偏差不大。可见，拌和用水的温度过高或过低都会对水泥胶砂试件3 d强度检测结果产生一定影响。因此，应按标准[2]要求对实验室温度进行严格控制，且确保拌和用水的温度与实验室温度保持一致是非常有必要的。

3 结语

水泥胶砂强度检测，受诸多因素的影响，可能会造成检测结果出现一定偏差。作为试验检测人员应不断进行总结、分析原因，努力提高自己的理论知识与操作技术水平，及时学习了解新标准、新方法的应用，在检测过程中严格按标准要求进行检测，避免对检测结果造成影响。当然，影响水泥胶砂强度检测结果的因素不限于本文所分析的几个因素，可能还存在其他的影响因素，如文献[3]中研究了压力机压板和夹具、成型温度、养护温度等因素对检测结果的影响。因此，试验检测人员在检测过程中需不断的探索和改进，提高水泥检测结果的准确性，严格把控材料质量，确保为工程建设提供可靠的检测数据。