摘要：水泥作为混凝土的主要胶结材料，是混凝土强度的根本来源。水泥强度是设计水泥混凝土配合比的主要依据，水泥胶砂强度测定结果的准确与否将直接关系到水泥质量的评定。从试验环境条件、仪器设备和试验操作三个方面进行分析和探讨，提出水泥胶砂强度在实际操作中需注意的事项，以实现对响水泥胶砂强度试验结果的因素进行控制，从而达到水泥胶砂强度试验结果的精确性和准确度要求。

关键词：水泥强度检验；影响因素；试验条件；仪器设备；试验操作

0 引言

水泥胶砂强度是指水泥试体单位面积所能承受的外力，是评价水泥质量的重要指标，也是划分水泥强度等级的依据。水泥作为混凝土的主要胶结材料，是混凝土强度的根本来源。水泥强度是设计水泥混凝土配合比及砂浆配合比的重要依据。因此水泥胶砂强度测定结果的准确与否将直接关系到水泥质量的评定及其在建设工程中的合理使用。

1 试验环境条件

水泥是一种亲水物质，在试验以前需要防水以保持样品的原始性，防止吸潮导致强度降低，在做成试体后又需要保水以确保水泥的正常水化。温度对水泥水化速率影响较大，在一定范围内，温度越高水化越快，水泥强度增长越快。有关试验表明：温度每升高或降低2℃，不同龄期的强度相差3%～4%。养护箱湿度越大，试体强度越低，湿度越小，强度越高。在实际工作中，要采取有效的温度、湿度控制和监控措施，严格执行标准中对温度和湿度的要求。

1.1　实验室

实验室的温度应保持在20℃±2℃，相对湿度不应低于50%。实验室温度和相对湿度在工作期间每天至少记录1次。为保持室温、试验用砂、水泥和水的温度符合要求，空调最好24小时开机。物理破型室见图1。

1.2　养护箱

带模养护试体养护箱的温度应保持在20℃±1℃，相对湿度不低于90%。养护箱的使用性能和结构应符合JC/T 959的要求。养护箱的温度和湿度在工作期间至少每4h记录1次。在自动控制的情况下记录次数可以酌减至每天2次。

养护箱的温湿度感应探头的水盒内应保持有水，应使用浸湿的棉纱布连接感应头和水盒，不允许将感应头直接浸入水盒；定期检查加湿器内的水是否充足，篦板是否损坏塌陷，使用水平尺检查篦板水平状态，防止刚刚刮平有一定塑性的胶砂试体流动变形，影响水泥强度试验结果。试模上应盖一块盖板，防止冷凝水滴到试模上，盖板与试模之间的距离应控制在2～3mm之间。经长期检测发现，养护箱最下部篦板最不适合养护试体，因最下部篦板靠近电加热管，温度偏高，相对湿度较低，会导致水泥强度明显虚高。

1.3　养护水

养护水最好与蒸馏水对比后再使用，养护水的水质会对强度产生较大的影响。

水养用养护水池（带篦子）的材料不应与水泥发生反应。试体养护池水温度应保持在20±1℃。试体养护池的水温度在工作期间每天至少记录1次。试体彼此间保持一定间距，让水与试体的六个面接触。养护期间试体之间间隔或试体上表面的水深应不小于5mm。

每个养护池只养护同类型的水泥试体。最初用自来水装满养护池，随后随时加水保持适当的水位。在养护期间，可以更换不超过50%的水。为了保持各养护水池温度的均匀稳定，养护室应安装摇头壁扇，避免空调出风口的温度与整个空间的温度出现大的温差。

为控制养护水温保持稳定，我公司在养护室对角安装了两台3匹柜式空调，建了1个3立方的储水池，4个养护水泥，每个养护水池内可以放15个养护水箱，每个养护水箱内可放35个胶砂试体。

1.4　试验材料

中国ISO标准砂以1 350g±5g容量的塑料袋包装，所用塑料袋不会影响强度试验结果，且每袋标准砂按规定的颗粒分布和湿含量进行包装，但在运输、储存过程中会出现受潮、破损的情况，为减少误差，在试验之前要认真检查每袋标准砂的密封情况，并且称量每袋标准砂的实际质量，如果发现其质量超出1 350g±5g的范围，则不得用于强度成型试验，更不允许任意增减其质量，否则，将会改变其级配、给试验结果带来误差。

水泥试样应通过0.9mm方孔筛并充分混合均匀，贮存在由材质不不与水泥起反应且气密性良好的容器里，试样的封装量宜达到基本装满的程度。另外，用聚氯乙烯塑料袋包装水泥试样，将使水泥强度有较大幅度的下降，而采用食品塑料袋封存水泥试样，则对水泥强度无明显影响。

试验用水应是洁净的饮用水，验收试验或有争议时应使用符合GB/T 6682规定的三级水。

试验用标准砂、水泥和水，应与实验室温度相同，最好提前在实验室中恒温24h。

2 仪器设备

2.1　计量器具

GB/T 17671-2021规定，天平分度值不大于±1g，加水器分度值不大于±1ml。水灰比对水泥强度有直接影响。水灰比高，则强度偏低；水灰比低，则强度偏高。为尽量减少误差，检验用的天平和加水器如果精度不够，会使水泥用量和加水量不准确，水泥胶砂的水灰比误差大，必然影响水泥强度。

2.2　行星式水泥胶砂搅拌机

搅拌叶片与锅底、锅壁的工作间隙应保持在（3±1）mm，对于搅拌锅和搅拌叶的间隙，是通过搅拌锅和搅拌叶的形状、锅叶同心度以及两者的上下相对位置来保证的。在搅拌机出厂后，搅拌叶与搅拌锅周边的间隙即已固定，不能进行调整。而搅拌叶与搅拌锅锅底间隙则可以通过搅拌叶的向上、向下来调整。

搅拌锅和搅拌叶的间隙以及搅拌叶的转速是保证水泥胶砂搅拌均匀与一致的重要技术参数。搅拌锅和搅拌叶的间隙的规定在保证了标准砂不会被碾碎的同时，又保证了胶砂搅拌的均匀性和一致性。当间隙过大时，砂浆会黏附于锅底、锅壁，不能被拌起，影响搅拌的均匀性；而当间隙过小时，由于ISO标准砂的最大颗粒粒径为2mm，会由于颗粒的重叠而被碾碎，破坏标准砂的颗粒级配。所以，要定期对胶砂搅拌机进行检定和校验。

2.3　试模

JC/T 726规定试模的质量在6.00～6.50kg之间，试模质量大小会影响振实台振幅，从而影响强度的检验结果；要定期检查试模的模腔有效尺寸是否在标准规定的范围内，如超出此范围应停止使用，更换新试模。

试模上的金属模套安装后，当从上往下看时，模套内壁与试模内壁应该重叠，超出内壁不应大于1mm。应定期检查模套底部镶嵌的橡胶垫，如果磨损严重，容易漏浆，且改变料层厚度，应及时更换。

应定期检查测量大、小布料器和刮平金属直边尺，如果长期使用磨损较大，会影响料层厚度。

2.4　振实台 

JC/T 682标准的附录部分对振实台的安装有明确的要求，水泥胶砂成型振实台的安装对设备状态的影响非常大，如果安装方式不对，会造成设备落距变化、扭曲、台盘偏摆等现象，导致试验结果偏差。

振实台应安装在高度约400mm的混凝土基座上，混凝土的体积应大于0.25m3，质量应大于600kg，仪器用螺栓固定在基座上，安装后设备呈水平状态，见图2。仪器底座与基座之间要铺一层砂浆，以保证它们的完全接触，否则仪器底座与混凝土基座接触不好，上紧螺丝后引起设备变形。这样不但会引起落距的变化，而且由于振实台底座大部分悬空引起设备共振，影响试验结果的可靠性和准确性。

台盘上安装空试模后，包括臂杆、模套和卡具的总质量为（20±0.5）kg，如果质量偏大，会使台盘下落时的冲击增大，使胶砂过密，强度偏高，反之会使强度偏低。

应定期用标准块检查落距是否合格，当凸轮都能通过时，证明下落的高度增大，此时强度检测结果会增大。突头的工作面为球面，其与制动器的接触为点接触。当因磨损或硬性接触出现变形时，应更换零配件。

2.5　抗折强度试验机

抗折机应放在无振动、无灰尘、无腐蚀性气体的环境中，操作台应牢固平整，并根据立柱顶端的水平仪调整水平，见图3。

抗折强度试验机的加荷速度以kN/s为单位时，加荷速度为（0.050±0.005）kN/s，加荷速度高，试体形变晚于应变，强度偏高。

加荷圆柱和支撑圆柱都应能自由转动，但不能旷动。此要求是保证试体在负荷状态下能够自由伸缩，不会由于圆柱不动引起额外的拉力。试验表明圆柱不能自由转动，会导致试验结果偏高2%~4%。

定期检查杠杆的灵敏度。杠杆灵敏度越高，越能正确反映抗折强度测定。影响杠杆灵敏度的因素主要是刀刃的锐利程度以及刀刃与槽的平行度。

2.6　抗压强度试验机

抗压强度试验机用夹具上下压板的平整度、硬度要符合要求，球座要灵活，见图4。使用一段时间后，夹具的上下压板和定位销磨损，抗压试验结果会偏低，必须定期检查和更换抗压夹具。

3 试验操作

3.1　称量及配料过程

试验前先确认留样条是否与试验目标样品一致，防止出现由于拿错样品导致试验数据出现偏差问题。每次称量前应注意天平带容器要清零。称量过程要仔细认真，每成型一块试模需称450g水泥，精确至±2g；需一袋标准砂，其质量为（1 350±5）g；需水225g，精确至±1g。

3.2　搅拌

搅拌机在试验前先空运行一次，检查是否符合规定程序，自动开始加砂应在15s内全部加完，各个搅拌程序的时间误差应在±1s内。一次试验所用标准砂应全部进入锅内，损失应不大于1g。

把标准砂倒入加砂漏斗内，把水加入锅里，再加入水泥。在中间停机90s的第一个15s内，应迅速将搅拌叶和锅壁上的砂浆刮入锅内，其余时间应静止。搅拌结束后取下搅拌锅，用勺子将胶砂搅拌翻动几次，防止底部水泥和砂搅拌不匀。成型前或更换水泥品种时，应用湿布将叶片和锅壁擦干净。试验后应将粘在叶片和锅壁上的胶砂擦拭干净。 

3.3　成型

振实台在试验前先振动一个周期，确认无问题后将试模沿臂长方向卡紧在台盘上。成型过程中每个模槽每层所装胶砂的质量都要符合标准的要求。装第一层时，每个槽里约放300g胶砂，先用料勺沿试模长度方向划动胶砂以布满模槽，再用大播料器垂直架在模套顶部沿每个模槽来回一次将料层播平，接着振实60次。再装入第二层胶砂，用料勺沿试模长度方向划动胶砂以布满模槽，但不能接触已振实胶砂，用小播料器播平，再振实60次。每层及每个模槽所装胶砂质量分别用大小播料器来把握，每层装入料偏多或偏少，会影响强度的高低，如果三个模槽所装的质量不一，造成三条试体的密实度差别较大，强度偏差较大。

刮平时用一金属直边尺以近似90°的角（但向刮平方向稍斜）割锯动作一次将超过试模部分的胶砂刮去。割锯动作的多少和直尺角度的大小取决于胶砂的稀稠程度，较稠的胶砂要多次锯割、割锯动作要慢以防止拉动已振实的胶砂。抹平时移动方向最好与锯割移动方向相反，抹平的次数要尽量少，总数不应超过3次，以防止返浆，影响强度。

3.4　脱模

脱模前要查看成型记录，确认是否到了脱模时间，并检查试体在编号时是否有差错。检查试体是否硬化，如未硬化则需要继续养护。

脱模的整个过程要非常小心，防止试块振动、碰撞而降低强度检验结果。脱下的试体按编号和龄期分开存放，并注意试体的外观，若同一龄期试体的颜色、重量有差别，应查找原因。脱模后模具的端板与隔板要放在对应的底板上，带黄油的面朝下。

3.5　破型

抗折试验前抹去试体表面附着的水分和砂粒，检查试体两侧面气孔情况，试体放入夹具时，将气孔多的一面向上作为加荷面，尽量避免大气孔在加荷圆柱下，气孔少的一面向下作为受拉面。试体放入前应使杠杆在不受荷的情况下成平衡状态，然后将试体放在夹具中间，两端与定位板对齐，并根据试体龄期和水泥强度等级，将杠杆调整到一定角度，使其在试体折断时杠杆尽可能接近平衡位置，如果第一块试体折断时，杠杆的位置高于或低于平衡位置，那么第二、三块实验时，可适当调节杠杆角度。

加荷速度严格按照标准规定进行。折断后，取出两断块，照整条试体形状放置，清除夹具表面粘着的杂物，继续试验。

抗压强度试验前，检查三条试体抗折试验后六个断块的尺寸，受压面长度方向小于40.0mm的断块不能做抗压试验，应剔除。试验时将抗压夹具放置在试验机压板中心，清除试体受压面与上下压板间的砂粒或杂物，以试体侧面为受压面。试体放入夹具时，长度两端超出加压板的距离大致相等，成型时的底面靠紧下压板的两定位销钉，以保证受压面的宽为40mm。在整个加荷过程中按每秒2.4±0.2kN的速度均匀的加荷直至破坏。试体受压破坏后取出，清除压板上粘着的杂物。

4 结束语

水泥强度检验的准确性关系到水泥的生产和使用，所以不论是水泥生产企业还是使用单位的试验室，都要加强检验过程管理，从试验环境条件、仪器设备、人员操作等方面不断完善和提升，提高检验结果的准确性，减小误差，使检验数据更好的指导水泥的生产和使用。

关于本文：

文章来源于《中国水泥》2024年5期