水泥胶砂强度快速推定试验方法的探讨

　　摘要：水泥胶砂强度是评定水泥产品质量的一个重要指标。在工程中，需要尽早获得混凝土强度，加快工程进度，通过大量的试验研究，得出水泥3天强度准确、快速地推定28天强度的回归关系，为试验室进行水泥质量控制提供较为可靠的依据。

　　关键词：水泥,胶砂强度,快速推定,回归分析

　　1引言

　　按照国家标准规定，水泥胶砂强度采用《水泥胶砂强度检验方法 (ISO)法》GB/T17671-1999进行检测。该方法是将水泥、标准砂和水按规定的比例配制成水泥胶砂，并制成40mm×40mm×160mm的试件，在标准温度20±1℃的水温中养护到一定的龄期(3d、28d)后测得其强度。标准中还规定了水泥胶砂强度试验方法的试验条件、配比组成、试件成型以及操作步骤等。长期以来，国内外研究人员提出了多种快速测定水泥强度的试验方法。但这些方法或多或少都需要一些专门的试验设备, 而且要求严格, 不易掌握，很难被建筑企业的试验室采用。大量的试验研究发现，水泥胶砂3天强度与28天强度有着良好的线性关系，通过回归分析，建立强度关系曲线的方法，可以用3天强度快速推定28天强度。

　　2 胶砂强度的试验条件和操作过程

　　2.1 胶砂强度的试验条件

　　我国水泥胶砂强度检验方法采用的是GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》， 试验条件有以下要求，成型检验室的温度20℃±2℃，相对湿度不低于50%;标准养护箱的温度20℃±1℃，相对湿度不低于90%;养护水温度控制在20℃±1℃;养护箱或雾室的温度与相对湿度至少每4h记录一次，在自动控温的情况下记录次数可以酌情减至一天记录两次。在温度给定范围内，控制所设定的温度应为此范围中。

　　2.2胶砂的制备配比

　　根据GB/T17671-1999标准，胶砂的质量配合比应为一份水泥、三份标准砂和半份水(水灰比为0.5)，一锅胶砂成三条试体，每锅胶砂的需要量为：

　　2.3水泥试体制备

　　按照胶砂的质量配比，先把水倒入锅中，再加入水泥，立即开动胶砂搅拌机。型星式水泥胶砂搅拌机的工作程序是：慢速30s→慢速30s(同时加砂完毕)→快速30s→停90s→快速60s。lSO胶砂振实机工作程序：一次播料后振60次→二次播料后振60次。用同一直尺近似水平的情况下将试体表面抹平;刮平后端平试模平稳放人养护箱中进行养护。

　　2.4水泥试体的抗折及抗压

　　电动抗折机工作程序：调整零点→放上试体并启动→试体折断后→记录结果。

　　压力试验机工作程序：正确摆放试体→启动机器均匀加荷→至极限值停止加荷并记录结果→清扫试体及其破碎颗粒。

　　3 将水泥3d和28d抗压强度数据列表分析

　　在GB/T17671-1999标准的规范下，将用同一品种水泥、在同等试验环境下得出的20组水泥3d和28d的抗压强度试验数据列表如下：

　　根据以上20组3d和28d强度数据，绘制散点图如下，在曲线上可以看出，随着3d强度的增加，28d强度也有增加的趋势，呈正相关关系。

　　4 线性回归分析

　　根据水泥3d和28d强度关系曲线，判断两个变量之间形成线性关系，利用最小二乘法进行回归分析，可以得到一元线性回归方程，即Y=a+bx。

　　根据最小二乘法原理：

　　一元线性回归方程R28=29.083+1.1274R3，R=0.9248，与作图出来的回归方程式是一致的。方程是否有意义，需要进行相关系数的检验、回归线精度及变异系数的计算。

　　4.1 相关系数

　　相关系数是描绘回归直线线性相关的密切程度的指标。相关系数R 在(- 1，1)之间， R 的绝对值越接近1，说明其线性相关越密切。由最小二乘法得出的R为0.9248，大于0.444(n-2=18，a=5%)，说明直线方程是有意义的

　　4.2回归线的精度

　　通过回归方程所推定的Y 值估计值是有偏离的，但Y 值的偏离是按正态分布波动，根据其波动的标准离差，则可判定回归线的精度。这里的标准离差称为剩余标准差S，S 越小， 则以回归方程预报的R28 值的精度越高。因此，可以把S 作为预报精度的标志。经过计算得出标准离差S=0.92，说明用水泥3 天强度推定水泥28 天强度，95%的机会不会超过±2S=±1.84MPa，回归精度较高。

　　4.3变异系数

　　由于相关系数及标准离差所反应的是绝对波动的参数，所以在数理统计上用变异系数C 来表示相对波动的大小。它可以评定其数值波动的均匀性，按照回归方程理论，其变导系数不应大于10% 。从以上回归方程的结果可以计算出，变异系数C=3.31%<10%，符合要求且比较小，这也说明了其数值波动是非常均匀的。说明3天强度所推定的水泥28 天强度波动性均匀。

　　5回归方程的验证

　　由回归分析法得出的线性回归方程经过对其相关系数和变异系数的计算，都得到比较符合要求的数值，说明此回归方程的线性关系很好。但是，在实际应用中，是否能达到试验室推定28天强度的精度，就要由试验数据来验证，以下是水泥28d强度实测值和计算值的对比：

　　通过对计算值和实测值的相对误差计算，得出相对误差都比较小，可以说此回归方程比较理想，可以作为3天强度推断28天的强度的依据。

　　6 结语

　　我们通过对同一品种水泥3d和28d抗压强度的分析，利用数理统计建立线性回归方程，并对其回归分析，得出此方程的线性关系好、回归线精度高、变异系数小。又通过计算值和实测值的对比，相对误差也较小，表明推导出的回归方程线性关系好，由3天水泥强度推定28天水泥强度的精确度很高，可以作为试验室质量管理的一个快捷简便的好方法。

　　参考文献

　　[1]《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》GB/T17671-1999.

　　[2]《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-2007.

　　[3] 梁之舜，邓集贤，杨维权，司徒荣.概率论及数理统计.北京:高等教育出版社，2002.

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