影响水泥胶砂强度试验结果的因素分析

影响水泥胶砂强度试验结果的因素分析

黄钢1，2

1湖南省第六工程有限公司湖南长沙410015；

2湖南科创高新工程检测有限公司湖南长沙410004

摘要：强度是水泥重要的物理力学性能之一，以水泥胶砂强度结果体现。水泥胶砂强度既是评价水泥质量的重要技术指标，又是工程混凝土配合比设计的重要参数之一。本文通过大量试验，系统分析了水泥加入量、成型方式、养护温度、加荷速率等四种因素对水泥胶砂强度检测结果的影响，从而再次证实了在检测水泥胶砂强度时，必须严格执行国家标准的结论。

关键词：水泥；胶砂强度；试验；质量；因素

1.引言

水泥是一种加水拌合后即可成为可塑性浆体，能在水中及空气中保持并发展强度的水硬性胶凝材料。水泥因能粘接砂、石、陶粒、淘沙等散粒状材料和砖、砌块等块状材料，所以是当前最为常见以及应用最为广泛的建筑材料。目前水泥作为建筑材料主要用于混凝土、砂浆等水泥基材料中。在我国现行标准中，水泥种类繁多，其命名主要按不同类别，分别以水泥的主要水硬性矿物、混合材料、用途和主要特性进行，其中广泛使用的水泥便是通用硅酸盐水泥[1]。水泥质量的好坏直接影响到混凝土、砂浆等水泥基材料的质量，同时也影响其相关制品的质量，关系到建筑构造物的安全及建筑制品的耐久性。水泥的质量主要包括化学性能和物理性能，而物理性能包括水泥细度、标准稠度、凝结时间、安定性以及胶砂强度等指标。在以上指标中，水泥胶砂强度最为重要，其检测结果的准确与否直接关系到建筑施工中水泥材料能否合理使用甚至关系到工程结构的质量安全。

影响水泥胶砂强度检测质量的因素有很多，这其中包括：水泥胶砂配比（水泥加入量）、操作参数（成型方式）、养护条件（成型室温、养护温湿度）、试验机平衡锤位置、受压面方向、加荷速率、不同抗压夹具等，上述因素对胶砂强度最终检测结果影响显著，如果在检测过程中不重视这些影响因素，不严格执行相关标准，就不能够真实反映水泥的自身强度。因此，本文通过进行大量反复试验，详细地分析了水泥加入量、成型方式、带模养护温度和加荷速率等因素对水泥强度检测结果的影响，研究结果对现有条件下准确评定水泥强度具有规范和指导作用。

2.原材料及实验方法

2.1实验原材料

1）水泥：南方水泥有限公司生产的南方牌P•O42.5级水泥，水泥性能参数见表1，化学成分见表2。

2）石英砂：厦门艾思欧标准砂有限公司产中国ISO标准砂。

3）水：自来水。

2.2实验仪器

表3为实验所用到的仪器设备

2.3实验方法

水泥取样依据GB12573-2008《水泥取样方法》[2]；水泥胶砂强度实验依据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》[3]。

3、实验结果分析

3.1水泥加入量（水泥胶砂配比）对水泥胶砂强度试验结果的影响

在加水量225mL、加砂量1350g保持不变的情况下，对水泥加入量进行调整，分别为405g、450g（标准）、495g、540g，其它操作严格按照规范要求进行。分别试验后，胶砂强度测试数据如表4。

从表4得到：水泥用量405g与水泥用量450g相比较，3天抗折强度减少14.3%，3天抗压强度减少29.3%，28天抗折强度减少12.1%，28天抗压强度减少16.1%；水泥量495g与水泥量450g相比较，3天抗折强度增加10.7%，3天抗压强度增加27.6%，28天抗折强度增加10.8%，28天抗压强度增加20.8%；水泥量540g与水泥量450g相比较，3天抗折强度增加16.1%，3天抗压强度增加45.3%，28天抗折强度增加16.2%，28天抗压强度增加29.1%。

3.2成型方式对水泥胶砂强度试验结果的影响

规范GB/T17671-1999中第7.2条规定：水泥胶砂成型时试模表面应用金属直尺以近似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，一次将超过试模部分的胶砂刮去，并用同一直尺以近似水平的情况下将试体表面抹平。本次试验采用三种成型方式抹平水泥胶砂：标准抹平、反复抹平（反复几次将超出试模部分的胶砂刮去）、左右手法抹平（试件表面不平整），其它操作严格按照规范要求进行。分别进行试验测试并进行总结。具体胶砂强度试验数据如表5。

由表5种试验数据可以看出，抹平方式会对水泥胶砂强度试验结果形成较大的影响。抹平方式不恰当，试件则会产生缺陷，从而导致强度出现偏差。抹平时不得扒料，抹平次数不宜过多，否则浆体会发生泌水，脱皮现象。抹平用的金属尺材质必须坚硬，长宽厚度适合操作，锯割的次数宜为7-9次，当胶砂较干时，和较稀时宜为12-14次。如果锯割的次数过多，试体表面会发生积水增多现象，从而影响到试件强度，无论采取锯割还是抹平方式，前、后、左、右两手用力都需均匀，保证三条试体表面平整。严禁试体前高后低，或者左高右低，造成强度偏差。刮尺做锯齿状操作，若用力过猛将前端胶砂带起，也会影响试件强度的准确性。

3.3养护条件对水泥胶砂强度试验结果的影响

规范GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》中第4.1条规定：试体带模养护箱或雾室温度保持在20℃±1℃，相对湿度不低于90%。本次试验保持养护箱湿度为90%不变，调整养护箱养护温度，分别设定在15ºC、18ºC、21ºC（标准温度）、24ºC下进行水泥胶砂强度试验，其它操作严格按照规范要求进行。分别测试后胶砂强度试验数据如表6。

注：湿度为90%

从表6可知，养护箱养护温度15ºC与养护温度21ºC相比较，3天抗折强度减少1.8%，28天抗折强度减少2.7%；3天抗压强度减少1.7%，28天抗压强度减少1.2%；养护箱养护温度18º与养护温度21ºC相比较，3天抗压强度减少1.1%，28天抗压强度减少1.2%；养护箱养护温度24ºC与养护温度21ºC相比较，3天抗折强度增加3.6%，28天抗折强度增加1.3%；3天抗压强度增加0.5%，28天抗压强度增加0.2%。从试验可知，养护箱养护温度在15ºC～24ºC范围内对水泥水化、凝结及硬化影响相对较小。

3.4加荷速率对水泥胶砂抗压强度试验结果的影响

规范GB/T17671-1999中第9.3条规定，测试水泥胶砂抗压强度时，整个加荷过程以2400N/s±200N/s速率均匀地加荷直至破坏。本次试验分别以2000N/s、2400N/s、2800N/s、3000N/s四种加荷速率下进行试验比较，其它操作严格按照规范要求进行。胶砂强度试验数据如表7。

从表7可知，随着加荷速率的提高，3天和28天两个龄期水泥的胶砂抗压强度均逐`渐增大。由此可见，加荷速率越大，对抗压强度结果也越大。初始加荷速率过快，会使试件强度结果偏高，过慢则会偏低。因此，在实际测试过程中，加荷速率应严格控制在规定的范围内，不要突然加快或减慢加荷，否则会严重影响水泥强度。这些操作的影响是人为因素，所以不仅要求操作人员熟悉规范操作，而且要求操作熟练，从而提高水泥试件强度检验的准确性。

4、结论

（1）水泥加入量不同或水泥胶砂配合比不同会影响水泥胶砂强度，水泥加入量越多，水泥胶砂强度越高；

（2）水泥胶砂试件成型时，成型方式的标准与否也会影响水泥胶砂强的高低；

（3）养护箱养护温度在15ºC～24ºC范围内对水泥水化、凝结及硬化影响相对较小；

（4）试压时的加荷速率变化越大，对抗压强度结果影响也越大。初始速度过快，检测强度结果偏高，过慢则会偏低。

因此，在进行水泥胶砂强度检测时，必须严格执行国家标准，提高水泥强度检测的准确度，进而真实反映水泥自身强度。

参考文献：

[1]GB175-2007，通用硅酸盐水泥[S].中国标准出版社.

[2]GB12573-2008，水泥取样方法[S].中国标准出版社.

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