謝 建 忠

(山西省建筑材料質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心，山西 太原 030013)

0 引言

水泥強(qiáng)度是水泥產(chǎn)(商)品的重要性能指標(biāo)，其質(zhì)量高低直接影響水泥的使用，并影響到水泥和混凝土的質(zhì)量和成本；檢驗(yàn)結(jié)果偏高，水泥實(shí)際強(qiáng)度偏低，對(duì)建筑工程質(zhì)量造成非常大的影響，易造成工程質(zhì)量事故和人身安全事故；結(jié)果偏低，實(shí)際上水泥強(qiáng)度高，致使水泥企業(yè)混合材摻量少成本加大，造成經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)混凝土施工而言，由于水泥的用量加大，水泥強(qiáng)度高，水化熱大，混凝土易開裂、耐久性差，因此水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性對(duì)水泥生產(chǎn)和使用都十分重要。由于影響水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果的因素很多，所以水泥行業(yè)一直采用試驗(yàn)室之間的對(duì)比驗(yàn)證或全國(guó)(省)水泥性能檢測(cè)大對(duì)比等手段來規(guī)范檢驗(yàn)操作、提高檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性。GB/T 17671水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)，對(duì)水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)的試驗(yàn)環(huán)境條件、儀器設(shè)備、操作要求等作了明確規(guī)定。

1 影響水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)準(zhǔn)確性的因素

1.1 環(huán)境條件

標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)試驗(yàn)室的溫度、濕度及養(yǎng)護(hù)條件提出了要求：實(shí)驗(yàn)室溫度在20 ℃±2 ℃、濕度不低于50%，養(yǎng)護(hù)箱的溫度控制在20 ℃±1 ℃、濕度大于90%，養(yǎng)護(hù)水溫度控制在20 ℃±1 ℃。因此，試驗(yàn)室要保證溫度、濕度符合要求就必須安裝空調(diào)及加濕等裝置來調(diào)節(jié)；養(yǎng)護(hù)箱的性能要能滿足溫度、濕度的要求；養(yǎng)護(hù)水要能滿足要求并按規(guī)定進(jìn)行換水，以保證強(qiáng)度檢驗(yàn)的全過程符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

為保證檢驗(yàn)時(shí)樣品溫度，樣品應(yīng)提前一天進(jìn)入試驗(yàn)室，使其溫度與試驗(yàn)室一致，如果試樣的溫度高會(huì)使結(jié)果偏高。試驗(yàn)室溫度的高低都會(huì)影響結(jié)果的高低，曾有企業(yè)的水泥產(chǎn)品經(jīng)使用單位檢驗(yàn)、強(qiáng)度低于標(biāo)準(zhǔn)要求不合格，與企業(yè)的檢驗(yàn)結(jié)果相差很大，產(chǎn)生糾紛，經(jīng)到該使用單位試驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)檢查，查尋原因，當(dāng)時(shí)正是春季，試驗(yàn)室、養(yǎng)護(hù)箱、養(yǎng)護(hù)水的溫度只有15 ℃，低于標(biāo)準(zhǔn)要求而造成強(qiáng)度結(jié)果偏低，其原因在于水泥水化過程受溫度的影響，溫度高水泥的水化速度快，水泥的強(qiáng)度就高，反之溫度低水泥強(qiáng)度就低。由此可見，嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)室、養(yǎng)護(hù)箱的溫度和濕度是十分必要的，只有這樣才能保證檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確。

1.2 儀器設(shè)備

水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)的儀器設(shè)備主要有膠砂攪拌機(jī)、膠砂振實(shí)臺(tái)、試模、抗折試驗(yàn)機(jī)、恒應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)。這些儀器設(shè)備首先其精度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的要求；其次必須按照要求進(jìn)行安裝，以保證其能正常運(yùn)行；再次要按規(guī)定的時(shí)間對(duì)其進(jìn)行定期的校準(zhǔn)或檢定，以保證其符合要求，最后要做好儀器設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)。

1)行星式膠砂攪拌機(jī)：主要是進(jìn)行膠砂的拌制。設(shè)備的轉(zhuǎn)速等參數(shù)基本在廠家設(shè)置好，影響檢驗(yàn)的主要是葉片與鍋底、鍋壁之間的間隙，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為(3±1)mm，若不符合要求，就會(huì)使水泥強(qiáng)度結(jié)果相差很大，當(dāng)攪拌鍋與攪拌葉片間隙過大會(huì)對(duì)水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)的結(jié)果有較大的影響，3 d抗壓強(qiáng)度最大降低12%，抗折強(qiáng)度最大降低了24%，28 d抗壓強(qiáng)度降低10%～12%，抗折強(qiáng)度降低11%～13%，當(dāng)間隙達(dá)7 mm時(shí)，攪拌鍋與攪拌葉片未被攪起的膠砂料：c∶s∶w=1∶1.8∶0.35，攪起的膠砂料：c∶s∶w=1∶3.6∶0.54，未攪起的膠砂料的水灰比較小(<0.5)。在振動(dòng)成型過程中，未被攪起的膠砂料往往將會(huì)裝在試模第二層的上表面，且在刮抹過程中將被去除，而剩余在試模的膠砂料用水量將增大，水泥量減小，因此導(dǎo)致強(qiáng)度降低[1]。另外，由于攪拌鍋與攪拌葉片的間隙大導(dǎo)致加砂前鍋底的水泥不能全部攪拌起來，加砂后鍋底仍有未攪起的水泥，導(dǎo)致水泥膠砂攪拌不均勻，使結(jié)果偏低且3條試體強(qiáng)度數(shù)據(jù)離散性較大，同時(shí)由于水泥膠砂攪拌不勻使檢驗(yàn)的試體強(qiáng)度降低，特別對(duì)早期強(qiáng)度影響更大；當(dāng)間隙小于2 mm，強(qiáng)度會(huì)偏高，并容易在攪拌過程葉片與鍋底、鍋壁摩擦而損壞，其原因是攪拌過程中部分砂受到破壞而粒徑變小。另外，各個(gè)攪拌時(shí)間的長(zhǎng)短也會(huì)影響檢驗(yàn)結(jié)果。

2)膠砂振實(shí)臺(tái)：主要是膠砂振實(shí)成型設(shè)備。振實(shí)臺(tái)的振幅、頻次及安裝在標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)規(guī)定，保證其滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。曾在某試驗(yàn)室檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果偏低很多，經(jīng)查其振實(shí)臺(tái)的安裝不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，將振實(shí)臺(tái)安裝在鐵架上且在設(shè)備下面墊有一層膠皮，在振實(shí)過程中產(chǎn)生減振作用，致使振實(shí)效果差而造成結(jié)果偏低，因此國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)振實(shí)臺(tái)的安裝做了規(guī)定；某實(shí)驗(yàn)室的振實(shí)臺(tái)在使用過程中，由于操作人員對(duì)設(shè)備不了解，未將為保證運(yùn)輸裝的保護(hù)環(huán)取下使振幅人為變小從而造成結(jié)果偏低。另外，在實(shí)際操作中，若兩層膠砂裝量不同，也會(huì)導(dǎo)致膠砂中氣泡的排放情況不同，振實(shí)效果不同，強(qiáng)度離散性大。

3)試模：水泥膠砂成型的模具。比較簡(jiǎn)單，容易被忽視。但試模的凈量、腔體尺寸都會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，模腔尺寸增大將會(huì)造成檢測(cè)結(jié)果偏高，而試模凈重的減少將造成檢測(cè)結(jié)果降低，而且降低幅度在1 MPa～5 MPa[2]。另外試模裝配是否到位會(huì)影響試模模腔尺寸從而影響檢驗(yàn)結(jié)果，試模內(nèi)腔涂油太多會(huì)使試體產(chǎn)生大量的氣孔而結(jié)果偏低，太少會(huì)造成脫模困難使試體受到震動(dòng)影響強(qiáng)度結(jié)果，尤其是抗折強(qiáng)度的影響更大，甚至使試驗(yàn)作廢，曾在某實(shí)驗(yàn)室看到其水泥強(qiáng)度試體上有很多的氣孔，發(fā)現(xiàn)試模里涂了大量的機(jī)油。

4)抗折試驗(yàn)機(jī)：是進(jìn)行試體抗折強(qiáng)度的設(shè)備?？拐蹤C(jī)的安裝是否水平、杠桿比例是否符合要求，應(yīng)定期檢定?？拐蹔A具是否合格、圓柱是否靈活都會(huì)影響檢驗(yàn)結(jié)果。水泥抗折強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的杠桿在折斷瞬間處于平衡狀態(tài)其結(jié)果準(zhǔn)確，杠桿偏高偏低都會(huì)使結(jié)果偏高。

5)壓力試驗(yàn)機(jī)：是進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的設(shè)備。壓力機(jī)的量程、精度、加荷速度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求并定期進(jìn)行檢定；抗壓夾具的球座靈活度、壓板的尺寸、光潔度都影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。某混凝土公司試驗(yàn)室檢驗(yàn)水泥的28 d抗壓強(qiáng)度值遠(yuǎn)低于提供水泥的生產(chǎn)企業(yè)，查尋原因發(fā)現(xiàn)其所用壓力試驗(yàn)機(jī)到一定程度后數(shù)值不變，致使28 d強(qiáng)度結(jié)果偏低很多，經(jīng)維修并計(jì)量檢定合格后檢驗(yàn)結(jié)果提高，誤差縮小。

6)計(jì)量設(shè)備:主要是用來進(jìn)行試驗(yàn)材料的計(jì)量。其精度是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，會(huì)對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此要定期進(jìn)行檢定以保證其精度符合要求。

1.3 試驗(yàn)材料

水泥強(qiáng)度試驗(yàn)對(duì)所用的材料都有規(guī)定。為保證檢驗(yàn)的一致性，試驗(yàn)所用材料應(yīng)提前進(jìn)入試驗(yàn)室使其溫度與環(huán)境溫度一致，滿足檢驗(yàn)要求，減少檢驗(yàn)誤差。

1)試驗(yàn)用水：潔凈的飲用水，有爭(zhēng)議時(shí)用蒸餾水。因?yàn)樗诔尚蜁r(shí)與水泥發(fā)生水化反應(yīng)，使水泥硬化，所以水的質(zhì)量會(huì)影響檢驗(yàn)結(jié)果。某特種水泥企業(yè)化驗(yàn)室曾用自來水和蒸餾水進(jìn)行強(qiáng)度比對(duì)，結(jié)果相差2 MPa～3 MPa。另外，試驗(yàn)用水的多少也會(huì)影響強(qiáng)度結(jié)果，某企業(yè)生產(chǎn)特種水泥，按國(guó)標(biāo)用0.50的水灰比試驗(yàn)，其流動(dòng)性很大檢驗(yàn)結(jié)果在42.5 MPa，通過流動(dòng)度控制在180 mm以上，水灰比為0.47，其28 d抗壓強(qiáng)度值達(dá)到50 MPa。由此可見，對(duì)試驗(yàn)用水的質(zhì)量和用量要嚴(yán)格控制才能保證檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

2)標(biāo)準(zhǔn)砂：作為強(qiáng)度檢驗(yàn)的基準(zhǔn)材料，由國(guó)內(nèi)唯一的生產(chǎn)廠家專供，以保證其質(zhì)量；但由于運(yùn)輸過程中可能造成包裝破損使其中的標(biāo)準(zhǔn)砂撒漏使重量不足而影響檢驗(yàn)結(jié)果，所以在進(jìn)行水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)時(shí)要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)砂計(jì)量以確保數(shù)量符合要求。

3)水泥樣品：水泥樣品的均勻性以及溫度對(duì)檢驗(yàn)有一定的影響。由于水泥粉磨過程中水泥的溫度往往很高，在水泥庫(kù)中存放的時(shí)間很短，從水泥廠到使用單位無(wú)法使水泥的溫度降到常溫，所以在檢驗(yàn)時(shí)提前一天讓水泥樣品進(jìn)入試驗(yàn)室，使其溫度與試驗(yàn)室的環(huán)境溫度一致，減少溫度對(duì)結(jié)果的影響。另外，要對(duì)水泥樣品進(jìn)行處理，清除雜質(zhì)。在試驗(yàn)時(shí)，各種材料的稱取要符合標(biāo)準(zhǔn)要求，以保證數(shù)量。

1.4 操作人員

操作人員作為水泥強(qiáng)度試驗(yàn)者，其對(duì)儀器設(shè)備的操作、標(biāo)準(zhǔn)的理解和掌握，操作過程和手法等都會(huì)影響檢驗(yàn)結(jié)果。例如：試模的涂油，曾在某試驗(yàn)室看到試模中涂有大量的機(jī)油，造成試體上大量的氣孔出現(xiàn)，使檢驗(yàn)結(jié)果偏低很多；試模涂油少或沒涂油，會(huì)造成脫模困難，需要用橡皮錘敲打才能脫模，在此過程使試體受到震動(dòng)甚至損壞，而造成結(jié)果跳差，特別對(duì)抗折強(qiáng)度的影響更大；試體制作過程中，刮平環(huán)節(jié)操作手法是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果影響較大；試體在養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)時(shí)，放置是否水平、使水泥試體平整；試體成型時(shí)振實(shí)、刮平的操作要按照標(biāo)準(zhǔn)要求認(rèn)真操作，否則會(huì)造成試體不密實(shí)、結(jié)果偏低；試體刮平也會(huì)對(duì)結(jié)果有很大的影響；抗折強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，試體氣孔多的面在上在下以及杠桿的仰起高度都會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確；抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)的加荷速度、試體的放置等都會(huì)影響檢驗(yàn)結(jié)果。

2 提高水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)準(zhǔn)確性的措施

1)操作人員：作為檢驗(yàn)過程中的重要因素，其素質(zhì)的高低、能力的強(qiáng)弱都對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果有很大的影響，因此要十分注意操作人員的培訓(xùn)，提高其操作水平并獲取相應(yīng)的資格證書。一要加強(qiáng)人員的培訓(xùn)，使其能正確理解和掌握標(biāo)準(zhǔn)、熟練掌握儀器設(shè)備的操作流程和手法、提高其操作水平；二要嚴(yán)格按照檢驗(yàn)程序進(jìn)行操作，減少人為誤差，通過內(nèi)部抽查和外部比對(duì)等方式對(duì)檢驗(yàn)進(jìn)行考核，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正和改進(jìn)；三要操作人員提高責(zé)任心，通過獎(jiǎng)懲制度，確保檢驗(yàn)工作認(rèn)真、精確。

2)環(huán)境條件：強(qiáng)化環(huán)境條件的控制，配備必要的溫度、濕度控制裝置，確保試驗(yàn)室溫度、濕度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，并做好試驗(yàn)室、養(yǎng)護(hù)箱的溫濕度和養(yǎng)護(hù)水溫度的記錄。

3)儀器設(shè)備：加強(qiáng)儀器設(shè)備的管理，一要對(duì)所用的儀器設(shè)備定期進(jìn)行檢定或校驗(yàn)，重要設(shè)備進(jìn)行期間核查，使其精度高、性能完好，二要做好儀器設(shè)備的使用、維修、檢定或校驗(yàn)記錄，確保儀器設(shè)備的朔源，滿足檢驗(yàn)要求。

4)試驗(yàn)材料：對(duì)試驗(yàn)所用的水、標(biāo)準(zhǔn)砂、水泥試樣等材料要提前做好準(zhǔn)備，使其滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，減少因材料而影響檢驗(yàn)結(jié)果。

另外，要定期進(jìn)行試驗(yàn)室內(nèi)部抽查、試驗(yàn)室之間比對(duì)等工作，以此對(duì)試驗(yàn)室的環(huán)境條件、儀器設(shè)備、操作手法等影響檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的因素進(jìn)行考核和評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題和缺陷，立即進(jìn)行整改和完善，保證檢驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

3 結(jié)語(yǔ)

水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性關(guān)系到水泥的生產(chǎn)和使用，所以不論是水泥生產(chǎn)企業(yè)還是使用單位的試驗(yàn)室，都要強(qiáng)化檢驗(yàn)過程管理，從試驗(yàn)環(huán)境條件、儀器設(shè)備、試驗(yàn)材料以及操作人員等方面抓起，不斷完善和提高，保證其符合標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足檢驗(yàn)需要，得到準(zhǔn)確的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，更好地指導(dǎo)水泥生產(chǎn)和使用，提高水泥的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。