内蒙古呼和地区水泥强度快速检测的应用研究

王慧

【摘 要】水泥强度检测是保证工程质量的重要因素之一，而其标准检测方法需要28天才能确定水泥强度是否合格，因此本文通过采集同一地区不同品牌、不同类型水泥进行试验研究，得出水泥快速检测公式并对其公式的精确性进行验证，以此为确保混凝土质量加快施工进度，充分合理利用水泥提供必要理论依据。

【关键词】水泥 抗压强度 快速检测

水泥质量是保证混凝土质量的关键，水泥强度的标准检验方法，虽然在保证水泥质量和混凝土设计与施工质量方面起到了积极作用，但需要28天才能确定水泥强度是否合格，在实际生产和施工中远远不能满足生产控制和水泥使用的要求。为了解决短期内测知水泥的强度，国内外进行了大量的研究。长期以来，将国内外各种水泥强度快速测定方法归结起来进行比较发现，较为实用的方法都是设法加速水泥水化速率，具体办法是提高温度或降低水灰比或引入外加剂等。通过从众多方法中提出一个条件比较通用的、关系比较稳定的、操作比较方便的快速强度方法，对生产和使用无疑具有莫大的好处。依据中华人民共和国建材行业标准《水泥强度快速检测方法》（JC/T738-2004），本文通过试验研究出适用于内蒙古呼和地区施工环境常用水泥种类快速强度与28d强度的关系式，用来满足该区域工程建设中水泥使用的需要。

1试验所需材料、主要仪器设备

1.1原材料

①水泥：

品牌：金山水泥、西水水泥、华立水泥、蒙西水泥、乌兰水泥、冀东水泥、草原水泥。标号：P·O、P·I、P·Ⅱ、P·C、P·S、P·F、P·P。

强度：32.5、32.5R、42.5、42.5R，各类水泥样品应充分混合均匀。

②标准砂：标准砂应符合GB/T 17671-1999的有关要求。

③试验用水应是洁净的饮用水。

1.2 仪器设备

①水泥胶砂搅拌机、振实台、试模、下料漏斗、刮平刀、抗折试验机、抗压试验机及抗压夹具，上述设备均应符合GB/T17671-1999的规定。

②湿热养护箱，由箱体和温度控制装置组成。箱体内腔尺寸650mm×350mm×260mm；腔内装有试体架，试体架距离箱底高度为150mm；箱顶有密封的箱盖；箱壁内填有良好的保温材料。养护箱通常用1KW电热管加热。温度控制装置由感温计及定时控制器组成。湿热养护箱温度精度应不大于±2℃，相对湿度大于95%[1]。

③常温养护箱温度控制应为20℃±1℃，相对湿度大于90%。

2 试验原理及方法

2.1 试验原理

本方法是按GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》有关要求制备40mm×40mm×160mm胶砂试体，采用55℃湿热养护加速水泥水化24h后进行抗压强度试验，从而获得水泥快速强度。通过水泥快速强度，预测标准养护条件下水泥28d抗压强度。

2.2 试验方法

①胶砂组成、成型设备、试验室条件同GB/T 17671-1999。②成型后试体在标准养护箱内养护4h±10min。③然后移至湿热养护箱内，接通电源使养护箱的温度在1.5h±10min内等温升至55℃±2℃，并恒温18h±10min后断电，打开箱盖冷却50min±10min后脱模，测定快速强度。④每次试验从试体养护到脱模的总体时间相差，不宜超过±30min。

按照GB/T 17671-1999水泥胶砂强度检验方法（ISO）与相对应的水泥快速测定同步进行试件成型养护至28d后进行水泥标准强度测定[2]。

3 公式的建立及可靠性分析

3.1 公式建立

3.1.1 数据采集

该试验的关键是水泥28d预测公式的建立及a、b待定系数的确立。水泥28d抗压强度的预测公式为： R28预测=a×R快+b

每组6块（其中3块采用55℃湿热养护加速水泥水化24h后进行抗压强度试验，从而获得水泥快速强度；另外3块按GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》的要求用于28d强度标准试验），各批试件制备和数据采集交叉进行，全部数据采集约用4个半月完成。为了提高预测结果的准确性，试验组数为40组（标准规定不少于30组），这些数据的采集也是该研究的关键所在。

3.1.2 数据统计、关系式的建立

①数据统计。

共采集40组检测数据，计算得出R28d预（见表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实 40 45.1 52.5 47.8 45.6 47.9 44.8 42.3 46.7 49.5

R28d预 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实 53.7 49.2 48.6 42.4 50.1 58.2 53.7 50.2 43.2 40.7

R28d预 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实 52.1 40.6 54.4 57.9 57.9 51.5 56 52.9 56.9 52.1

R28d预 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实 55.9 52 48.3 56.8 55 49.7 52.1 54.2 57 53.2

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

注：1. 表中R快指水泥快速强度值（1d），R28实指水泥28天标准养护条件下实测强度值，R28预指预测强度值。

2. R快、R28d实、R28d预代表数值单位均为MPa。

②关系式的确立。

预测待定系数a、b的确立：常数a、b按以下公式计算，计算结果保留至小数点后两位。

（1）

（2）

（3）

（4）

通过计算得到：

因此，水泥28d强度预测公式：R28预测= 1.19×R快+16.70

3.2 数据可靠性分析

3.2.1检验方法的精确性

水泥28d标准养护实测抗压强度检验方法的精确性，应符合GB/T17671-1999的有关规定，即同一试验室的重复性试验，28d抗压强度变异系数应在1%～3%之间；不同试验室间再现性试验，28d抗压强度变异系数应不超过6%。水泥快速强度的精确性，同一试验室按本标准得出的水泥快速强度值变异系数应不大于3%。

3.2.2相关系数r和剩余标准偏差S的计算

为了保证预测结果的可靠性，预测公式建立后应按公式（5）和（6）计算相关系数r和剩余标准偏差S，计算结果保留至小数点后两位：

（5）

（6）

通过计算得到： =0.88 S=2.53MPa

相关系数r应不小于0.75（単一强度等级时不作规定），且越接近1越好。同时还要求剩余标准偏差S愈小愈好，要求S应不大于所用全部水泥样品28d实测抗压强度平均值的7.0%。

3.2.3预测结果的精度

将任一快速强度R快0代入预测公式，即可得到相应的28d预测抗压强度R28预。预测结果的置信区间，可以表示为{R28预-2Sx，R28预+2Sx}，即所预测到的强度值有95%的概率在此区间内。其中R28预为预测28d抗压强度；Sx为实验标准差，可按公式（7）计算，计算结果保留至小数点后一位。

（7）

设某样品测定快速强度R快0=29.3MPa，代入预测公式可得R28预=51.6MPa。

则28d水泥强度预测结果有95%的概率在{46.4，56.8}范围之内。

注：上述（1）～（7）式中：

R28预测------预测的水泥28d抗压强度，单位为兆帕（MPa）；

R快---------水泥快速抗压强度，单位为兆帕（MPa）；

R28实i------第i个水泥样品28d标准养护实测抗压强度，单位为兆帕（MPa）；

R快i ------第i个水泥样品快速抗压强度，单位为兆帕（MPa）；

------n个水泥样品28d标准养护实测抗压强度平均值，单位为兆帕（MPa）；

------n个水泥样品快速抗压强度平均值，单位为兆帕（MPa）；

R快0------新输入的快速强度值，单位为兆帕（MPa）；

n-------试验组数；

S------剩余标准偏差；

Sx----实验标准差。

4 注意事项

（1）本文所推荐的关系式是根据内蒙古呼和地区常用水泥的实测结果得出的。在实际应用中应根据当地常用的水泥试验结果，得出当地水泥28天强度预测公式。当发现常用的水 泥强度发展规律有变化时，应根据积累的试验数据重新计算，调整关系式[3]。

（2）按关系式求得的28天强度仅可作为实际应用中的参考值，而不能用来确定水泥28天强度的准确值。真正评定水泥强度是否合格还要以水泥试验28天强度结果为依据。

（3）推算的水泥28天强度值可作为混凝土或砂浆试配中的参考值。如果水泥中掺入外加剂时，将会发生一些物理化学变化，导致水泥强度也会发生改变，因此28天水泥强度预测值应根据实际情况进行调整。

5 结语

本文选取内蒙古呼和地区40组水泥试样，经过大量试验研究和数据处理，建立了水泥28天强度预测公式。根据相关公式计算出相关系数和剩余标准偏差均符合标准要求，故所建立的预测公式可以使用于本地区工程检测。水泥快速检测强度关系式的确立，适用于呼和地区主要品种水泥的强度推定，能够使推定水泥强度是否合格从28天缩短至1天，提高了检测效率，更好的满足施工部门快速高效的需求，适于在内蒙古呼和地区推广使用。

参考文献：

[1]GB/T 17671-1999 水泥胶砂强度检验方法.

[2]JC/T 738-2004水泥强度快速检验方法.

[3]赵勇.利用水泥早期强度推算28天强度 [J].混凝土，1998（3）.