水泥的技术性质及其试验检测影响因素

高正荟[甘肃省建筑科学研究院(集团)有限公司， 甘肃 兰州 730070]

1 水泥试验检测的必要性

水泥，是指一类通过人造的水硬性胶凝建筑材料。水泥在和水相互搅拌后，进行了大量的物理和化学物质反应，生成一种坚硬的结构体。在建筑工程中，水泥是最基础、应用最广泛的无机胶凝材料之一，也是一种不可缺少的材料。因此，为适应项目的实际需求以及施工过程中的有关规定，做好水泥试验检测显得尤为重要。对水泥进行试验分析检测是保证水泥样品质量的重要技术措施。同时，通过对水泥进行试验检测，能有效提高水泥的质量。混凝土品质的优劣程度，对建筑的整体品质产生了直接影响，同时也间接影响到了人们的生产、生活。因此，试验检测人员应重点开展水泥质量检测工作，保证进入工程建设的水泥质量符合技术要求。本文总结了一些水泥试验检测中的常见影响社会因素，并对质量检测技术进行了详细数据分析。

2 水泥的技术性质及生产工艺

水泥也是在土木工程中使用最为普遍的无机胶凝材料，在工程建设中被称为“颗粒”。发明百年来，水泥技术得到全面提升，根据使用部位的不同形成了许多品种。例如，对于极重、特重、重型道路结构荷载大等级的公路工程进行面层材料水泥以及混凝土设计，应使用硅酸盐混凝土、普通硅酸盐混凝土；中、轻型道路结构基础荷载设计等级的公路工程面层材料，采用水泥以及建筑混凝土中，使用不同矿渣的硅酸盐混凝土；高温期施工时，应选用普通型混凝土；低温期施工时，应选用早强型混凝土。

所谓混凝土结构技术特点，是指混凝土结构的细度、标准稠度用水量、凝结持续时间、稳定性、硬度、水化热等的混凝土质量。水泥的各种技术特点，通常分为物理性能、力学性能和化学性能。混凝土的物理特性，主要分为：细度、标准稠度用水量、凝固时间、安定性；混凝土的热力学行为特性研究可以分为：强度（抗折强度和抗压能力强度）；而混凝土的物理化学结构特性研究可以分为：水化热、不溶物、烧失量、氯化物离子的科学含量、三氧化硫含量及碱含量等。

水泥细性通俗来说是指混凝土晶粒的不同粗细程度，是混凝土的关键技术参数之一。混凝土越是细，则其水化速率越快，硬化速率就越快，早期的抗拉强度也越高。而一旦水泥研磨过多，则供水量影响也会加大，干缩性大，研磨技术能耗也大。因此，有必要合理限制水泥的细化性。

标准稠度用水量法，是把规定质量的水泥与用水完全混匀后拌成水泥浆体，在规范的检验方式下加以使用，当到达标准规定稠度值时，所称量的水泥质量占总浆体质量的一定比例。当进行净浆凝固时间、安定性等基本性质的分析计算时，一般均采用水泥净浆试样，但加水量的多少可能直接通过影响系统测试研究结论。因此，为了使测试数据的结果较为精确、具备某种可靠性，一般应当采用在标准稠度下的用水量。

凝结时间，包括了初凝时间和终凝时间。初凝时间是指水泥从加水进行施工技术进行至开工时全部没有控制塑性的时间，而终凝时间则是指水泥从加水搅拌至全部没有塑性的时间。针对不同类型的水泥浆来说，有截然不同的凝结时限，而影响水泥浆凝结时限的主要因素有：①当水泥熟料中的铝酸三钙浓度过高、或石膏掺入不够，都会加速凝固；②水泥研磨的越细，凝结速度就越快；③水胶比越小,温度越高，凝结速度就越快；④混合物料的用量越大，凝固速率就越慢。

稳定性，是指混凝土在硬化后随容积发生变化的稳定性。假如在硬化的混凝土石中，由于受到了某种有害成份的直接影响，会形成了强烈的容积不平衡变形，并形成了膨胀应力，由此引发水泥石结构的破裂，称为混凝土体积不平衡。

目前，针对我国混凝土材料的常规实验方法检测，主要可以针对混凝土材料的细化性能(负压筛析仪法和勃氏法)、标准稠度用水量(调整水量法和不变水量法)、凝结时间(初凝时间和终凝时间)、稳定性(沸煮法和代使用方法)、强度(抗折强度和抗压强度)等多方面进行分析试验检测，进而对材料的整体发展质量管理进行有效地控制。在建设过程中，可以采取合理可行的质量管理和验收等措施，也可以制定阶段性的工程质量控制目标和计划，进而达到控制工程质量的目的。

在水泥熟料中加入石膏能够调节水泥的凝固速率，对硅酸盐材料具有良好的缓凝效果，使混凝土结构的水化速率能够达到实际施工的要求，生成的山矾能够增加水泥的硬度；搅拌混合的材料作为水泥熟料，不但能够大大提高水泥生产率、降低生产成本和明显改善水泥品质，并且能够有效减少建筑混凝土的水化热，在增加了水泥的硬度之后，针对具体环境改善水泥的适应性，进而提高水泥的耐久性及其结构。不过，对石膏以及混合学习材料的用量也并没有越多越好，如果石膏过多，会造成混凝土在水化过程中形成的一些不良影响，从而产生一些体积上不稳定的现象。因此，在施工过程中，有必要加强对水泥的检测。

3 影响水泥试验检测的因素及控制措施

3.1 水泥取样

取样环节也是对水泥产品进行检验的第一步，也是最基础的环节。抽样方法不标准、不合理、也不具备代表性，试验的测量结果就会产生失真，进而对施工质量产生了一定的负面影响。因此，为了保证试验结果的准确性，确保后续试验工作的顺利开展，必须对水泥试样进行科学合理地选择。在选择不同试样的过程中，应需要特别注意所选水泥样品的真实性。

混凝土采样分析大致有这样的二种方式，一是包装混凝土采样，另一是散装混凝土采样，混凝土必须要在最有标志性的部位完成采样，并且不要在环境污染最强烈的环境中采样。一般使用的取样部位有 3 个：①在输送散装水泥的管道中采样；②在堆放袋装水泥的厂房区取样；③在储存散装水泥的灌中取样。散装水泥与袋装水泥的取样，应严格按照规范要求的部位、步骤、数量进行。采样人必须在提取水泥试样时填报采样单，明确标注采样编号、水泥生产厂家及品牌、取样时间、取样地点和取样人员姓名。抽取试验样品后应储存在清洁、干燥、防潮、密闭、不易破损且不影响我国水泥生产性能的容器中，然后交给收样员进行分析样品的流转。

3.2 检测过程

在保证样品规范取样的前提下，才能研究下一步的检测技术工作。水泥检验有两种，一种是客户委托检测，另一种是现场抽样检测。在收取水泥试样时，收样工作人员一定要进行对试样的检验工作，确定委托客户所采用的技术标准规定以及对试样所必须满足的有关测试技术条件，并检验试样状况（如包装、外观、型号、规格等）及其配件（如合格证，保证资料的完整性），并确定试样的外形与状态等信息能不能适用于所规定的有关测试技术标准规定，并记录试样的非正常变动状况以及偏离状态，在必要时我们还必须通过检验所使用的包装物以及容器是否存在可能发展而导致试样变质，并在《样品接收单》中记录说明。

水泥检验的流程基本都是人工作业，水泥检验中的不少问题，主要是检验人的作业不标准引起的。例如，在测试前检测人员是否按要求筛选去除结块和杂质，在测试前是否对样品进行烘干处理。当然，所有试验检测都可以检验结果存在偏差。不过，因为检验人检测动作不标准、不严格造成结论不正确是坚决不可以的。在对水泥样品进行检测前的准备工作和检测过程中的技术操作，检测人员应该具有相当丰富的经验和十分娴熟的专业技能，在检测过程中细致观察水泥的反应。同时，相关负责人应做好监督管理工作，做好岗前培训和检测过程的技术指导，规范检测人员的具体操作。

3.3 检测仪器设备

水泥在进行试验检测过程中，按照企业的不同环境参数设计条件，要求配备的检验分析仪器和设备主要有水泥净浆搅拌器、行星式标准胶砂搅拌器、水泥胶砂振实台、混凝土行业国家标准稠度用水量检测仪、沸煮箱、雷氏夹和雷氏夹膨胀检测仪、水泥恒温恒湿标准养护箱等。仪器、设备对水泥试验的影响，通常表现在仪器设备的安装、调试、维护和日常使用中，其中维护和日常使用的影响较大，主要体现在仪器设备的检定/校准、期间核查和运行期间的维护。机械设备的质量、检查、校正直接影响混凝土检验工作的流程和成果。比如，水泥净浆搅拌机和行星型水泥胶砂搅拌器的低速、高速和停拌时机都不正确，搅拌锅和搅拌机叶片之间的缝隙较大，胶砂振实台震动频率和次数失效，以及恒温恒湿标准养护箱的温度和相对湿度都达不到规范条件，会导致试验数据出现严重误差，从而影响水泥的整体质量。因此，检验技术人员在进行水泥测试分析工作之前，就必须要对试验中规定的有关检测仪器及设备进行全面测试，以确保试验检测工作能够顺利进行；同时，仪器设备管理者也要做好对仪器设备的检定/校准规划、维修保养等规划工作，并根据制定的规划严格执行，检验技术人员严禁使用检定/校准不合格的仪器设备，影响检测数据。

3.4 检测环境

除了仪器设备和试验操作这两个内部因素外，水泥试验检测也受到外部因素的影响。所谓外部影响因素，主要是指水泥试验检测的环境条件。如果试验环境的温度过高或过低，或者相对湿度过干或过湿，都会对测试结果产生不利影响。实践中证明，在进行水泥比表面积试验中，空气中的相对湿度越大，试验的持续时间就越长，比表面积也越大；反之，当室内空气中的相对湿度降低，则气流通过粉层的阻力降低，因此测试持续时间越短，比表面积也越小。当同一房间环境湿度超过百分之五十时，测试的研究结论将会超过同室允许误差范围。因此,测试人员在进行水泥检测前，应先将检测房间及养护箱的温度和相对湿度调节至测试要求。

4 结语

对水泥进行测试，可以比较合理地确定所检批次水泥的品质，而且可以改善建筑品质。水泥试验测量受许多主要因素的影响。比如，仪器设备主要原因、测试技术人员的使用风险原因、外部环境因素等。因此，仪器、设备管理者应该做好仪器设备的检测、维修与养护管理工作，测试技术人员应该在测试前与检查中规范、严谨作业，合理限制环境要求，测试后及时对仪器设备进行清洗与维护，如此方可确保测试结论的准确性、真实性与有效性。