影响水泥强度因素的思考

王佳祥，梁亚鑫，孙 伟，李月梅

(1.黑龙江省质量监督检测研究院，哈尔滨 150050;2.齐齐哈尔市第五十九中学，黑龙江齐齐哈尔 161005)

1 实验室条件的影响

1.1 成型实验室

成型实验室按GB/T17671-1999规定:环境温度20℃±2℃，相对湿度不低于50%。保持水泥试样、标准砂、水及试模等的温度与室温相同，故在水泥检测前一天将水泥、标准砂、试验用水放入成型室，进行状态调节。试验时，应先测量它们的温度是否一致，并予以记录。当室内温湿度都低于标准规定时，会导致水泥强度明显下降，室温、材料温度、养护水温相差6℃ ～7℃时，则强度可相差一个等级。

1.2 破型试验室

温度不仅对水化有影响，而且对其硬化也有影响。破型试验室的温度如不加控制，会对试体强度产生一定的影响，尤其是对养护龄期短的胶砂试体更明显。同时，压力机油黏度与温度也有很大关系，黏度会影响加荷速度，从而影响水泥强度检验结果。所以为了增加试验的准确性和可比性，破型试验室的温度应控制在17℃ ～25℃范围内，且温度越接近20℃越好。

1.3 养护箱

温度和湿度的高低对水泥试体的水化速度有着直接的影响。如果养护箱温度高、湿度大，水泥试体的水化速度快、早期强度就高，反之则水化速度慢、早期强度低，因此养护箱温度应控制在20℃ ±1℃，湿度应大于90%。要保证养护箱密封的良好性，养护箱里湿气与养护试块充分接触。并且养护箱内的隔板或架子状态应该保持水平。只有这样，未成型水泥胶砂试件才能一直保持水平状态，否则会容易变形或流浆，导致水泥质量的检测结果不准确。

1.4 养护水池

目前，养护水池一般是采用室温控制，最有效的就是在养护室安置空调，这样就能保证养护水池温度的平稳。以表1为例，就可以看出养护水温对强度的影响很明显，特别是对早期强度。养护池水温度的高低直接影响水泥试块的水化速度，水化速度又影响水泥强度的增长，水泥水化速度快，水泥强度增长也快，反之，强度增长慢［1］。试验证明:水温每相差1℃，强度相差1% ～2%，养护水的温度应控制在20±1℃范围以内。在水中养护水泥胶砂试件时，最好使用水泥试件的专用塑料养护箱，这样可以保持水泥胶砂试件养护条件的一致性。还有，不同类型的水泥试块要放入不同的养护池中，避免它们之间的组分不同，化学成分不同，产生相互影响，这也会使试块的强度产生偏差。

2 仪器设备的影响

2.1 计量器具的影响

2.1.1 电子天平

GB/17671—1999规定，称量天平的精度要求为±1g，如果水泥称量精度不够，对强度检验结果影响较大。因此，天平在使用中要进行自校，并定期检定。称量水泥时进行复检，减少因称量不准而引起的计量误差。

表1 养护水温对强度影响Tab.1 The effect of conservation water temperature on the strength

2.1.2 加水器

加水量的控制在强度检验中至关重要。加水器精度±1mL，如检验加水器的精度不够，会使加水量不准确，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。表2是加水量波动对抗压强度的影响试验数据，从表2可以看出加水量波动1%，抗压强度相应波动2%左右。直接影响水泥强度检验结果。

表2 加水量波动对抗压强度的影响Tab.2 The effect of addingwater fluctuations on the compressive strength

2.2 水泥胶砂搅拌机

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，同时自动加沙开始(30s±1s内全部加完)，高速30s±1s，停 90s±1s，高速 60s±1s［2］。搅拌时间不足时强度偏低，搅拌时间超标则强度偏高。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3mm±1mm，若不达标水泥强度相差甚远。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，强度偏高，而且3条试体强度较稳定，但在搅拌过程中叶片与锅底、锅壁容易摩擦，叶片易磨损。因此，为了保证水泥强度检测结果的准确，试验操作人员应定期对仪器设备检查调试，发现问题及时处理。

2.3 振实台

振实台应安装在高度约400mm的混凝土基座上，混凝土体积约为0.25 m3，重约 600kg［3］，仪器底座与基座之间要铺一层砂浆以保证它们完全接触，设备的安装达不到水平状态，从而影响强度结果或使结果超差。振动部分重量是影响振幅大小的主要因素，台盘上装上空试模后包括臂杆、模套和卡具的总质量要符合JC/T682-1997规定:20kg±0.5kg。幅度大小又直接影响到试体的密实程度，会影响到强度的检验结果。振动部分的重量增加，会使振幅变小，使试体中的空气不能充分排出，导致试体不密实，强度检验结果偏低，反之会偏高。所以，振实台必须定期进行计量检定和校检。

2.4 跳桌

跳桌即水泥胶砂流动度测定仪是检测水泥强度用水灰比的关键仪器。根据试验的累计经验，水灰比相差0.01，强度可以相差5MPa。跳桌转动轴的转速为60r/min，要在25s±1s内完成 25次跳动。跳动落差为 10.0mm±0.2mm。跳动部分总重量为 4.35kg±0.15kg。水泥基座容重至少为2 240kg/m3。重混凝土水泥浇筑而成，尺寸不小于400mm×400mm×690mm。如果上述条件不满足，会影响水灰比，进而影响强度产生较大偏离。

2.5 电动抗折机

影响电动抗折机的重要因素，就是安装抗折机时是否水平。如安装水平度不好，杠杆比小于规定值，会导致抗折强度偏低。所以，电动抗折仪要进行定期计量检定，确保检验结果的准确性。抗折夹具合格与否，影响抗折强度的准确性。抗折前检查游砣杠杆是否平衡，抗折夹具应注意三个加荷圆柱的直径、平行度，上下同心度及能否转动。如夹具灵活性差，会使试体抗折强度偏高。

2.6 压力试验机

压力试验机的压板不平，抗压夹具小球座不灵活都会使水泥试件产生局部受压，降低检验结果。所以夹具要保持清洁、灵敏、润滑，以便使其刚接触到试件就能适应试体的形状。如果用不合格的抗压夹具会使抗压强度偏低2%～10%。压力机的加荷速度也对强度有着重要的影响，如表3所示［4］，必须按GB/T17671-1999规定的加荷速度2 400n/s±200n/s，检测精度1%进行检测。如加荷速度过快会使强度结果偏高，反之偏低。为了抗压强度的准确性，应定期校检。检测操作应认真注意控制加荷速度在标准加荷速度范围内。

3 检验操作的影响

3.1 搅拌、振实

开始搅拌前要用拧干的湿毛巾擦锅和搅拌机叶片。先加水后再加入水泥，在搅拌机停90s时将锅壁和叶片上的胶砂刮入锅中间。更换样品时应将搅拌机的叶片和装料锅擦干净。成型要及时，尤其是在第一料层振实60下之后要立即装第二层，装第二层时，不要破坏第一层原有的振实状态，以免造成试体分层，保证每次装料约300g左右，确保料层的均匀程度。若两次装料不均匀，振实过程中会使胶砂中气泡排出情况不同，影响振实效果，这对水泥胶砂强度影响很大。

表3 不同加荷速度对强度影响Tab.3 The effect of different loading speed on the strength

3.2 试模［5］

试模内表面涂油主要是为了防止试模生锈，并使试体容易脱模。试模上涂油过多，在成型时会留下空洞，降低试体密度。同时，涂油过多将使试体表面形成一层不易透水的包裹层，减小试体与水的接触面积，影响水泥的水化反应。涂油过少，将造成脱模困难，如强行脱模易使试体内部损伤，涂油过多或过少都会降低试体强度，使试验结果偏低。

3.3 刮平

刮平时要注意轻轻锯割，用一金属直尺以近似90°的角度架在试模模顶的一端，然后沿试模长度方向以横向锯割，动作慢慢向另一端移动，一次将多余的胶砂刮去，并用同一直尺近似水平的情况下将试体表面抹平。如手法掌握不当，用力不均，往往会使试体中出现裂纹或缺陷，对成型好的胶砂，搅动较大会使其强度降低。操作者应在不破坏试体原有振实状态的前提下，以合理的速度将多余的胶砂刮去并抹平。刮平时不得扒料，抹平次数也不宜过多。过多则会使胶砂试体中的水分过多地由内部向表层渗透，使胶砂试体表面泌水脱皮，影响表层密实度，并影响强度结果的准确性。

3.4 脱模

脱模不当会损伤试体，特别是对低标号水泥的强度影响更为明显，此时胶砂试体强度较低，因此脱模时动作要轻。防止损伤胶砂试体，要用橡胶锤轻轻侧击隔板端处脱下隔板，注意不能图快用力敲打端板或隔板。尤其不能敲打隔板，瞬间受力易使胶砂试体受到损伤，影响检测结果的强度。

3.5 破型

水泥胶砂试件按编号和龄期从养护水槽取出后，必须与原始记录本上的编号、日期一致，在强度试验前应用湿布覆盖，防止水分蒸发，要在规定的时间内进行强度试验。抗折试验时，应抹去试件表面附着的水分和沙粒，然后摆正到抗折夹具上，刮平面横向摆放。抗折试验机夹具的三个受荷圆柱轴不能锈蚀，要灵活转动，这样抗折机在施加荷载时，通过杠杆传递的灵敏度会加大，同时也会提高检测结果的准确性。抗压试验时，压力机要正确地调整到零点，并选择正确的加荷速度。抗压夹具的滑动部分和球头部分应能保持良好的润滑。抗压夹具要摆放在试验盒压板中心，清除试体受压面上下压板间的砂粒或杂物，以试体侧面为受压面。每测试一块要用毛刷将上下压板刷净，避免砂粒等残留在压板上。

3.6 数字计算

在抗折试验结果中，当三个强度值中有超出平均值±10%的结果，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。在六个抗压强度测定值中有一个超过六个平均值的±10%时，就应剔除这个结果，而剩下的五个测定值中再有一个超过它们平均数的±10%，则此组结果作废。

4 结束语

水泥强度的检测是水泥物理特性的重要指示试验，在影响强度试验的诸多因素中，养护环境、仪器设备、人员操作、检验方法等尤其重要。在检测试验时必须对这几方面进行重点控制，减少因人员、环境、方法、设备等造成的系统误差，提高实验室的水泥质量检测工作，真实、准确地反映受检水泥的质量。

［1］张妙莲.影响水泥强度检测结果的因素［J］.同煤科技，2006，(4):26-27.

［2］JC/T681-1997，行星式水泥胶砂搅拌机［S］.北京:中国建材工业，2005.

［3］GB/T17671-1999，水泥胶砂强度检验方法(ISO)［S］.北京:中国标准出版社 ，1999.

［4］王福增.水泥检测中影响水泥强度因素的试验研究［J］.工业建筑，2008，(S1):874-877.

［5］兰亚芬，何廷树.影响水泥强度检测的因素及应对措施［J］.中国产业，2011，(2):71-72.