淺析水泥強度試驗誤差產生的原因及控制措施

肖翠鳳

【摘要】本文基于試驗室對同一品牌同一型號水泥經驗總結分析統計水泥試驗強度試驗數據誤差產生的原因和提出實際檢驗時應注意的關鍵環節并分析改正方法，達到盡量避免水泥試驗產生誤差的目的。

【關鍵詞】水泥強度試驗 誤差 控制措施

1.引言

水泥是工程施工的重要施工原材料，而水泥的強度是評價水泥質量的重要指標，是劃分水泥強度等級的依據。水泥的強度是指水泥膠砂硬化試體所能承受外力破壞的能力，用MPa（兆帕）表示。它是水泥重要的物理力學性能之一，水泥的檢測和評定標準會被更加關注。下面基于試驗室對同一品牌同一型號水泥經驗總結分析統計水泥試驗強度試驗數據誤差產生的原因，提出實際檢驗時應注意的關鍵環節、控制方法。

2.水泥強度試驗誤差產生的原因與控制方法

2.1水的稱量。稱量水的過程中要對以下三點尤其重視：確保使用225±1（g）范圍內的量筒稱量水，必須標定量筒，在稱量量筒之前，要用水將量筒浸濕，否則，試驗的用水量會因為吸附在干燥的量筒壁上的水而產生誤差。水泥強度試驗的水灰比例會受到水泥和水稱量準確與否的影響，對確定強度等級造成偏差。

2.2試驗人員：在水泥試驗中，某一項單獨的試驗應由經常負責此項試驗的專門試驗人員操作，避免因類似攪拌鍋沾濕不一，振實前上料不均，操作時間間隔不一，試模刷油量不同，倒水時間長短殘留杯壁水量不同甚至到刮料幅度和稱料精確性等一系列容易忽略又可能對數據產生影響的行為發生。

2.3水泥膠砂振實臺的要求：試驗室的水泥膠砂振實臺安裝不符合要求，也是產生誤差的原因之一。一般振實臺的問題常常會出現在振實臺的頻率處。由控制器來控制它的振動次數，在實際的試驗過程中，讀數器多讀或少讀時有發生，直接導致過振或少振的發生，過振水泥試塊會出現離析現象，少振則有密實度不夠的現象形成。

2.4水泥試驗儀器的要求：試驗室在設備安裝后，必須經過國家權威機構對儀器設備進行檢定或校準并出示鑒定證明，明確檢定結果和使用期限后方可使用，確保設備安裝后的技術參數仍符合相應標準規定，從最根本處杜絕試驗誤差的出現。

2.5試驗用水的要求：在水泥試驗中，水泥試驗用水不統一，經常更換，容易產生誤差。為此，規范試驗用水，確保試驗常態化統一化，從而減少誤差。其次，對水溫的要求很多試驗員不以為然，冷的熱的即來即用即配即倒，造成多次試驗數據產生不同的變化。對加水器具的標定也非常重要，確保加水量的準確無誤，從而避免因加水量的不準產生不必要誤差。

2.6水泥試驗壓力機：在水泥試驗中，標準要求壓力機的加荷速率為2400±200N/s，這個要求其實對儀器還是比較高的。目前產生誤差主要是少數企業生產的全自動壓力機實際精度不達標，傳感器不敏感，造成試驗結果誤差較大；其次，壓力機的加荷速率和靈敏度差別較大。特別3天抗壓強度試驗產生誤差相對大，在使用的壓力機中，真正能保證加荷速率的較少，應認真驗證壓力機是否適應新標準的要求，這是提高新標準檢驗準確性的重要途徑。

2.7水泥試體標準養護箱：養護箱必須符合以下幾點要求才為合格：a.養護空間在0℃—35℃的環境下可以自動控制在20℃±1℃范圍的溫度，且相對濕度≥90%。b.同一層左右兩側內壁50mm處的溫度在一定控溫工作周期內差別必須低于0.5℃，最上層和最下層空間的溫度極差要比0.8℃低。c.溫度顯示值與溫度傳感器固定位置的實測溫度相差必須低于0.5℃。d.應在-3%RH～5%RH范圍內控制好濕度顯示值與箱內實測值的誤差。試件間的間距和試體上表面的水深要大于5mm；在同一養護池內養護只能存在同一種水泥試件；在養護期間不能全部換水；在試件進行強度試驗的時候必須使用濕麻布覆蓋試件等。

2.8水泥試驗環境條件方面：在水泥試驗中試驗室溫度應保持20℃ 2℃，相對濕度≥50%的要求。水泥試驗間的環境條件是誤差產生的多發地，溫度或濕度在養護過程中波動較大，也會使試驗的誤差較大。

3.水泥強度試驗分析

基于試驗室對20份同一品牌P.0 42.5水泥進行水泥強度試驗數據統計分析，水泥膠砂強度配合比設計采用GB/T2419-2005進行摻配，即水泥450g+標準砂1350±5g+水225ml，水泥膠砂強度試驗采用GB/T17671-1999中規定的試驗方法試驗，試驗結果評定采用GB175-2007。本次主要統計分析的是3d和28d的水泥膠砂抗折分別（5.8，9.0）MPa，抗壓強度分別為（27.9，48.9）MPa。3d的抗折和抗壓強度變異系數超過6%，可認為產品的質量波動性較大，或取樣不均勻性，或人員、儀器設備控制問題，而28d的抗折和抗壓強度變異系數都控制在6%以內，說明從標準角度而言試驗的精確度滿足要求。在GB/T17671-1999（10.5條）檢驗方法的精確性通過其重復性和再現性來測量，用變異系數表示，可要求不超過6%，單純的統計無法分析到操作人員和檢驗儀器產生誤差的因素，但若從方差分析來看，我們用同一組檢測，通過分析確定組內誤差結果可以看出試驗人員或儀器設備誤差水平。重復性試驗每組6個，20組的抗壓強度值 分別為（52.5，47.6，46.8，51.6，46.0，49.2，46.1，44.4，50.1，52.5，51.1，47.3，53.4，49.6，47.2，47.8，51.2，51.5，46.7，47.8） MPa，由計算可知20組的平均值 =48.9MPa，標準差 =2.544 ；20組 、 、 的平均值為分別為5866.4、1725129.54、13723.74。由計算可得總變差的平方和 為1035.099，總自由度 ：為119，計算條件（因素）變差的平方和 為732.849和自由度 ：100，計算得出試驗誤差的平方和 為302.250，自由度 為100，計算得出均方 為38.571； 為3.022

從上面的計算結果我們可以從兩方面找出方差來源統計，其中組間偏差A，計算平方和為732.849，自由度為19，均方為302.250，組內偏差e計算平方和為302.250，自由度為100，均方和為3.022，所以其標準差為1.739MPa，組內變異系數為1.735/48.9=3.56%，變異系數在3%～5%之間，表明檢測人員的操作水平一般，試驗儀器設備尚能滿足試驗要求。如果提高試驗人員的試驗水平，或使用更精準的試驗儀器，力求試驗變異系數控制在2%以內，結果更好。

4.結語

水泥試驗的誤差有很多在試驗過程中不知不覺的發生，水泥28d抗壓強度檢驗值是評判水泥強度等級的一個主要指標，影響28d抗壓強度檢驗結果的因素主要有上文提出的8點要求。其中對檢驗儀器設備、試驗人員的質量控制，可以使用組內數據方差分析的方法測得其誤差估計值，用此估計值對檢驗儀器、試驗人員的工作質量進行評判和控制。試驗環境、養護環境的質量控制可以通過比對試驗結果的方差分析，確定差異是否顯著。總之，對試驗人員的操作水平規范管理、對試驗儀器進行嚴格的校準和對試驗環境進行嚴格監測，達到控制水泥試驗誤差的良好效果。

參考文獻：

[1]國家質量技術監督局《水泥膠砂抗壓強度檢驗方法（ISO法）GB/T17671-1999

[2]交通部公路科學研究所 《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》JTG E30-2005

[3]中國國家標準化管理委員會 《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007

[4]王松桂，陳敏，陳力平，線性回歸與方差分析，1-5版，北京高等出版社，2004

[5] 劉亞飛. 影響水泥強度試驗準確性的因素 [J]. 中小企業管理與科技（上旬刊），2013（03）.