影响 ISO 水泥胶砂强度检测结论的因素分析.doc

影响 ISO 水泥胶砂强度检测结论的因素分析1.引言2001 年4月1日我国水泥强度等级按 GB/T17671-1999 标准(ISO 标准)检验,在应用该标准过程中发现检验结果离散性大、重复性差,甚至有些数据无法评定水泥强度等级.水泥强度检验不准犹如一把双刃剑,会对国家、水泥厂及施工单造成巨大的损失.针对以上情况进行试验研究分析其原因,结果表明,检验结果不准确,一方面是检验人员不规范的试验操,另一方面是仪器原因作造成;或两者综合作用的原因.2.几种不规范试验操作方法列举(1)水泥胶砂搅拌锅升不到位,搅拌锅与叶片间隙过大.(2)振实台振动成型时第一次与第二次装料厚度相差过大.(3)胶砂料振实后试模刮抹不当.(4)加水量不准.(5)自动加砂漏斗截留标准砂.(6)破型前养护不当.(7)拆模方法不当.(8)加荷速度不当.3.2 试验操作方法产生误差的理论分析由表 1、2 看检验水泥强度等级时,各种不规范的操作方法对水泥强度等级的检验结果均有一定的影响.其中搅拌锅升不到位(方法(1),搅拌叶片与胶砂锅间隙过大对水泥强度检验的结论影响较大,3d 抗折强度最大降低了 24%、抗压强度最大降低了 12%;28d 抗折强度降低了 11%-13%、抗压强度降低了 10%-12%.经试验分析其中原因:胶砂搅拌机的搅拌叶片与搅拌锅间隙标准应为 31mm,使用一段时间后由于机械部分的磨损使搅拌锅常常升不到位,间隙逐渐变大,当搅拌叶片与搅拌锅间隙达 7mm 时,叶片与搅拌锅间未被搅起的胶砂料中:C:S:W=1:1.8:0.35; 被叶片搅起的胶砂料中, C:S:W=1:3.6: 0.54.未搅起的胶砂料中水灰比小(0.5),在振实成型的过程中未被搅起的胶砂料往往装在试模第二层上表面,最终被刮抹掉,实际装入试模中的胶砂料中用量水增大,水泥量减小,导致强度降低;或锅底未搅器的胶砂料不均匀的装入三联试模中使试体强度离散性变大导致数据无效.当采用振实台成型(方法(2)第一、二组),第一层装入胶砂料比第二次多 1/3 时,测得有些水泥三天抗折强度比标准方法低 5%-8%,抗压强度比标准方法低 2%-3%;28d 抗折强度与标准方法接近,抗压强度比标准方法稍有提高.分析其中原因,三天强度较低可能是由于第一层胶砂料较厚,胶砂中一些微小的气孔未被振出,三天水泥水化不充分,这些微小气孔未被水化产物填充,试体中孔隙率较大;28d 后水泥水化较为充分,水化产物充满原先微孔并利用微孔形成了对强度有利的性状和尺度各异、大小不一并且相互嵌镶的粒子,大量的箔片状、纤维状 C-S-H 交叉攀附又使原来分散的水泥颗粒、沙粒、水化产物连接起来形成了三度空间密实体,从而可发挥较高的强度作用,所以 28d 强度有所提高.另一些水泥两次振动成型装料厚度不等对强度影响不大(方法(2)第三组),原因可能是这些水泥胶砂料中本身含气量较少或微气孔较易被振出.当钢尺斜刮水泥胶砂试体时(方法(3),钢尺变形向上鼓起,导致试体尺寸偏大,试验测得斜刮试体比标准试模高 1.6mm-2.4mm,所以钢尺斜刮试体测得强度偏高.加水量不准导致胶砂水灰比改变,水灰比大强度低,反之亦然.如表 1、2(方法(4)所示.采用自动加砂时(方法(5),由于仪器的原应,加砂漏斗提前关闭,一部分标准砂被截留,测得水泥强度变低,如本文中截留 20 克标准砂,3d 抗折强度降低 4%-5%、抗压强度降低 1%-3%;28d 折强度降低 2%-3%、抗压强度降低 2%-3%.原因是胶砂试体中骨料减少,骨料吸水量减少,有效水灰比增大且骨料对胶砂试体起的强度作用也减少.当水养后的水泥浆体在相对湿度为 50%的空气中干燥,其线收缩率可达 0.2%-0.3%.当水泥胶砂试体从养护池中取出不用湿抹布覆盖又未及时破型,干燥收缩使其产生微裂纹,导致抗折强度下降,而试体的干燥又使抗压强度提高.如本文(方法(6)试验测得 3d抗折强度降低 4%-6%,抗压强度提高 1%-3%;28d 抗折强度降低 5%-7%,抗压强度提高2%-4%.GB/T17671-1999 胶砂成型比老标准用水量大,胶砂试体 1d 强度较低,用榔头脱模时用力过大,造成试体产生裂纹,导致抗折强度严重下降,本文(方法(7)试验测得 3d下降 60%-80%,28d 下降 60%-70%,甚至有的试体裂纹较大,抗折强度太低在搬运过程中就已断裂.拆模造成裂纹的试体,抗折断口常常在裂纹处,此处长时间受水侵入,断口比正常的试体润湿.GB/T17671-1999 要求抗压加荷速度为 2400200N/S,如果按 5000N500/S 速度加荷,3d 抗压强度偏高 15%-28%,28d 强度偏高 18%-21%(如方法(8)第一、二组,第三组 a).当用自动控制速度液压机加荷时一般不会出现加荷速度不当的问题.用采用手动压力机加2荷,当试体刚开始受力时,加荷速度一般应小于规定的速度,使工作油缸缓慢上升,抗压夹具球座能自动调整水平,加压板的力均匀分布在试体表面.若一开始(如10KN 以下)加荷速度接近规定速度,或稍超过规定速度,然后再调整到规定速度,则球座来不及调整水平,试体已局部先受压,易产生局压破坏,导致强度过低,如表 1、2(方法(8)第三组 b)所示试验研究证明,3d 低6%左右,28d 低4%左右.用手动压力机,初始加荷时(如10KN 以下)速度应小于 2400200N/S,10KN 以后按 2400200N/S 加荷至试体破坏.当试体临近破坏时应控制送油量,既不能上冲,也不能有意识的停滞.3.3 设备产生误差的理论分析除实验操作不规范对水泥强度检验结果产生应影响外,试验仪器的故障对检验结果也会产生巨大影响.当抗压夹具传压柱与衬套间混入异物摩擦力变大,使结果偏高.抗压加具球座长时间未加润滑剂,球座不能自由调节;或加入黄油作润滑剂都会使结果偏高.如果压力机测力油缸下面的传动皮带脱落,当压力机工作时,测力油缸下的传动装置不动,测力活塞就会由滚动摩擦、动摩擦变成直接摩擦、静摩擦.摩擦力增大,压力机消耗功多,测得强度偏低.当压力机上下压板稍微受损不平,抗压强度会降低 1%-3%;如果严重不平强度结果降低 10%左右.除上述因素外,如果水泥强度检验中使用了不合格的振实台会严重降低强度 ,而且不易被发现.水泥振实台工作原理是由它产生的动态力达到水泥胶砂试体振实效果.当两个物体碰撞时可得出动态力、加速度、末速度及能量形式.当两个振实台的加速度、动态力及作用时间不同,即使其加速度、动态力的波形面积相等,它们所形成的峰值大也不相同,作用时间短峰值高,反之亦然(如图 1,2 所示).而作用时间的长短取决于台盘下底面中心与止动器碰撞时垫层状态.正常的振实台可动部分与基座的质量为 10:1 左右,且基座应有足够的刚度(满足基座上地脚螺栓时不变形)加速度、动态力的波形峰值较高(如图 1);而可动部分与基座的质量比小于 10:1 且基座刚度低的振实台,一上紧地脚螺栓,基座变形,使台盘落距达不到 150.3mm 的标准, 台盘与止动器上下两个工面碰撞时产生的能量迅速释放,加速度、动态力的波形峰值较低(如图 2),试体达不到应有的标准振实效果,所以强度较低且重现性差.图1峰值高,作用时间短图2峰值低,作用时间长另外水泥检验室环境温度、试验用水、水泥标准砂温度、养护箱温湿度、养护池水温的异常波动对水泥强度影响较大.如所有温度相差 6-70C,则强度可能相差一个等级.当温度偏高,则强度也明显偏高.养护箱温度从控制标准提高 50C 左右,不同龄期的抗折抗压强度就相应偏高 2%-5%.温度对水泥的早期强度影响比对水泥的后期强度影响更大的一些.1水泥抗压夹具定位销偏心,测试结果如表 2表2编号 1 2 3 4 5 6 7偏心 3mm 受压/Mpa 28.3 23.6 27.5 31.4 38.3 37.5 39.8同心受压/Mpa 29.0 23.7 28.9 31.5 38.9 37.8 40.2误差/kN/Mpa 0.7 0.1 1.4 0.1 0.6 0.3 0.4试体偏心 3mm 受压:抗压强度偏低 0.11.4Mpa,平均值:0.51Mpa.水泥抗压夹具的压板、球坐制造精度不同,做工较差的抗压强度低 2Mpa 左右.4.解决方法影响水泥胶砂强度检验结果的因素较多,要想使检验结果具有公正性, 水泥检验室人员应相对固定,以老带新,检验