水泥强度检测影响因素及注意事项

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  摘要:水泥强度检验结果的准确性是保证工程建设质量的重要指标,因此对水泥强度检验中的误差进行分析,找出影响强度检验值的因素,并对这些因素进行控制,就可以确保强度检验结果的准确性。本文简要分析了在水泥强度检测过程中存在的对检测结果具有影响的因素、在检测时应注意的事项,并提出了相应的控制措施。
  关键词:水泥强度;检测;影响因素;注意事项
  现如今水泥作为工程建设中的主要建筑材料,其地位越来越重要。因此,在水泥试验室原材料检测的所有项目中,水泥检测是一项非常重要的检测项目。水泥按照其用途可将其分为一般建筑施工所用的通用水泥,比如硅酸盐类的水泥;有专门用途的专用水泥,比如大坝水泥、砌筑水泥等;某种性能尤为突出的特种水泥,比如彩色水泥、膨胀水泥、白水泥等。不同类型的水泥,其具有的特性也不一样,水泥检测是评定水泥质量的主要手段,水泥强度检测是检测水泥质量的主要指标之一,同时也是建筑工程中混凝土配比的主要依据之一。由此可见,水泥检测是一项非常重要的检测项目。检测水泥质量的水平直接关系到建筑施工中水泥材料的正确使用以及工程结构的质量。
  一、水泥强度的意义
  水泥强度是指水泥胶砂硬化后所能承受外力破坏的能力,根据受力形式的不同可将水泥强度分为抗压、抗拉以及抗折三种强度。抗压强度是指水泥承受压缩破坏的能力;抗拉强度是指水泥承受拉伸破坏的能力;抗折强度是指水泥承受弯曲破坏的能力。水泥强度是评判水泥质量是否合格重要标准之一。水泥在工程建设中的应用,主要涉及到对水泥的抗压、抗拉强度进行检测。在工程建设中,一般都用水泥的28天抗压强度来确定水泥的强度等级。只有明确水泥的强度等级才能够评定水泥的质量优劣,才能帮助施工人员在工程建设中正确的使用水泥。若水泥的28天抗压强度不合格,在工程建设中依然按照标准配比来拌和混凝土,最后所得到的混凝土强度值也会偏低,如果依然将此种混凝土应用于工程建设中,会严重的威胁到建筑物的质量和安全。因此,在工程建设中,一定要对水泥的强度进行检测,明确水泥的强度值,然后再根据所确定的强度来正确使用水泥。
  二、影响水泥强度检测的因素
  1、试验条件的因素
  试验条件对强度结果的影响非常明显,尤其是养护温度和养护湿度,因此标准明确规定:试验室温度为20℃±2℃,湿度不低于50%;养护箱温度为20℃±1℃,湿度不低于90%;养护水温度为20℃±1℃。达到这些条件方能使试验结果稳定与准确。
  水泥试体的初期养护是在养护箱里。由于成型后试体在24h内不具有抗水性,所以不能马上浸入水中养护,同时又不能使试体的水分大量损失,所以养护箱的温度和湿度一定要严格控制,而且要保证密封良好,箱里湿气应能与试模充分接触。篦板必须水平,这样放在其上养护的试体表面才能保持平整,否则试体表面的砂浆会倾向一边,必将影响强度结果。
  养护池的水温一般采用控制室温的办法来控制,最方便和有效的办法是在养护室里安装空调,这样才能保证养护水的温度稳定。表1是养护水温影响强度的试验数据。从表1可以看出养护水温度对强度的影响很明显,特别是对早期强度,温度越高,水泥凝结硬化速度越快,强度也就偏高;当温度低于19℃时,凝结硬化速度较缓慢,强度就会偏低。
  表1:养护水温对强度的影响
  通过上述分析,水泥厂的检验室一定要满足试验条件并加以控制,才能保证试验结果准确稳定。另外,拌和水即自来水需放置1夜,目的是让拌和水与试验室同等温度。水泥强度试验ISO法要求:水泥试样、标准砂、拌和水、试验用具等都要与试验室同等温度方可进行试验。
  2、仪器设备的因素
  仪器设备也是影响水泥强度检测的重要因素之一,水泥强度检测中主要会使用到的相关设备有计量器具、行星式水泥胶砂搅拌机、振实台、试模、抗折机、电动抗折仪、全自动压力机、抗压夹具等。
  1)、计量器具的影响
  GB/17671—1999规定,称量天平的精度为±1g,加水器精度±1mI,如检验用天平和加水器的精度不够,会使水泥用量和加水量不;隹确,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。试验表明,加水量波动1%,抗压强度相应波动2%左右。
  2)、行星式水泥胶砂搅拌机搅拌
  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,同时自动加砂开始(30s±1s内全部加完),高速30s±1s,停90s±1s,高速60s±1s。搅拌时间不足时强度偏低,超时时则强度偏高。
  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,则水泥强度相差甚远。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,强度会偏高,且在搅拌过程中叶片容易与锅底、锅壁产生摩擦而被磨损。因此,为了保证水泥强度检测结果的准确,最好3个月检验一次叶片与锅壁、锅底的间隙,校一次快慢搅拌时间。
  3)、振实台
  振实台需用地脚螺丝固定在高约400mm的混凝土基座上,混凝土体积约为0.25m3,重约600kg。安装后设备必须成水平状态,仪器底座与基座之间要铺一层砂浆以保证它们完全接触,否则会因受外部振动而影响振实效果,从而影响强度。振动台的振幅应控制在15mm±0.3mm,超出规定,强度会受到很大影响;振动时间为2个60s,振动时间不足强度偏低,时间长了强度会偏高,所以对振动台也需1年检定1次。
  4)、试模
  有相当一部分试验室忽略对试模的管理,不对其腔体尺寸进行校验,从而有可能使用已变形的,不符合JC/T762—1997要求的试模,使得砂浆在振实成型时可能渗透出来,成型的试体不规则,直接影响水泥强度检验结果。   JC/T762—1997规定试模净重6~6.5kg,试模的质量大小也会影响振实台的振幅,从而影响水泥强度检验结果。
  5)、电动抗折仪
  如某试验室水泥抗折强度的比对结果屡屡偏低,经考查分析,发现抗折机安装水平度不好,杠杆比小于规定值,导致抗折强度偏低。所以,电动抗折仪要定期进行计量检定,确保检验结果的准确性。抗折夹具合格与否,也影响抗折强度的准确性。如果球座不灵活,不能自由调整,会使试体受到扭力作用,从而使抗折强度偏低;夹具圆柱灵活性差,会使抗折强度偏高等。
  6)、压力试验机
  如果压力试验机的压板不平,会使试体产生局部受压,降低抗压强度的检验结果。抗压夹具应符合JC/T683—1997要求,并应定期进行校验,如果用不合格的抗压夹具,会使抗压强度偏低2%~10%。
  7)、抗折夹具
  检查抗折夹具应注意3个加荷圆柱的直径、平行度、上下同心度及能否转动,2个支撑圆柱的间距以及夹具形状尺寸、刚度。试验时3根圆柱轴的3个竖向平面应平行,其中一根支撑圆柱与加荷圆柱要稍微倾斜,使圆柱与试体完全接触,以便荷载沿试体宽度方向均匀分布,同时不产生扭转应力。
  8)、抗压夹具
  上下压板的长度、宽度、厚度、同心度、小球座的灵活度要符合要求。夹具要经常保持清洁、润滑、灵敏,球座转动灵活,以便上压板从一开始就能适应试体的形状,并在试验中保持不变。
  3、试验操作的因素
  1)、称量试样、加水量
  称量试样为450±2g,加水量为225±lg。所用的水必须为试验室内恒温饮用水。水泥质量增多,则强度增高,反之减少;水量增多,则强度降低,反之增高。如果用100ml和50ml量筒,须称量三次,容易累计误差,使得误差增大,建议使用水泥专用的225ml量筒,这样计量正确、操作方便,不易出差错。
  2)、装料
  成型过程中,分层装胶砂的质量要符合标准要求。第一层装胶砂总质量的50%,约900g少一些,剩余的约1125g第二层装完,每个模槽第一层装约300g,第二层约375g。如果第一层过少,同样振实120次,水泥强度会偏低;如果第一层装的过多,水泥浆度将会变高;如果三个模槽每层装的质量不一,在同样振实120次的情况下,会造成三条试体的密实度差别较大,产生强度偏差,严重时无法计算结果。
  3)、试件刮平
  刮平操作不当,会使试体表面不平整,受力时产生局部应力,降低强度。刮平时用金属直尺以近似90。沿试模长度方向以横向锯割动作慢慢向另一端移动,一次将超出石墨部分刮去,然后用同一直尺以近似水平角度将试件表面抹平,抹平的次数不宜过多,否则会使浆体沁水,使得强度增高。
  4)、已脱模试体未用湿布覆盖
  水泥胶砂试体从养护池中取出,不用湿布覆盖,又没有及时破型,即会出现干燥收缩,产生微裂纹,导致抗压强度、扛折强度下降。
  5)、标准砂的使用
  标准砂不符合GB178—77《水泥强度用标准砂》时,水泥强度会发生明显变化,但是使用标准砂仍会导致强度偏差,标准砂在运输过程中砂粒袋内会产生分层现象。我们可将5袋以上标准砂均匀拌和后再投入使用。同时,新到试验室的标准砂最好与正常使用的标准砂进行强度对比,确认无误后再使用。
  6)、脱模
  脱模时要非常小心,整个脱模过程要做到轻拿、轻推、轻敲、轻放,防止试件振动,发生碰撞而受到损伤,从而影i1向到强度。脱模后组装试模将各部分组装到位,并且涂抹上机油。
  7)、加荷速度
  压力试验机破型速度过快,水泥强度会偏高。过慢则会偏低。人工手动操作的压力机控制好加荷速度比较困难,建议用全自动压力试验机。
  4、水泥试样存放的因素
  若存放样品时未严格密封,吸收空气中的水分后将发生质变,影响测量结果。因此存放水泥试样时必须严格密封。
  三、水泥强度检测的注意事项
  为了确保水泥强度检测结果的准确性,在水泥强度检测的整个过程中应该注意以下事项。
  1)、试验前需充分准备
  试验前的准备工作主要是确保实验室的温湿度,并充分的准备水泥、砂、水以及仪器设备。将天平的两盘清理干净,并调整好零点,保证天平和量水器的精度都符合要求。一般情况下,天平的精度应该控制在0~1g之间,量水器的精度应该控制在0~1ml之间。
  2)、搅拌时需注意
  搅在拌之前要用拧干的湿抹布对行星式水泥胶砂搅拌机的搅拌叶片和锅进行擦拭。搅拌的过程中,应该先加水再加水泥。在停90s时之前,应该在前15s将搅拌叶片和锅壁上附着的水泥胶砂刮入锅内。整个搅拌过程,试验人员不得离开,如果出现异常情况要及时的关机、排障。在试验前,不得往锅内加砂,尤其是在自动搅拌的过程中,防止加砂控制程序使用一段时间后失控,进而导致试验失败。
  3)、养护时需注意
  养护过程中首先要控制好温湿度,因为温湿度对水泥强度的检测结果有着重要的影响。在刮平之后,移动时要确保水泥试模的水平状态,养护箱内的平面要水平,以免造成水泥试模两边的高低不一样,从而造成同一试体的强度值不一致。存放在养护箱内的不同试体之间要保持一定的间距,存放过程中要保持水位,忌全面换水。同时,同一个养护池中只能养护同一类型的水泥试体。
  四、常用的控制措施
  1、环境条件要符合要求。试件带模养护时养护箱内或雾室温度应保持(20±2)℃,相对湿度不低于90%,养护池水温控制在(20±1)℃。
  2、水泥检验室温度、材料温度、养护温湿度应保证每天记录不少于2次,确保能及时发现温湿度异常现象。
  3、应经常检查试模的尺寸,公差超过规定时就应更换。在每次拆模后应将其清理干净,然后用黄油或凡士林等密封材料涂于接缝处,而后在试模内表面涂一层隔离剂。
  4、采用杠杆式试验机时,抗折夹具应保证三根抗折支点可以自由转动。试件放入前,使杠杆成平衡状态,放入后,调整夹具,使杠杆在试体折断时保持平衡位置,以防调整过高,砝码冲击,强度不准。
  5、应使用恒应力试验机,精度不大于1%且速率控制为(2400±200)N/s,在接近破坏时应严格控制。
  6、抗压夹具应能保证试体在夹具内平均受压且球座可以自由转动。
  7、胶砂比对水泥的强度影响显著,在水泥胶砂成型时,应严格控制水泥和标准砂的加入量。
  五、结束语
  水泥强度检测是一项技术性很强的试验工作,试验工作中稍不熟练或不细心都可能会导致试验结果的不准确、试验数据不可靠。目前我国在各个领域的科学技术已经日益成熟,对水泥产品的质量要求和检测方法都要与国际接轨,这就意味着我们的检测工作要严把质量关。总而言之,在水泥强度检测的实验过程中,试验人员必须严格遵循国家标准的试验要求,对影响水泥强度检测结果的环境条件、仪器设备、人工操作等因素进行严格的控制,以保证水泥强度检测结果的真实性。
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