水泥胶砂强度影响因素的分析

文摘 2024-12-11 07:03 河南

水泥广泛的应用于主体结构、防水防火、装饰装修等系统，通用硅酸盐水泥更具备成本低、可塑性强、环保等性能，逐渐成为建筑工程项目中不可或缺的建筑材料之一。水泥胶砂强度是水泥物理性能中最为重要的一项技术指标，根据GB175-2007《通用硅酸盐水泥》要求，水泥胶砂强度按GB/T17671《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》进行试验，试验过程中影响因素过多，因此需要在试验过程中分析影响水泥胶砂强度的因素，从而减小水泥胶砂强度检验的试验误差，得出更为准确的试验数据。

1试验依据及要求

试验依据：现行GB/T17671-2021《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》。

技术要求：当三个抗折强度值中有一个超出平均值的±10%时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果；当三个抗折强度值中有两个超出平均值±10%时，则以剩余一个作为抗折强度结果。

当六个抗压强度值中有一个超出六个平均值的±10%时，剔除这个结果，再以剩下五个的平均值作为结果；当五个抗压强度值中再有超过它们平均值的±10%时，则此组结果作废。当六个抗压强度值中同时有两个或两个以上超出平均值的±10%时，则此组结果作废。

2试验准备

试验人员在标准环境下按照标准要求成型水泥胶砂试体，本次试验样品选用火山灰质硅酸盐水泥32.5R和普通硅酸盐水泥42.5R，每锅胶砂所需材料用量见表1。

当火山灰质硅酸盐水泥和掺火山灰质混合材料的普通硅酸盐水泥的胶砂流动度小于180mm时，应以0.01的整倍数递增的方法将水灰比调整至水泥胶砂流动度不小于180mm后，再用调整后的水灰比进行水泥胶砂强度试验的检测。常见的火山灰质混合材料有煤矸石、烧粘土和煤渣。本次试验均以水泥胶砂流动度大于180mm的前提下开展进行。

3试验中常见的问题

以下两个案例中的胶砂抗压强度数据，总有一个抗压强度会偏离代表值较大。案例一中第一组的第三个抗压强度值因超出六个数据平均值的±10%而被剔除，取剩余五个数据的平均值作为代表值；案例二中第二组的第六个抗压强度值虽然没有超过六个数据平均值的±10%，但与代表值的偏差也较大。且案例中的试体进行抗折强度试验后，容易出现一块试体抗折试验后的两个半截试体的正视图呈现类似直角梯形的形状。

3.1案例一

本组试验样品为火山灰质硅酸盐水泥32.5R28天胶砂强度，试验数据见表2：

3.2案例二

本组试验样品为普通硅酸盐水泥42.5R二十八天胶砂强度，试验数据见表3：

4影响因素分析

水泥胶砂强度数据不稳定影响因素有以下几点：

4.1行星式搅拌机

依据GB/T17671-2021,行星胶砂搅拌机应符合JC/T681的要求，行星式搅拌机的典型锅与叶片的要求,搅拌叶片与搅拌锅的间隙应为（3±1）mm。成型过程中，先把已称量好的水加入搅拌锅里，再加入称量好的水泥，把锅固定在固定架上，上升到搅拌位置，开启搅拌机，先低速搅拌（30±1）s，再低速（30±1）s，同时开始自动加砂并在15s内全部加完，然后调至高速再搅拌（30±1）s，停拌（90±1）s，在停拌开始的（15±1）s内，将搅拌锅放下，用刮刀将叶片、锅壁和锅底上的胶砂刮入锅底，恢复至搅拌位置，停拌结束后，再高速搅拌（60±1）s。当搅拌叶片与锅的间隙＞4mm时，搅拌的胶砂不均匀，胶砂水胶比不同，可能会导致水泥胶砂强度检测值偏低；当搅拌叶片与锅的间隙＜2mm时，搅拌过程中导致标准砂的总比表面积增大，吸水率变大，胶砂水胶比降低，可能会导致水泥胶砂强度检测值偏高，从而导致水泥胶砂强度数据不稳定。

4.2振实台及试模

依据GB/T17671-2021,振实台应符合JC/T682的要求，试模应符合JC/T726的要求。在成型过程中，在水泥胶砂搅拌完成后，应分两层装入试模，见图1，每层需要在振实台上振实60次，一组水泥胶砂试块共需振实120次，在振实过程中，模套、锁紧机构、试模、台盘等部件可能发生相对松动，造成试模不稳定发生位置偏移，试模中试样振实不均匀，可能会导致水泥胶砂强度试验数据的不稳定。

4.3水泥恒温恒湿标准养护箱及养护水池

依据GB/T17671-2021，水泥胶砂振实完毕后需放入恒温恒湿养护箱中进行养护，恒温恒湿养护箱的温度应保持在（20±1）℃，相对湿度不低于90%，养护时需在试模上加盖一块玻璃盖板，盖板不应与水泥胶砂接触，且盖板和试模之间的距离应控制在2mm～3mm之间。养护箱中相对湿度较大，盖板表面易形成水珠，应注意盖板与试模的间距符合标准要求，若间距偏小，水珠会滴入水泥胶砂试体中，水胶比增大，导致水泥胶砂强度试验数据偏小。试体脱模后在水中养护应保持水平或竖直，试体之间间隔或试体上表面的水深不应小于5mm，保持水与试体的六个面接触。

4.4抗折强度试验机

依据GB/T17671-2021,抗折强度试验机、抗折夹具应符合JC/T724的要求。在抗折强度试验过程中，试块应放置到抗折夹具中进行试验，试体在夹具中受力状态如图2所示。试验人员进行试验操作时，应注意试体的摆放位置，当试体受力状态没有达到标准要求，可能会导致水泥砂浆强度试验数据的不稳定。

抗折强度试验结束后，应注意试体抗折后裂痕的位置以及裂痕的形状。裂痕正常应位于试体中间部位附近且垂直于试体，不应形成为具有一定坡度的斜面。水泥试模成型时振实不均匀或抗折试验时受力要求没有达到标准要求，可能会导致一块试体进行抗折试验后的两个半截试体的正视图是直角梯形，从而导致水泥胶砂强度试验数据的不稳定。

4.5抗压强度试验机及抗压夹具

依据GB/T17671-2021,抗压强度试验机应符合JC/T960的要求，抗压夹具，见图3，应符合JC/T683的要求。抗压强度试验时，半截棱柱体中心应与压力机压板受压中心差在±0.5mm内，棱柱体外露在压板外的部位约有10mm，应尽量保持半截棱柱体是中心受压,边缘受压易导致水泥胶砂强度试验数据的不稳定。

4.6人员操作

试验过程中的人员操作习惯也会影响水泥胶砂强度，造成水泥胶砂强度不稳定主要因素有：振实后的试模经刮平处理后需放置恒温恒湿养护箱中养护，放入时不得强力推拉试模，应将试模轻轻放入养护箱并处于水平状态，避免试模倾斜导致试件成型固化后发生变形，影响水泥胶砂强度；试体在恒温恒湿养护箱养护20～24h后的脱模过程应十分小心，脱模时用橡皮锤或脱模器，脱模时试体的强度较低，不可以用力太猛敲击试模，防止试体产生裂纹或者导致试体整体损坏，从而影响水泥胶砂强度；试体从养护水池中取出至抗折抗压试验阶段，应及时使用湿布对试体进行掩盖处理，使试体保持潮湿状态至抗压试验，以防未及时进行试验导致试体水分蒸发，影响水泥胶砂强度；试体进行抗折强度试验结束后，应及时进行抗压强度试验，抗压强度试验在半截棱柱体的侧面上进行，试验人员应确保水泥抗压夹具与试体接触面平整清洁，不能留有已进行抗压强度试验的水泥试体残渣，导致影响水泥胶砂强度。

5试验验证

综合以上造成水泥胶砂强度数据不稳定的若干影响因素，从三方面进行整改，规范人员操作，校准仪器设备，改善试验环境，并重新对原案例一火山灰质硅酸盐水泥32.5R水泥样品和原案例二普通硅酸盐水泥42.5R水泥样品进行水泥胶砂强度检验，得到以下数据，见表4、表5。

6结论

综上所述，影响水泥胶砂强度数据不稳定的影响因素有很多，在保证基本的试验要求条件下，还有很多因素会造成水泥胶砂强度数据的不稳定，为保证水泥胶砂强度数据的准确性，确保工程材料质量安全，应做好以下几点：确保行星式搅拌机的锅和叶片的间距满足（3±1）mm，建议每月进行一次锅与叶片的间距检查，保证水泥胶砂搅拌均匀；确保振实台模套、锁紧机构、试模、台盘等部件能够紧密连接，保证试模不会在振实过程中不会发生相对滑动；确保带模养护试体养护时上加盖的盖板与试模之间的间距保持在2mm～3mm之间，试体水中养护时保持一定间隔，让水与试体的六个面接触；确保试体在抗折试验中的摆放位置处于抗折夹具中间，保证试体受力状态符合标准要求；确保半截棱柱试体在抗压试验中是中心受压；完善试验人员操作水平，试验人员应了解哪些因素会影响水泥的胶砂强度并采取整改措施，比如保持水泥试体养护时保持水平状态、脱模时不要用力过猛、试验时试体用湿布掩盖、抗压时保持抗压夹具与试体接触面清洁无杂物等。

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