郭存林 羅斌

摘要：利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表，對(duì)水泥膠砂試件在成型階段、養(yǎng)護(hù)階段和試壓階段的各種可能影響強(qiáng)度的因素進(jìn)行分析，得出了各種因素的影響程度，總結(jié)出在檢測(cè)過(guò)程中最易造成水泥強(qiáng)度出現(xiàn)較大偏差的原因，為在其他工程中分析類似問(wèn)題提供了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：水泥強(qiáng)度、試件成型、養(yǎng)護(hù)、夾具、儀器檢定

中圖分類號(hào)： TQ172文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

Analysis on the factors influencing the strength of the cement

Abstract: To explore the influence of various factors on the detection of the strength of cement, orthogonal design test, forming stage, the maintenance and test pressure stage of various factors analysis of cement test, the influence of various factors, summed up in the detection process is the most likely cause the strength of the cement cause large deviation, Provided the experience for the analysis of similar problems in other engineering .

Keywords: cement strength, molding, curing, fixture, instrument calibration

0 引言

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是運(yùn)用正交設(shè)計(jì)表進(jìn)行設(shè)計(jì)試驗(yàn)組數(shù)，并對(duì)各個(gè)水平（因素）的影響程度進(jìn)行分析，正交設(shè)計(jì)表是根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是分式析因設(shè)計(jì)的主要方法。是一種高效率、快速、經(jīng)濟(jì)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法[2]。在對(duì)同一水泥樣品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，不同試驗(yàn)室之間的檢測(cè)數(shù)據(jù)相差較大，試驗(yàn)儀器、操作人員、試驗(yàn)室環(huán)境等都可能對(duì)水泥強(qiáng)度的檢測(cè)造成影響，為探尋各種因素對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度的影響程度，按水泥膠砂試件成型階、養(yǎng)護(hù)、試壓分成三個(gè)階段，對(duì)每個(gè)階段的影響因素利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表進(jìn)行試驗(yàn)分析。以期得出各種因素的影響程度，并總結(jié)出在檢測(cè)過(guò)程中最易造成水泥強(qiáng)度出現(xiàn)較大偏差的原因。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

首先分別列出水泥膠砂試件在成型、養(yǎng)護(hù)、試壓三個(gè)階段的各種影響因素，在研究某一階段的影響因素時(shí)，其他兩個(gè)階段的因素水平保持不變。對(duì)試件成型、養(yǎng)護(hù)階段的幾種因素，查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)此前的研究都沒(méi)有明確涉及，而因素種類又比較多，因此對(duì)養(yǎng)護(hù)水種類、養(yǎng)護(hù)水溫度、配漿水種類、配漿水溫度四個(gè)因素，分別選取三個(gè)水平，采用正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)，利用L9(34）表格進(jìn)行分析，以得出造成水泥強(qiáng)度出現(xiàn)偏差的主次因素。對(duì)于試壓階段不同試驗(yàn)儀器（主要指壓力機(jī)）的影響，則直接采用對(duì)比試驗(yàn)。

2成型階段

在水泥膠砂試件的成型階段，對(duì)水泥強(qiáng)度檢測(cè)造成較大影響因素為試驗(yàn)材料和試驗(yàn)環(huán)境。

（1）試驗(yàn)材料主要指標(biāo)準(zhǔn)砂和配漿水。目前試驗(yàn)室進(jìn)行水泥強(qiáng)度檢測(cè)所用的都是廈門ISO標(biāo)準(zhǔn)砂，一般而言，只要是真品，標(biāo)準(zhǔn)砂對(duì)強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果就不會(huì)出現(xiàn)太大的影響，但也有例外，某在建高鐵的工地試驗(yàn)室就曾出現(xiàn)過(guò)因標(biāo)準(zhǔn)砂質(zhì)量不合格而導(dǎo)致水泥檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)較大偏差的情況，因此在工作中也應(yīng)當(dāng)留意標(biāo)準(zhǔn)砂的質(zhì)量是否合格。 制作水泥膠砂試件的配漿水，規(guī)范沒(méi)有明確要求，只是規(guī)定仲裁試驗(yàn)須采用蒸餾水，而工地試驗(yàn)室一般采用自來(lái)水或者純凈水，配漿水對(duì)水泥強(qiáng)度有多大的影響，采用正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)進(jìn)行分析，見表1、2、3.

（2）試件成型時(shí)的試驗(yàn)室環(huán)境因素主要指試驗(yàn)室溫度和配漿水溫度。規(guī)范要求水泥膠砂試件成型時(shí)試驗(yàn)室的溫度應(yīng)保持在20℃±2℃，相對(duì)濕度應(yīng)不低于50%，對(duì)于配漿水溫沒(méi)有明確，通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)比配漿水溫分別為10℃、20℃、30℃下配制的水泥膠砂試件的強(qiáng)度（見表2），發(fā)現(xiàn)配漿水溫較低（10℃）時(shí)，可能致使強(qiáng)度低1-2MPa。因此建議配漿水應(yīng)提前儲(chǔ)存，在試驗(yàn)室放置一段時(shí)間，保持水溫和試驗(yàn)室溫度一致，在20℃左右。

（3）試件的成型還應(yīng)當(dāng)考慮試驗(yàn)人員操作水平的影響因素，為減少分析因素，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程均采用同一人操作。

3 養(yǎng)護(hù)階段

水泥膠砂試件在養(yǎng)護(hù)階段可能對(duì)強(qiáng)度造成影響的主要因素為：養(yǎng)護(hù)水品種和養(yǎng)護(hù)水溫。養(yǎng)護(hù)水品種以試驗(yàn)室常用到的蒸餾水、自來(lái)水、純凈水為研究對(duì)象，養(yǎng)護(hù)水溫分為10℃、20℃、30℃ 三個(gè)水平進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。對(duì)于配漿水種類、配漿水溫、養(yǎng)護(hù)水種類、養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度的影響的分析，四種因素的影響情況都不甚明確，因此采取正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)進(jìn)行分析，以期得出各種因素影響情況，并尋求可能對(duì)水泥強(qiáng)度造成較大影響的因素。

表1 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)的因素及研究水平

表2 不同組合試驗(yàn)下水泥試件28天強(qiáng)度

表3 試驗(yàn)結(jié)果分析

由上可知，養(yǎng)護(hù)溫度是造成同一水泥樣品的檢測(cè)強(qiáng)度出現(xiàn)較大偏差的主要的因素，制作試件時(shí)配漿水的溫度會(huì)有一定影響，而常見的配漿水、養(yǎng)護(hù)水的種類對(duì)強(qiáng)度檢測(cè)幾乎不造成影響。

4 試壓階段

試壓階段的主要影響因素為試驗(yàn)機(jī)的性能和試驗(yàn)人員操作規(guī)范程度。為減少分析因素，采用同一人操作，不考慮人員操作方面的影響。 對(duì)于試驗(yàn)機(jī)的影響因素，在同一試驗(yàn)室，由同一試驗(yàn)人員制件成型20組水泥膠砂試件，其中10組用于檢測(cè)3d強(qiáng)度，10組用于檢測(cè)28d強(qiáng)度。一塊試件進(jìn)行抗折試驗(yàn)后，折為2塊，其中一塊在A試驗(yàn)室壓力機(jī)上抗壓，一塊在B試驗(yàn)室壓力機(jī)上抗壓。3d與28d在分別在兩個(gè)試驗(yàn)室的檢測(cè)結(jié)果見表4、5。

表4兩個(gè)試驗(yàn)室不同壓力機(jī)同一組試件的3d強(qiáng)度對(duì)比(MPa)

表5兩個(gè)試驗(yàn)室不同壓力機(jī)同一組試件的3d強(qiáng)度對(duì)比(MPa)

由表4、表5可以看出，不同的壓力機(jī)之間的試驗(yàn)結(jié)果偏差很大，進(jìn)一步分析，兩個(gè)試驗(yàn)室的壓力機(jī)都由同一家計(jì)量單位進(jìn)行過(guò)檢定，壓力系統(tǒng)沒(méi)有問(wèn)題。那么造成檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)如此大偏差的原因應(yīng)該是由抗壓夾具造成。通過(guò)對(duì)兩個(gè)夾具的進(jìn)一步檢定，事實(shí)果然如此。計(jì)量單位在檢定儀器時(shí)，只是校準(zhǔn)壓力系統(tǒng)是否正常，沒(méi)有對(duì)夾具進(jìn)行檢定，夾具應(yīng)由使用單位進(jìn)行自校，但此項(xiàng)工作卻常被忽視，或者沒(méi)有認(rèn)真細(xì)致進(jìn)行檢定，沒(méi)有進(jìn)行試驗(yàn)室比對(duì)試驗(yàn)。

5結(jié)論與建議

（1）夾具對(duì)水泥抗壓強(qiáng)度的影響很大，但也往往容易被忽視。計(jì)量單位在檢定儀器時(shí)，只是校準(zhǔn)壓力系統(tǒng)是否正常，沒(méi)有對(duì)夾具進(jìn)行檢定。試驗(yàn)室應(yīng)定期對(duì)抗壓夾具進(jìn)行自校，并定期對(duì)整個(gè)壓力機(jī)進(jìn)行期間核查。

（2）影響水泥強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果的因素排序：夾具>養(yǎng)護(hù)條件>成型條件。其中養(yǎng)護(hù)階段的問(wèn)題主要是養(yǎng)護(hù)水溫度是否滿足要求，是否在21±1℃范圍內(nèi)；成型階段的主要問(wèn)題出在砂漿入模時(shí)是否播料均勻、試件是否飽滿密實(shí)、是否出現(xiàn)漏漿。

（3）還應(yīng)注意的細(xì)節(jié)：a）當(dāng)采用自來(lái)水（飲用水）作為配漿水時(shí)，應(yīng)提前將水備在玻璃容器內(nèi)，使水溫與室溫接近；b）量水應(yīng)用精度0.5ml的量筒精確量取225ml，不能用電子天平直接秤取225g。c）振實(shí)臺(tái)固定膠圈很容易脫落，造成試件振實(shí)時(shí)出現(xiàn)漏漿，應(yīng)經(jīng)常更換膠圈或重新進(jìn)行固定。

（4）對(duì)于工地試驗(yàn)室，因?yàn)樗鄼z測(cè)量較大，更要重視對(duì)試驗(yàn)機(jī)、抗壓夾具、抗折夾具的檢定。以云桂某在建高速鐵路的工地試驗(yàn)室為例，平均每月檢測(cè)水泥近300批，抗壓夾具使用頻繁，夾具的壓縮螺旋彈簧很容易疲勞，造成抗壓試驗(yàn)時(shí)承壓板傾斜，試件受壓面積減小，是導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)較大偏差的主要原因。因此建議：對(duì)抗壓夾具宜三個(gè)月（或使用4000次）進(jìn)行一次檢定，當(dāng)偏差在3MPa以上時(shí)應(yīng)立即更換夾具。

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