道路水泥干縮率試驗(yàn)影響因素及改進(jìn)措施

1道路水泥干縮率試驗(yàn)影響因素

道路水泥的干縮現(xiàn)象是硬化過(guò)程中自身收縮、碳化收縮和干燥收縮三種機(jī)制共同作用的結(jié)果。其干縮率不僅受熟料礦物組成、混合材種類及摻量、石膏配比、細(xì)度等材料因素影響，在檢測(cè)過(guò)程中還易受試驗(yàn)環(huán)境條件、操作人員技術(shù)水平及儀器設(shè)備精度等因素干擾，導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差。通過(guò)系統(tǒng)分析試驗(yàn)誤差來(lái)源，規(guī)范操作流程，提升檢測(cè)人員的儀器操作熟練度，可有效降低試驗(yàn)誤差，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

1. 1 環(huán)境因素

試驗(yàn)室選址應(yīng)保證周圍環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定、無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)或其他干擾因素，當(dāng)環(huán)境中噪音過(guò)大或振動(dòng)過(guò)強(qiáng)時(shí)，會(huì)影響成型試體的密實(shí)度，對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果造成影響。試驗(yàn)室的溫度和濕度是干縮率成型的必要條件，試驗(yàn)室面積應(yīng)與溫濕度控制設(shè)備相匹配，溫濕度可通過(guò)中央空調(diào)、工業(yè)加濕器或者恒溫恒濕機(jī)組等控制，要確保室內(nèi)的環(huán)境溫度達(dá)到（ 20±2）C ，相對(duì)濕度高于 50% [1]。當(dāng)試驗(yàn)室溫濕度超出標(biāo)準(zhǔn)要求范圍時(shí)，會(huì)影響水泥的水化速度，無(wú)論是水化過(guò)快還是過(guò)慢，都會(huì)影響到試驗(yàn)結(jié)果。

試驗(yàn)室用水應(yīng)注意無(wú)雜質(zhì)及其他污染物，以避免水中雜質(zhì)或其他污染物直接或間接的影響水泥水化反應(yīng)。試驗(yàn)室電源電路應(yīng)確保安全無(wú)漏電，電壓要相對(duì)穩(wěn)定，以保證用電安全，當(dāng)電壓不穩(wěn)定或功率達(dá)不到設(shè)備運(yùn)行要求時(shí)，會(huì)影響恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱制冷制熱和膠砂攪拌機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

1. 2 設(shè)備因素

干縮率成型主要用到的設(shè)備是膠砂流動(dòng)度測(cè)定儀和膠砂攪拌機(jī)，養(yǎng)護(hù)主要用到的設(shè)備是恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱和干縮養(yǎng)護(hù)箱。相關(guān)檢驗(yàn)人員應(yīng)熟練使用該設(shè)備，并定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并上報(bào)，從而避免因設(shè)備異常造成試驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確。應(yīng)定期在膠砂流動(dòng)度測(cè)定儀凸輪、推桿、軸套和滾輪上涂抹干凈機(jī)油，以促進(jìn)潤(rùn)滑，并定期檢查圓盤落距是否在（ 10±0.2? ） mm 范圍內(nèi)，當(dāng)落距過(guò)小或過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)度變小或變大，從而導(dǎo)致拌合水量出現(xiàn)偏差，影響試驗(yàn)結(jié)果。膠砂攪拌機(jī)應(yīng)定期檢查鍋距是否在 1～3mm 范圍內(nèi)，間隙過(guò)小時(shí)，可能打碎標(biāo)準(zhǔn)砂，導(dǎo)致膠砂變干；間隙過(guò)大時(shí)，攪拌過(guò)程中會(huì)造成膠砂粘鍋葉、鍋壁、鍋底，導(dǎo)致膠砂攪拌不均勻，影響流動(dòng)度的測(cè)定。

在干縮試體成型階段，養(yǎng)護(hù)環(huán)境需嚴(yán)格控制為溫度 （20±1）C 、相對(duì)濕度 ?50% ；后期干燥養(yǎng)護(hù)階段則要求溫度（ 、相對(duì)濕度（ 50±4）% 。建議選用高精度恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱與干縮養(yǎng)護(hù)箱進(jìn)行試驗(yàn)。值得注意的是，后期干燥養(yǎng)護(hù)對(duì)濕度控制要求較高，部分低精度養(yǎng)護(hù)箱難以滿足標(biāo)準(zhǔn)，易導(dǎo)致濕度超出允許范圍。若養(yǎng)護(hù)箱濕度過(guò)高或過(guò)低，試體水分蒸發(fā)量會(huì)減少或增加，將造成28天干縮率測(cè)定值偏低或偏高；同時(shí)，若養(yǎng)護(hù)溫度波動(dòng)或超出規(guī)定范圍，試體受熱脹冷縮影響，也會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常波動(dòng)。

1.3 試驗(yàn)人員操作因素

試模涂抹機(jī)油應(yīng)在攪拌之前完成，且需少量且均勻，涂抹過(guò)多會(huì)影響到試體的凝結(jié)，太少則會(huì)導(dǎo)致脫模困難，從而損傷試體，影響試驗(yàn)結(jié)果。釘頭嵌入試模內(nèi)的部分應(yīng)涂抹少量機(jī)油，以保證與釘孔緊密結(jié)合；嵌入試體內(nèi)的釘頭不能涂抹機(jī)油，以防止試驗(yàn)未完成釘頭脫落或松動(dòng)，影響試體長(zhǎng)度的測(cè)量。

干縮試體成型時(shí)，由于拌和水量較少且中級(jí)砂較細(xì)，膠砂攪拌過(guò)程中會(huì)存在粘攪拌葉、鍋壁、鍋底的現(xiàn)象。在膠砂攪拌機(jī)靜停時(shí)，若不及時(shí)用小刀刮起鍋底、鍋壁的膠砂，會(huì)使膠砂攪拌不均勻，從而影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

攪拌完成后，需立即裝模。裝入第一層膠砂時(shí)，松散狀態(tài)下應(yīng)基本與試模平齊，不可過(guò)多或過(guò)少，否則會(huì)導(dǎo)致試體難以插搗密實(shí)。第一層膠砂裝入后，應(yīng)先用小刀多次插搗、劃實(shí)，保證試模內(nèi)膠砂均勻，再用缺口搗棒搗壓釘頭處膠砂，以保證釘頭底部完全填充水泥膠砂。搗壓時(shí)，應(yīng)將搗棒先接觸膠砂表面，再均勻用力下壓，不能沖壓，否則會(huì)導(dǎo)致試體過(guò)密，影響試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性[2]。第二次裝入膠砂后，應(yīng)用小刀深度劃實(shí)（穿過(guò)第一層膠砂表面），使兩層膠砂完全融為一體，不能分層。裝模過(guò)程中，應(yīng)注意規(guī)范試驗(yàn)人員的操作手法，防止因操作不當(dāng)導(dǎo)致試體不密實(shí)或過(guò)密實(shí)。刮平時(shí)，要熟練使用三棱刮刀分段進(jìn)行，不能過(guò)快，以避免影響到已經(jīng)搗實(shí)的膠砂試體。

測(cè)量試體長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)先用校正桿校準(zhǔn)比長(zhǎng)儀，確認(rèn)其零點(diǎn)狀態(tài)，當(dāng)零點(diǎn)狀態(tài)異常時(shí)應(yīng)重新校準(zhǔn)。測(cè)量長(zhǎng)度之前，應(yīng)先擦凈試體及釘頭，將試體按順序編號(hào)，規(guī)定好測(cè)量方向，從而保證試體每一次測(cè)量方向一致。若釘頭帶有污物或試體測(cè)量方向不一致，將會(huì)導(dǎo)致試體長(zhǎng)度測(cè)量不準(zhǔn)確，影響到試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)限值因素

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥膠砂干縮率試驗(yàn)成型中，水泥與標(biāo)準(zhǔn)砂比例為1：2（質(zhì)量比），其中標(biāo)準(zhǔn)砂為ISO中級(jí)砂，拌和水量按制成的膠砂流動(dòng)度 130～140mm 范圍來(lái)確定。由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定膠砂流動(dòng)度的范圍較小，在調(diào)整拌和水量時(shí)，一個(gè)水灰比就可能導(dǎo)致流動(dòng)度結(jié)果值變化超過(guò) 10mm 。所以，不能按照規(guī)定的水灰比0.01的整數(shù)倍遞增或遞減[2]，當(dāng)檢測(cè)到流動(dòng)度值在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍邊緣時(shí)，調(diào)整水量應(yīng)按每次 1mL 遞增或遞減。

同一試驗(yàn)室、相同操作人員及同一設(shè)備分別根據(jù)130～132mm 和 138～140mm 的膠砂流動(dòng)度值確定拌和水量時(shí)，相同的水泥，成型拌合水量可能相差 3～ 5mL 。試驗(yàn)測(cè)試某廠道路水泥根據(jù) 131mm 、 134mm 、139mm 流動(dòng)度確定拌和水量后，分別進(jìn)行3組干縮率試驗(yàn)，其拌和水量分別為 162mL 、 164mL 、 166mL ，干縮率結(jié)果見(jiàn)表1。

表1同一水泥不同拌合水量干縮率結(jié)果

從表1可以看出，根據(jù)不同流動(dòng)度確定的成型拌和水量不同時(shí)，對(duì)道路水泥干縮率試驗(yàn)結(jié)果影響較大。按照較高流動(dòng)度值確定的拌合水量，測(cè)量試體初長(zhǎng)時(shí)，由于成型拌和水量多，試體內(nèi)含水量較多，后期試體通過(guò)干燥養(yǎng)護(hù)，失去的水量就多，導(dǎo)致干縮率結(jié)果偏大；按照較低流動(dòng)度值成型的試體試驗(yàn)結(jié)果則相反。

2減小道路水泥干縮率試驗(yàn)結(jié)果誤差及偏差的措施

（1）試驗(yàn)室溫濕度盡量控制在標(biāo)準(zhǔn)要求的中值，每天按時(shí)按次記錄環(huán)境溫濕度，若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)調(diào)整并上報(bào)。

（2）定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查及維護(hù)保養(yǎng)，其中包含膠砂攪拌機(jī)的鍋葉間距，跳桌的落距及設(shè)備的潤(rùn)滑，恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱需檢查加濕器運(yùn)行狀況及定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行溫濕度自校等。（3）操作人員上崗前須培訓(xùn)，掌握試驗(yàn)過(guò)程中的技術(shù)要點(diǎn)且能熟練使用試驗(yàn)儀器設(shè)備并定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能及時(shí)處理并上報(bào)，試驗(yàn)后及時(shí)填寫設(shè)備使用記錄，并保持儀器設(shè)備清潔。（4）試驗(yàn)結(jié)果偏差的出現(xiàn)不可避免，在試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)盡量選用同一設(shè)備，操作人員要能熟練裝模。邊緣值可能會(huì)導(dǎo)致不同試驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果差別較大，所以，拌合水量的流動(dòng)度要盡量控制在（ 135±2 ）mm內(nèi)，以減小因拌合水量不同而出現(xiàn)的試驗(yàn)偏差。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，影響道路水泥干縮率試驗(yàn)結(jié)果的因素眾多，各種因素綜合在一起就會(huì)造成試驗(yàn)結(jié)果的不穩(wěn)定。日常檢驗(yàn)過(guò)程中，檢驗(yàn)人員應(yīng)熟讀標(biāo)準(zhǔn)，一切按照標(biāo)準(zhǔn)要求操作，以減小試驗(yàn)過(guò)程中誤差或偏差的出現(xiàn)。同時(shí)，每次試驗(yàn)后要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，互相交流，進(jìn)而提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1］水泥膠砂干縮率試驗(yàn)方法（JC/T603-2004）［S]．2005.[2］王旭芳，朱連濱．水泥物理性能檢驗(yàn)技術(shù)［M]．北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2017.