关于硅酸盐水泥强度快速检测试验研究

关于硅酸盐水泥强度快速检测试验研究

李日恒

广东省建筑科学研究院集团股份有限公司

摘要：随着建筑行业的蓬勃发展，很多项目对硅酸盐水泥的需求量都是居高不下，而相关部门对于硅酸盐水泥强度测试提出了更高的标准，一方面是为了从根本上提高工程建设质量，另一方面是满足安全管理要求。本文主要介绍了其中的压蒸法，并对一些试验数据进行整理，并拟合出相应的函数图像，希望本文可以为从业人员提供理论参考。

关键词：硅酸盐水泥强度；压蒸法；快速检测试验

引言

为了最大限度地保证土建项目的施工速度能够与预期进度保持一致 ,工程技术人员可以利用快速检测试验测定硅酸盐水泥强度。伴随水泥试块经验技术的不断进步，目前硅酸盐水泥强度快速检测手段包括温水法、沸水法、压蒸法和促凝法等方法。虽然这些方法各有千秋，但是由于压蒸法具备成本低廉、操作流程简便、试验周期短、精确度较高、严谨的数据处理机制等优势，因此被大部分地区用来快速测定硅酸盐水泥的超早期强度。1.5h压蒸养护促硬快测法是压蒸法中最常见的一种方法，采取对照试验的方式来研究硅酸盐水泥超早期强度与实际强度之间的变化规律。通过试验数据变化规律和图像走势来反映硅酸盐水泥在实际施工过程中的变化情况，硅酸盐水泥的标准强度由其组成成分的质量分数比所决定，不同类型的硅酸盐水泥的土水比和填充配料质量不同，而标准强度也不同。在硅酸盐水泥入场之前，就可以规范计算公式算出其标准强度，将其作为原始值。而水泥实际强度的测定需要较长时间的积淀，无法达到建设项目的进度计划指标。在实际过程中可以通过拟合参数法来预测试验数据的变化情况，同时利用软件绘制走势图来预测各点的走势，通过图像可以明确知道各点的分布情况，根据走向采取相应的经验分析法来拟合出一次函数图像，可以估算出实际强度的大概值，与真实值存在一定的误差，为了尽可能地减小误差对工程施工质量的影响，采用可靠的经验方法来确定硅酸盐水泥强度是至关重要的。在使用经验分析法计算实际强度的环节中，由于硅酸盐水泥的成分和养护条件存在差异性，会导致经验公式确定的实际强度存在较大偏差。经验分析法最大的弊端在于有时硅酸盐水泥的实际强度计算值误差过大，超出容许范围，给施工企业带来额外的经济损失。

大部分地区水泥生产商对于硅酸盐水泥的生产情况存在显著差异性。这种差异主要来源于原材料的不同、生产工艺的不同、技术侧重点不同、方案工序的先后等。当以上条件完全相同，也可能会导致硅酸盐水泥的实际强度达不到规范要求值，从而造成材料大量损耗的现象。近些年来新的水泥强度检验标准不断发布，对硅酸盐水泥相关指标提出了新要求,对其养护过程和检测技术也提出了更严格的标准，从而难以较准确地估计不同等级水泥的标准强度。为了从根本上提高硅酸盐水泥实际强度估计值的精确度,必须提前罗列出水泥的制定条件和基本性能参数，采取相应的方法准确地测定硅酸盐水泥的早期强度，并以此为基础计算出硅酸盐水泥的标准强度。

压蒸法试验方法 

标准试件的施工必须严格遵守相关规范要求，切忌弄虚作假。硅酸盐水泥强度1.5h抗压强度等级快速测定也是采取类似的方法。首先必须确定锅胶砂的各种材料用量:水泥450g士2g;标准砂1350g士5g;水225g士1g。在试验过程中,水泥28 d标准强度试验试件按新的标准胶砂试验方法搅拌和振动成型,1.5h水泥强度等级快速测定试件也采用相同的搅拌和振动成型方法。待试件成型后，将1.5h水泥强度等级快速测定试件放入压蒸仪中压蒸养护。原则上必须把蒸汽压力控制在160kPa之内，温度不得超过130℃。试件放入压蒸仪后立即加盖，试验开始时需要记录好开始时间、温度以及气压。当压蒸时间达到临界值时，进行开闸放气工作，当仪器内外气压达到平衡状态后即可开盖取出模块。将取出的试件置于常温下冷却一段时间,当试件的表面温度与室内温度差不多相等时，就可以测定其强度了。相比于其他方法，压蒸法试验周期较短,导致硅酸盐水泥试件的抗折强度低于标准值，从而导致实际分析结果与真实值存在较大误差，因此采用抗压强度来作为评定依据。下表是对122组试块的统计数据进行分析整理，通过公式计算出每一种类型硅酸盐水泥试块的平均值、均方差、偏差系数以及极限误差。

表1 三种类型硅酸盐水泥处理结果统计

由表可知，无论那种类型的硅酸盐水泥，其抗压强度均大于抗折强度，这也从侧面反映出水泥试件的受压性能明显优于弯曲性能；而在误差分析方面，抗折强度的偏差系数明显低于对应硅酸盐水泥试块的抗压强度，这也说明利用抗压强度来作为评定依据比抗折强度更具有说服力。

“1.5h压蒸养护促硬快测法”的工作原理是利用硅酸盐水泥内部各种成分发生的水化反应,具体过程是通过对水泥胶砂试件在促硬剂的凝固作用和高温蒸压作用下加速水泥水化反应速度,加快硬化速度而产生较高的早期强度，来间接反映出水泥的各项综合性能，从而其是否达到应用于施工现场的基本标准。经过一定时间在促硬剂和高温压力蒸养作用后,水泥的主要水化硬化程度趋于平衡，并与其28d标准养护的硬化程度有较密切的相关关系。因此，在影响硅酸盐水泥强度的外界条件基本一致时，28d的胶砂强度与压蒸促硬强度之间存在着某种线性关系。而经验分析法就是利用这种线性关系，将对应的参数指标分别作为图像的横纵轴坐标值，利用图像描绘出各点的分布位置，分析出数值变化规律即可拟合出经验推定公式，然后做出经验函数图像。这种方法就可以准确地推算出硅酸盐水泥的标准养护28 d强度，以此来预测硅酸盐的实际强度。

图1普通硅酸盐32.5水泥1.5h促硬强度与28d标准抗压或抗折强度回归关系图

图2普通硅酸盐42.5水泥1.5h促硬强度与28d标准抗压或抗折强度回归关系图

图3 矿渣硅酸盐32.5水泥1.5h促硬强度与28d标准抗压或抗折强度回归关系图

试验结论

根据对普通硅酸盐32.5水泥、普通硅酸盐42.5水泥、矿渣硅酸盐32.5水泥三种类型水泥的试验结果分析,研究了1.5h压蒸养护促硬快速检测水泥强度与28d标准强度之间的关系。通过图像可知,数据点均匀分布于回归曲线两侧，说明水泥1.5h促硬强度与28d标准抗压或抗折强度之间存在明显的线性关系，延长回归曲线与纵坐标相交，抗压强度得到的数据明显大于抗折强度，而通过比较同一种硅酸盐水泥回归曲线的大致斜率可知，抗压强度图像也明显大于抗折强度，这说明当外界试验条件一致时，硅酸盐水泥的抗压强度增加速度快于抗折强度的增长，同时根据数据点两边疏、中间密的大致走向和分布规律，说明该试验结果非常符合正态分布规律。为了降低偶然误差对试验结果准确性的干扰，对于距离回归曲线较远的数据点可以进行剔除。因此利用1.5 h压蒸养护促硬快速检验和推测硅酸盐水泥强度在工程应用领域的可行性较高的,前提是确保各项指标造成的误差在容许可控范围之内。

结语

综上所述，为了推进工程建设进度，提高混凝土浇筑质量，研发硅酸盐水泥快速检测试验方法具有重要意义。施工企业利用压蒸法对硅酸盐水泥试样进行测试，不仅可以节省大量的人工操作成本，而且还能提升工程技术建设质量，给企业带来更加长远的效益。

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