內蒙古呼和地區水泥強度快速檢測的應用研究

王慧

【摘 要】水泥強度檢測是保證工程質量的重要因素之一，而其標準檢測方法需要28天才能確定水泥強度是否合格，因此本文通過采集同一地區不同品牌、不同類型水泥進行試驗研究，得出水泥快速檢測公式并對其公式的精確性進行驗證，以此為確保混凝土質量加快施工進度，充分合理利用水泥提供必要理論依據。

【關鍵詞】水泥 抗壓強度 快速檢測

水泥質量是保證混凝土質量的關鍵，水泥強度的標準檢驗方法，雖然在保證水泥質量和混凝土設計與施工質量方面起到了積極作用，但需要28天才能確定水泥強度是否合格，在實際生產和施工中遠遠不能滿足生產控制和水泥使用的要求。為了解決短期內測知水泥的強度，國內外進行了大量的研究。長期以來，將國內外各種水泥強度快速測定方法歸結起來進行比較發現，較為實用的方法都是設法加速水泥水化速率，具體辦法是提高溫度或降低水灰比或引入外加劑等。通過從眾多方法中提出一個條件比較通用的、關系比較穩定的、操作比較方便的快速強度方法，對生產和使用無疑具有莫大的好處。依據中華人民共和國建材行業標準《水泥強度快速檢測方法》（JC/T738-2004），本文通過試驗研究出適用于內蒙古呼和地區施工環境常用水泥種類快速強度與28d強度的關系式，用來滿足該區域工程建設中水泥使用的需要。

1試驗所需材料、主要儀器設備

1.1原材料

①水泥：

品牌：金山水泥、西水水泥、華立水泥、蒙西水泥、烏蘭水泥、冀東水泥、草原水泥。標號：P·O、P·I、P·Ⅱ、P·C、P·S、P·F、P·P。

強度：32.5、32.5R、42.5、42.5R，各類水泥樣品應充分混合均勻。

②標準砂：標準砂應符合GB/T 17671-1999的有關要求。

③試驗用水應是潔凈的飲用水。

1.2 儀器設備

①水泥膠砂攪拌機、振實臺、試模、下料漏斗、刮平刀、抗折試驗機、抗壓試驗機及抗壓夾具，上述設備均應符合GB/T17671-1999的規定。

②濕熱養護箱，由箱體和溫度控制裝置組成。箱體內腔尺寸650mm×350mm×260mm；腔內裝有試體架，試體架距離箱底高度為150mm；箱頂有密封的箱蓋；箱壁內填有良好的保溫材料。養護箱通常用1KW電熱管加熱。溫度控制裝置由感溫計及定時控制器組成。濕熱養護箱溫度精度應不大于±2℃，相對濕度大于95%[1]。

③常溫養護箱溫度控制應為20℃±1℃，相對濕度大于90%。

2 試驗原理及方法

2.1 試驗原理

本方法是按GB/T 17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》有關要求制備40mm×40mm×160mm膠砂試體，采用55℃濕熱養護加速水泥水化24h后進行抗壓強度試驗，從而獲得水泥快速強度。通過水泥快速強度，預測標準養護條件下水泥28d抗壓強度。

2.2 試驗方法

①膠砂組成、成型設備、試驗室條件同GB/T 17671-1999。②成型后試體在標準養護箱內養護4h±10min。③然后移至濕熱養護箱內，接通電源使養護箱的溫度在1.5h±10min內等溫升至55℃±2℃，并恒溫18h±10min后斷電，打開箱蓋冷卻50min±10min后脫模，測定快速強度。④每次試驗從試體養護到脫模的總體時間相差，不宜超過±30min。

按照GB/T 17671-1999水泥膠砂強度檢驗方法（ISO）與相對應的水泥快速測定同步進行試件成型養護至28d后進行水泥標準強度測定[2]。

3 公式的建立及可靠性分析

3.1 公式建立

3.1.1 數據采集

該試驗的關鍵是水泥28d預測公式的建立及a、b待定系數的確立。水泥28d抗壓強度的預測公式為： R28預測=a×R快+b

每組6塊（其中3塊采用55℃濕熱養護加速水泥水化24h后進行抗壓強度試驗，從而獲得水泥快速強度；另外3塊按GB/T 17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》的要求用于28d強度標準試驗），各批試件制備和數據采集交叉進行，全部數據采集約用4個半月完成。為了提高預測結果的準確性，試驗組數為40組（標準規定不少于30組），這些數據的采集也是該研究的關鍵所在。

3.1.2 數據統計、關系式的建立

①數據統計。

共采集40組檢測數據，計算得出R28d預（見表1）。

表1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

R快 22.7 23.8 27 24.4 25.6 24.8 26 22.5 24.1 23.3

R28d實 40 45.1 52.5 47.8 45.6 47.9 44.8 42.3 46.7 49.5

R28d預 43.7 45 48.8 45.7 47.2 46.2 47.6 43.5 45.4 44.4

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

R快 30.1 22.8 25.7 23.8 25.6 34.6 32.5 29.5 23.9 21.4

R28d實 53.7 49.2 48.6 42.4 50.1 58.2 53.7 50.2 43.2 40.7

R28d預 52.5 43.8 47.3 45 47.2 57.9 55.4 51.8 45.1 42.2

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

R快 30.7 26.8 32 32.6 33 31.7 32.2 31.9 32.1 30.2

R28d實 52.1 40.6 54.4 57.9 57.9 51.5 56 52.9 56.9 52.1

R28d預 53.2 48.6 54.8 55.5 56 54.4 55 54.7 54.9 52.6

31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

R快 32.6 30.5 28.7 32.9 32.8 29.7 29.5 30.4 32.7 30.7

R28d實 55.9 52 48.3 56.8 55 49.7 52.1 54.2 57 53.2

R28d預 55.5 53 50.9 55.9 55.7 52 51.8 52.9 55.6 53.2

注：1. 表中R快指水泥快速強度值（1d），R28實指水泥28天標準養護條件下實測強度值，R28預指預測強度值。

2. R快、R28d實、R28d預代表數值單位均為MPa。

②關系式的確立。

預測待定系數a、b的確立：常數a、b按以下公式計算，計算結果保留至小數點后兩位。

（1）

（2）

（3）

（4）

通過計算得到：

因此，水泥28d強度預測公式：R28預測= 1.19×R快+16.70

3.2 數據可靠性分析

3.2.1檢驗方法的精確性

水泥28d標準養護實測抗壓強度檢驗方法的精確性，應符合GB/T17671-1999的有關規定，即同一試驗室的重復性試驗，28d抗壓強度變異系數應在1%～3%之間；不同試驗室間再現性試驗，28d抗壓強度變異系數應不超過6%。水泥快速強度的精確性，同一試驗室按本標準得出的水泥快速強度值變異系數應不大于3%。

3.2.2相關系數r和剩余標準偏差S的計算

為了保證預測結果的可靠性，預測公式建立后應按公式（5）和（6）計算相關系數r和剩余標準偏差S，計算結果保留至小數點后兩位：

（5）

（6）

通過計算得到： =0.88 S=2.53MPa

相關系數r應不小于0.75（単一強度等級時不作規定），且越接近1越好。同時還要求剩余標準偏差S愈小愈好，要求S應不大于所用全部水泥樣品28d實測抗壓強度平均值的7.0%。

3.2.3預測結果的精度

將任一快速強度R快0代入預測公式，即可得到相應的28d預測抗壓強度R28預。預測結果的置信區間，可以表示為{R28預-2Sx，R28預+2Sx}，即所預測到的強度值有95%的概率在此區間內。其中R28預為預測28d抗壓強度；Sx為實驗標準差，可按公式（7）計算，計算結果保留至小數點后一位。

（7）

設某樣品測定快速強度R快0=29.3MPa，代入預測公式可得R28預=51.6MPa。

則28d水泥強度預測結果有95%的概率在{46.4，56.8}范圍之內。

注：上述（1）～（7）式中：

R28預測------預測的水泥28d抗壓強度，單位為兆帕（MPa）；

R快---------水泥快速抗壓強度，單位為兆帕（MPa）；

R28實i------第i個水泥樣品28d標準養護實測抗壓強度，單位為兆帕（MPa）；

R快i ------第i個水泥樣品快速抗壓強度，單位為兆帕（MPa）；

------n個水泥樣品28d標準養護實測抗壓強度平均值，單位為兆帕（MPa）；

------n個水泥樣品快速抗壓強度平均值，單位為兆帕（MPa）；

R快0------新輸入的快速強度值，單位為兆帕（MPa）；

n-------試驗組數；

S------剩余標準偏差；

Sx----實驗標準差。

4 注意事項

（1）本文所推薦的關系式是根據內蒙古呼和地區常用水泥的實測結果得出的。在實際應用中應根據當地常用的水泥試驗結果，得出當地水泥28天強度預測公式。當發現常用的水 泥強度發展規律有變化時，應根據積累的試驗數據重新計算，調整關系式[3]。

（2）按關系式求得的28天強度僅可作為實際應用中的參考值，而不能用來確定水泥28天強度的準確值。真正評定水泥強度是否合格還要以水泥試驗28天強度結果為依據。

（3）推算的水泥28天強度值可作為混凝土或砂漿試配中的參考值。如果水泥中摻入外加劑時，將會發生一些物理化學變化，導致水泥強度也會發生改變，因此28天水泥強度預測值應根據實際情況進行調整。

5 結語

本文選取內蒙古呼和地區40組水泥試樣，經過大量試驗研究和數據處理，建立了水泥28天強度預測公式。根據相關公式計算出相關系數和剩余標準偏差均符合標準要求，故所建立的預測公式可以使用于本地區工程檢測。水泥快速檢測強度關系式的確立，適用于呼和地區主要品種水泥的強度推定，能夠使推定水泥強度是否合格從28天縮短至1天，提高了檢測效率，更好的滿足施工部門快速高效的需求，適于在內蒙古呼和地區推廣使用。

參考文獻：

[1]GB/T 17671-1999 水泥膠砂強度檢驗方法.

[2]JC/T 738-2004水泥強度快速檢驗方法.

[3]趙勇.利用水泥早期強度推算28天強度 [J].混凝土，1998（3）.