水泥安定性快速检测方法的优化与工程适用性验证

引言

水泥安定性不良会导致混凝土后期产生不可逆膨胀开裂，直接威胁建筑结构耐久性。传统检测方法耗时久，难以满足现代工程即检即用的质量管控需求；现有快速检测方法虽缩短了时间，但在复杂工程环境中易受干扰，准确性和稳定性不足。因此，优化水泥安定性快速检测方法并验证其工程适用性，对实现水泥进场快速筛查、避免不合格材料用于工程具有重要价值，可从源头降低结构安全风险。

一、水泥安定性检测相关理论与现有方法

1.1 水泥安定性影响因素

水泥安定性主要受内在成分与生产工艺的双重影响。成分层面，游离氧化钙和氧化镁是核心影响因子，它们在水泥硬化后会缓慢水化并产生体积膨胀，若含量超标易引发结构开裂。三氧化硫过量也会形成膨胀性硫酸盐，破坏体积稳定性。生产工艺中，煅烧温度控制不当会导致游离氧化钙残留量增加；粉磨细度不足则会使水泥颗粒分布不均，水化反应速率失衡。

1.2 传统检测方法概述

经典的试验检测有煮沸法等，原理是利用高加热温度促进游离氧化钙水化，在外观上判定有无裂纹产生或者弯曲，以此来评定安定性。煮沸法的试验程序主要有试块制作、标准养护、沸煮和外观。该方法的优点是原理清晰、设备容易获得，可作为基本的质量检验；但具有明显缺陷，不但时间较长，且只能靠外观，不能分析精确、对氧化镁等其他安定性有影响的因素敏感度较低，难以对安定性进行精确分析。

1.3 对现有的快速检测方法的分析

目前快速检测法主要是利用各种物理性质的变化进行检测的。电阻法是利用水泥浆体水化进程中的电阻率变化曲线，在特征拐点处来判定安定性，可以节省很多时间，比煮沸法的检测周期短了许多；超声波法是根据超声波在水泥硬化体的传播速率和衰减规律，间接评定它的内部结构完整性的检测方法；热膨胀系数测定法根据体积变形率的变化曲线来评定安定性；然而所有的方法都有一定的局限性：一些方法对温湿度敏感，一些价格较高，并对不同的水泥品种检测不够敏感，所以不能完全替代传统的检测方法。

二、水泥安定性快速检测方法的优化

2.1 检测参数优化

优化检测试验的检测指标和试验程序，旨在使试验用时最少、精度最高。电阻率法检测分析中，因电阻率法对温度较为敏感，可调整恒温水槽的温度漂移范围，依据被测材料为硅酸盐水泥或矿渣水泥的情况设置稳定的参考温度，以降低温度影响；超声波法检测分析中，可调整信号发生器的振动频率范围，为普通硅酸盐水泥和矿渣水泥分别设置相应的适用的振动频率，增强检测精度，热学分析中，检测指标可调整试样在水化期内的采样时间间隔与检测稳定后的时间间隔，从而可以缩短对水泥的养护时长，设置缩短后的时长为临界值，在避免水化过度、增加检测人员负荷和时长浪费的情况下降低多余的数据信息。

2.2 操作流程简化

方法与步骤合理简化即优化检测项目中的关键环节的冗余步骤。如试件的制作中，对水泥浆体试件的水灰比要求进行统一，以自控的拌合机械替代人工拌合，消除人为的误差来源；在检测环节，试件尺寸、材料等均相同的情况下，避免多次人工记录数据，而用传感器直接自动上传数据并自动生成数据原始曲线图谱的方式，综合上述情况，对同一检测方式的公共步骤设置操作说明，如试件脱模、试件固定等方法都应制订出可行的操作说明，详细记录操作的具体内容以及操作的相应时间节点。自动确定检测结果，针对安定性检测中，对某些特征参数设定好的阈值范围后，采用算法对特征参数进行自动对比分析和判定，对水泥的安定性自动完成判断，取消人工肉眼判读的检测步骤，从而减少对操作人员经验的要求。

2.3 辅助设备改进

针对优化的参数和过程应配置相应的辅助设备。对电阻率法检测仪器进行升级配置，如添加保温和高精度电极来保持电阻值信号采集的稳定；对于超声波检测仪，可以增加自动耦合装置来保持探头和试件耦合状态的稳定性。对于硬件部分，可以研发具有抗干扰的数据传输装置，以此来降低外源电磁干扰对检测信号的干扰；对于软件部分，可以对数据处理软件进行研发，以实现电阻率、超声波等检测结果的数据合并和综合比较；编制成统一化的一体式便携检测设备，该设备包含对样品的养护、信号的采集和数据的分析处理等装置，满足现场流动检测对设备实用性的要求。

三、优化后检测方法的性能测试

3.1 准确性测试

测定精密度是用来测量测定方法改进后与常规方法结果是否符合一致，分别选取安定性合格、接近不合格、不合格 3 个不同安定性状态下的不同种类的水泥样品，然后对样本样品采用改进建立的快速测定方法，同时平行地进行试验，与标准方法进行试验，对照两种方法的安定性试验结果判定是否一致，特别是要检验对临界样品，即在采用常规方法时处于安定性合格边缘的样品，试验方法的改进，是否对判定一致。测定结果的相关，即改进方法中测定结果的特征电阻值、超声波声速结果与常规方法的外观判定结果是否出现对应的情况，如果改进方法对于不同类型样品的判别一致程度较高，并且改进的方法可以识别出潜在的安定性不好的样品无漏报，说明改进方法的准确性达到规范的要求。

3.2 重复性测试

精密度试验是为了观察优化的方法在同一条件下测定结果的一致性。选择样品是水泥，由同一人员用同一批仪器，在同一温度条件下，多次测定的同一分析方法，统计在每次测定中的重要参数及结果分析，并得到最终的判定，观测各次测定结果的差异情况，以此来判断其方法的精密度。该方法下测定结果的离散程度分析时应该排除干扰因素，比如样品处理的水灰比、养护温度及检测时间都维持不变的情况下，尽量多出现几次相同的离散程度测定结果，判断检测的结论。

3.3 效率评估

工作效率评估是从时间因素、工作繁简及人力消耗情况三个方面考虑。时间因素即从记录优化后从样品前处理、确定结果完毕为止全部时间进行计算，分析与传统方法和没有优化的快速检测法的检测时间相比，有明显缩短养护阶段和后处理阶段的时间；工作繁简情况则记录各种简化步骤和人工参与的步骤，进而进行优化前后的相关简化，比如是否可以通过自动搅拌减少手动搅拌所耗费的时间，是否可以通过自动判定减少繁杂的人工曲线判读；人力消耗方面看每次检测需要投入人力的多少与具有何等资质，如果优化后一般工作人员接受简单的培训后，同时能够完成多个样本的处理，则说明在人员方面比较有优势；同时还需要结合检测精密度和准确性测试得出的数据，如果有优化方法能够在确保检测质量的基础上有效缩短检测周期，降低操作难度，就认为工作效率符合工程快速检测的要求。

结语

本文通过优化检测参数、简化操作流程及改进辅助设备，形成了高效稳定的水泥安定性快速检测方法。性能测试与工程验证表明，该方法兼具准确性与实用性，能满足不同工程场景的快速检测需求。但研究在特殊水泥品种适配性及极端环境适应性方面仍有不足。未来可结合智能化技术开发自适应检测系统，拓展方法适用范围，并建立检测数据与工程质量的关联模型，为水泥质量管控提供更全面的技术支撑。

参考文献

[1] 郭燕园. 水泥安定性的检测方法水泥安定性为建筑安全保驾护航 [J].2022,(3):66-199.

[2] 王晨 晨. 水泥 安定 性快 速检 测方 法的 优化 与工 程适 用性 验证 [J]. 居舍,2020,(55):15-189.