某一時期單一編號水泥l(xiāng)0個分割樣28d抗壓強度的均勻程度。GB12573—90《水泥取樣方法》規(guī)定了均勻性的取樣、檢驗和計算方法；JC/T578—1995《評定水泥強度勻質性試驗方法》規(guī)定了勻質性的取樣、檢驗和計算方法?！端嗥髽I(yè)質量管理規(guī)程》規(guī)定28d抗壓強度勻質性變異系數(shù)不大于4.1%，均勻性變異系數(shù)不大于3.0%。目前水泥行業(yè)有關水泥質量穩(wěn)定性的規(guī)定，反映了混凝土和水泥行業(yè)過去以強度為核心的管理觀念。今天看來這一觀念有些不夠全面。幾乎所有影響混凝土性能的水泥性能都應該具有穩(wěn)定性的要求，而這些性能中多數(shù)與28d抗壓強度并不存在相關性。穩(wěn)定性最低限度應該包括水泥與減水劑相容性。相容性突然變差，混凝土坍落度會明顯減小，如果是泵送混凝土則可能導致無法泵送；相容性突然變好，混凝土坍落度會明顯增大，可能出現(xiàn)泌水、離析。建議將凈漿流動度目標值±20mm作為水泥與減水劑相容性穩(wěn)定性的控制范圍。

 

　　3)粒度分布

　　水泥的粒度分布與水泥、混凝土性能密切相關，控制粒度分布可以及時發(fā)現(xiàn)由于粒度分布變化引起的水泥性能變化。

 

　　4)水化熱

　　水泥的水化熱，特別是早期水化熱與混凝土的體積穩(wěn)定性、收縮開裂性能密切相關。

 

　　5)堿含量

　　堿含量在GBl75—2007中是選擇性指標，多數(shù)顧客并沒有明確提出水泥堿含量的要求。但是，堿含量過高會加速水泥的早期水化速率，增加收縮開裂的危險。

 

　　6)出廠水泥溫度

　　在夏季應控制出廠水泥溫度。已建水泥廠宜小于80℃，新建水泥廠宜小于65℃。

 

　　7)色度

　　顧客對于水泥顏色的關注，可能是由于混凝土的顏色有一定要求，例如清水混凝土。但更多的時候源于對水泥質量穩(wěn)定性的擔憂。顧客普遍認為水泥顏色的改變意味著水泥其它質量指標的變化。

 

　　從水泥廠實際操作和顧客關注的重點考慮，在所有出廠水泥質量確認內容中，強度、水泥與減水劑相容性，以及二者的穩(wěn)定性是確認的重點。

 

　　2 出廠水泥質量保證方法

　　出廠水泥的某項技術要求不符合既定目標，其原因必出于生產過程的某個或多個環(huán)節(jié)。根據出廠水泥的質量要求，逆向制定出出磨水泥、熟料、入窯生料、出磨生料、各種原燃材料等生產過程與質量有關的控制參數(shù)的目標值，包括與質量相關的生產環(huán)節(jié)、設備的運行參數(shù)，確認這些目標值始終得到滿足，是確認出廠水泥符合要求的有效方法。這種確認方法，可以更加準確地稱為質量保證。

 

　　在沒有出廠水泥檢驗結果的時候放行水泥出廠，而又要保證其完全符合水泥標準的要求，同時以很高的合格率符合內控指標的要求，關鍵依賴于對整個水泥生產過程的穩(wěn)定性和可靠性進行有效控制。質量指標多數(shù)情況下是在眾多微弱因素的共同作用之下，近似服從于正態(tài)分布。但有時少量數(shù)據會在某些明顯的偶然因素作用下偏離正態(tài)分布。前者可以利用統(tǒng)計學原理控制，稱為穩(wěn)定性控制；后者無法應用統(tǒng)計學原理有效控制，需要一些特殊的方法，稱為可靠性控制。

 

　　2.1 過程穩(wěn)定性控制

　　2.1.1 過程穩(wěn)定性控制原理

　　根據大數(shù)定律，適當設定控制參數(shù)目標值的同時控制標準偏差，即可期待參數(shù)以一定的概率落在一定數(shù)值區(qū)間。若一組服從正態(tài)分布的質量指標，平均值為、標準偏差為S，目標值為M，允許波動范圍為M±，可按下式求數(shù)據ζ落在(M一△ｘ，M+△ｘ)內的百分比：

 

 

　　例如，某水泥廠P·0 42.5R水泥28d抗壓強度目標值為51.5MPa±3.0 MPa，標準偏差目標值為1．50MPa。某月共有出廠水泥96個編號，平均值為51．4MPa，標準偏差為l．52MPa，最大值為54.6 MPa，最小值為47.7MPa。圖l是水泥的28d抗壓強度。

 

圖1 某水泥廠某月P·0 42.5R水泥的28d抗壓強度

 

　　圖1顯示，該月28d抗壓強度合格率100%，富裕強度合格率100%。同時有少數(shù)編號出廠水泥不符合內控指標，即≥ 54.5MPa，或者≤ 48.5MPa。按式(1)計算的位于區(qū)間48.5- 54.5MPa的合格率為99.7%，實際計數(shù)統(tǒng)計的位于該區(qū)間的合格率為97.9%，兩者基本吻合。

 

　　根據式(1)體現(xiàn)的統(tǒng)計學原理，要保證質量指標的合格率達到某一水平，應同時采取以下措施：

 

　　1)使平均值最大限度地接近目標值；

　　2)減小標準偏差。

 

　　從定量意義和實際操作的可行性角度考慮，減小標準偏差對提高合格率效果更加顯著。

 

　　2.1.2  質量指標目標值的設定

　　目前水泥廠對質量指標目標值的規(guī)定方法、統(tǒng)計方法和控制方法存在如下問題，不利于質量穩(wěn)定性的提高。

 

　　1)多數(shù)質量指標只規(guī)定上限或下限。

　　2)多數(shù)質量指標使用合格率統(tǒng)計。多數(shù)情況下標準偏差能夠比合格率提供更加豐富和準確的信息。

　　3)對生產過程穩(wěn)定性的重要意義缺乏足夠重視；對穩(wěn)定性可以達到的程度沒有足夠信心，缺乏提高生產過程穩(wěn)定性的充分努力。

 

　　曾經建議了水泥生產過程質量指標的控制標準，以M±限定過程質量指標，并規(guī)定了單次測定值位于區(qū)間(M-△ｘ，M+△ｘ)的合格率85%～95%。這種規(guī)定方法考慮到我國水泥廠長期以來以合格率限定質量指標的習慣，注重于執(zhí)行的方便。按更高的標準要求，以合格范圍及合格率限定質量指標有明顯缺陷。首先，合格率無法表達不合格數(shù)據的偏離程度；其次，合格率不利于水泥連續(xù)的生產過程各個環(huán)節(jié)的銜接。另外，合格率容易給人造成一種錯誤觀念，認為存在一定數(shù)量的不合格是難以避免的。這些都是提供可靠質量保證的巨大障礙。

 

　　為了更有效地對生產過程實施控制，按照統(tǒng)計學原理，質量目標應按下述方法規(guī)定：

　　1)目標值M：統(tǒng)計期(1天、1周或者1個月)內測定值的平均值應該最大限度地接近目標值，一般相對誤差應小于5%。

　　2)允許波動范圍：=tS，t是保證系數(shù)，取值范圍在2.0～2.5之間；S為標準偏差。不同保證系數(shù)對應的合格率見表1。

 

表1 不同保證系數(shù)對應的合格率

　　表1的合格率是統(tǒng)計意義上的，并且假設質量指標近似于服從正態(tài)分布。實際生產中，總有少量質量指標在一些明顯影響因素的作用下，偏離正態(tài)分布。在控制思想上，按上述方法確定的目標值、允許波動范圍與水泥行業(yè)通行的理解不同。它基本上不允許服從正態(tài)分布的不合格數(shù)據存在，而只允許(不含出廠水泥)存在少量在一些明顯影響因素作用下偏離正態(tài)分布的不合格數(shù)據。該方法摒棄了傳統(tǒng)的合格率的概念，在觀念上，所有不合格都被認為是不可接受的。在實際操作上，較長統(tǒng)計期內(例如1個月)計數(shù)統(tǒng)計的合格率不應低于表l對應t值的合格率。

 

　　2.2 過程可靠性控制

　　本文質量指標的允許波動范圍是以質量指標近似服從于正態(tài)分布為條件，依據統(tǒng)計學原理做出的。某些時候在偶然的顯著影響因素作用下，會出現(xiàn)個別不服從正態(tài)分布的數(shù)據。這些數(shù)據會非常顯著偏離目標值，超出允許波動范圍，對出廠水泥的質量保證具有很大危害，是質量保證重點防范的內容。

 

　　2.2.1  異常情況預防措施

　　水泥生產過程威脅出廠水泥質量的異常情況及預防措施見表2。

 

表2 水泥生產過程威脅出廠水泥質量的異常情況及預防措施

　　2.2.2  質量預警機制和應急方案

　　建立質量預警機制和應急方案，是避免異常情況導致不合格水泥出廠的有效措施。質量預警機制和應急方案應按下述原則建立：

 

　　1)及時發(fā)現(xiàn)對出廠水泥有嚴重威脅的質量異常情況，有效防止不合格水泥出廠。

　　2)以最短的時間改變產品的不合格狀態(tài)。

　　3)處理措施應果斷、及時、準確、有效，不應該導致出現(xiàn)其它的不合格和設備事故。

　　4)在難以判斷處理措施有效性，或無法迅速采取有效處理措施的時候，為防止不合格水泥出廠，可以臨時采取某些可能帶來損失的應急措施。

 

　　質量預警機制和應急方案的內容包括：

 

　　1)質量預警的對象。

　　2)質量異常的判斷標準。

　　3)質量異常出現(xiàn)時的緊急處理方法。

　　4)對處理方法的確認方法。

　　5)處理權限和報告制度，包括緊急聯(lián)絡體制。

　　6)質量異常數(shù)據的再檢驗。

 

　　2.3 重要過程質量控制方法

　　有效控制水泥生產的一些重要生產過程，對于保證出廠水泥符合既定要求具有重要意義。

 

　　2.3.1 原燃材料質量控制

　　從質量保證角度來講，原燃材料質量標準中比質量指標數(shù)值本身更重要的是其穩(wěn)定性。而目前許多水泥廠對原燃材料的質量穩(wěn)定性沒有限定。原燃材料穩(wěn)定性的限定方法可以是一定統(tǒng)計期的標準偏差，也可以是一定時間步長的移動平均值。保證足夠的原燃材料貯存量，重要原料如石膏，經過檢驗確認質量合格后再使用，也是質量保證的有效方法。

 

　　2.3.2  配料質量控制

　　配料是水泥廠日常質量控制工作的核心，應給予足夠重視。

 

　　2.3.3  熟料質量控制

　　在熟料出窯后的幾十分鐘至幾個小時內，判斷熟料質量對出廠水泥的質量保證至關重要?？梢匝杆倥袛喑龈G熟料質量的參數(shù)首先是熟料率值、游離氧化鈣和升重。除此之外，熟料粒度、巖相分析也可以迅速地判斷熟料質量情況。將上述諸因素綜合考慮，有助于得到更加可靠的判斷。中控室窯操作員根據窯系統(tǒng)的工藝參數(shù)可以及時大致估計熟料質量的變化，發(fā)現(xiàn)熟料質量可能變差時，應及時通知檢驗人員確認。

 

　　試驗表明，5～20mm的熟料顆粒具有較高的強度。熟料中<5mm的細粉在fCa0低于1.5%的時候，強度和5～20mm的顆粒沒有明顯區(qū)別。>30mm的熟料顆粒fCa0、燒失量均較高，強度偏低。熟料顆粒大部分<20mm是比較理想的結粒狀況。熟料的粒度會明顯影響到熟料的冷卻速度。過多細小顆粒會降低冷卻速度。因此不能單純從燒成角度考慮熟料顆粒的大小。綜合燒成和冷卻兩個方面，熟料顆粒尺寸在10～30mm為宜，且應該盡量均勻。

 

　　2.3.4  出磨水泥質量控制

　　出磨水泥質量對出廠水泥的關系重大。如果水泥庫數(shù)量不足，水泥不能避免上入下出，則控制出磨水泥質量更為重要。從出廠水泥質量保證角度考慮，出磨水泥的重要控制項目包括細度、S0₃含量和混合材料摻量。有X射線熒光儀的水泥廠，建議使用X射線熒光儀檢驗水泥中S0₃含量，同時檢驗水泥的其它化學成分，用以大致計算混合材料摻量。

 

　　出磨水泥入庫時上入下出具有很大的質量風險，應該盡量避免。從質量保證的安全性考慮，每個品種和強度等級的水泥至少應該有2個水泥庫。近年很多新建水泥廠為節(jié)省投資，水泥庫數(shù)量不足，存在水泥上入下出情況。這是一種對出廠水泥質量保證十分不利的設計方案。

 

　　2.3.5  袋重合格率

　　袋重合格率是最容易出現(xiàn)的出廠水泥不符合標準要求的項目。連續(xù)抽取20袋水泥稱重，計算每袋水泥的凈重和20袋水泥的總重，是水泥廠一直沿用的水泥袋重檢查方法。該方法用于判斷袋重合格率的抽樣誤差過大，難以得到與袋重合格率有關的所有參數(shù)。

 

　　3  結束語

　　新標準對出廠水泥條款的修改，要求水泥廠改變質量管理觀念，弱化最終檢驗的作用，更加重視事先預防；要求水泥廠建立嚴密、可靠的質量控制體系，從礦山開采，原燃材料采購至出磨水泥的生產全過程，始終處于合格狀態(tài)。規(guī)定適宜的質量指標目標值和允許波動范圍、提高生產過程的穩(wěn)定性、防范個別嚴重偏離目標值的數(shù)據、建立質量預警機制和應急方案，都是保證出廠水泥合格的有效措施，也是出廠水泥質量確認的可靠方法。