水泥28d抗压强度预测

水泥28d抗压强度预测

强度是水泥质量的重要指标,是确定出厂水泥标号的重要依据,GB175—92标准中对水泥各龄期强度及其检验方法作了具体的规定。根据水泥强度标准检验方法,水泥28d抗压强度必须在水泥胶砂试体养护28d后才能得出,不能满足实际生产控制的要求。随着大规模工程的需求和水泥生产规模的日益扩大,水泥的贮存和周转期愈来愈短,往往根据水泥早期强度甚至快速强度决定出厂,因此,如何准确预测水泥28d抗压强度,是确保出厂水泥质量的关键。本文根据实验和实际生产数据,通过回归分析,建立了水泥28d抗压强度预测公式,经实际生产验证,行之有效。

1 水泥28d强度影响因素

主要影响因素的确定,是回归分析的前提。水泥强度的影响因素有熟料的质量、SO3含量、混合材的掺量及粉磨细度等,其对水泥强度的影响程度不尽相同,以我公司Ⅱ型硅酸盐水泥的生产为例,来逐一分析。

1.1 熟料的质量

熟料的矿物组成及其结构决定了熟料的质量,对水泥强度的增长起决定性作用。水泥28d强度,基本依赖于C3S的含量,C3S含量高早期强度增进率高,在28d时已基本发挥出最高强度的绝大部分;C2S主要影响水泥后期强度,而对28d以前的强度影响不大;C3A主要对1d、3d等早期强度影响最大;而C4AF对水泥强度无较大的影响。因此,合理、稳定的矿物组成是确保水泥强度及其增长率的重要因素。

1.2 SO3含量

水泥中SO3含量主要来源于石膏,其含量的变化影响硅酸盐水泥的水化,尤其是C3S的早期水化。图1是水泥SO3含量与水泥抗压强度(R i)曲线图。图中表明,SO3含量在2.0%～3.0%之间,对各龄期强度影响不大。而我厂出磨水泥SO3含量控制在2.5%±0.3%范围之内,不至于对强度影响较大,可不予考虑。

图1 SO3-R i曲线图

1.3 石灰石(混合材)掺量

石灰石作为非活性混合材,其掺量对水泥性能有一定的影响,GB175—92标准规定,Ⅱ型硅酸盐水泥可掺不超过5%的石灰石。掺一定量的石灰石,可以提高水泥的早期强度,但后期强度有所下降。图2是石灰石掺量对水泥强度的影响。早期强度明显提高,而28d强度则有下降趋势,因此,石灰石掺量的影响不容忽视。因我厂熟料烧失量较低(<0.5%),而石灰石的烧失量较大(40%左右),因此,水泥烧失量的变化,体现了石灰石掺量的波动,基本成正比关系,如图3。因而回归分析中可用烧失量取代石灰石掺量作为变量因素,更为直观。

图2 石灰石掺量与强度关系曲线

图3 石灰石掺量与水泥烧失量关系曲线

1.4 粉磨细度

粉磨细度对水泥各龄期强度有一定的影响。粉磨越细、颗粒级配越窄,水泥水化反应速度越快,强度越高,尤其对早期强度的影响最为显著;在其它条件相同的情况下,水泥的比表面积越大,水泥的强度也越高;但粉磨过细,比表面积过高,对强度的提高帮助不大。资料〔1〕表明,当比表面积超过500m2/kg时,对水泥28d及以后强度几乎无明显影响。因此,适宜的粉磨细度和比表面积,合理的颗粒组成,不但可以稳定水泥质量,而且可以降低生产成本,提高经济效益。而我厂水泥细度较低(2.0%以下),比表面积较为稳定(330～350m2/kg),其对水泥强度无突出影响,可予排除。

2 回归分析

根据上述影响因素的分析,以1d抗压强度(R1)、水泥烧失量(L)为自变量,1d到28d抗压强度的增进率(R28/R1)为因变量,进行二元回归分析,其数据如表1所示。

表1 水泥28d抗压强度预测分析

二元回归方程式为:R28/R1=a+b1·R1+b2·L

利用最小二乘法原理求出回归系数:

b1=-0.0845484,b2=-0.0862178,a=4.8566

则回归方程式为:

R28/R1=4.8566-0.0845484 R1-0.0862178 L

检验上述回归方程式:

(1)相关系数r=0.9563接近于1,比较理想。

(2)剩余标准偏差S=0.0464较小,回归精度较高。

(3)对b1、b2的影响比较:

P1=0.739776172 P2=0.017180471

P1》P2,因此,b1为主要因素,即1d抗压强度R1为主要影响因素;

对R1、L两个因素的比较:

t1=18.54 t2=2.82

t1、t2均大于2,因此,R1、L都对R28/R1有重大的影响,而R1的影响更为明显。

水泥28d抗压强度预测公式为:R28=R1×(4.8566-0.0845484R1-0.0862178L) 该公式预测结果与实际检验结果比较见表2。

表2 预测结果与实际检验结果比较

根据表2可知,其相对误差最大仅为4.42%,最小为0,相对误差<±5%占100%,说明可靠性较好。

3 结论

1)对水泥强度主、次影响因素的分析是准确建立预测公式的前提。

2)正确应用数理统计这一科学方法,提高水泥质量控制的预见性,避免盲目碰标号生产。

3)确保混合材的最佳、最大掺量,降低生产成本,提高经济效益。