高性能混凝土实验室建设与管理

高性能混凝土实验室建设与管理贾文学秦皇岛市建设工程质量监督站文摘：本文主要论述了高性能混凝土实验室应具备的检测试验能力，以及仪器设备配置和实验室环境测量控制等方面的问题。初步探讨了实验室管理的有关问题。关键词：混凝土实验室管理高性能混凝土0前言高性能混凝土实验室既是科研机构从事科学研究也是预拌商品混凝土生产企业进行产品研发与生产质量控制的必备基础性条件。高性能混凝土实验室建设与管理的目标是为获得满足科学研究与生产质量控制要求的必要种类的高质量的检测试验结果数据。因此，对高性能混凝土实验室的建设与管理探讨也应从以上两个方面入手。0.1关于实验室检测试验数据质量无论是科学研究还是生产质量控制，都要求检测试验数据具备以下四种特性或其质量满足以下四个方面的要求：■真实性；■准确性；■代表性；■完整性。0.2关于高性能混凝土实验室检测试验能力高性能混凝土实验室检测试验能力应满足科研机构从事科学研究或预拌商品混凝土生产企业进行产品研发与生产质量控制要求。1．指导高性能混凝土实验室建设与管理的有关标准主要管理标准：检测和校准实验室能力的通用要求GB/T27025—2008/ISO/IEC17025：2005实验室资质认定评审准则测量管理体系测量过程和测量设备的要求GB/T19022-2003/ISO10012：2003用于检测实验室的测量设备的校准间隔确定的指南D10主要技术标准：建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2001混凝土结构施工质量验收规范GB50204-2002混凝土结构设计规范GB50010-2010混凝土结构耐久性设计规范GB/T50476-2008普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准GB/T50082-2009混凝土耐久性检验评定标准JGJ/T193-2009混凝土结构耐久性评定标准CECS220：2007高性能混凝土应用技术规程CECS207：2006混凝土结构耐久性设计与施工指南CCES01-2004民用建筑工程室内环境污染控制规范GB50325-20102．高性能混凝土实验室应具备的检测试验能力高性能混凝土实验室的检测试验能力应满足以下要求：■有关验收规范标准、设计规范对混凝土及原材料质量进行检测试验的要求；■混凝土原材料优选与质量控制对检测试验的要求；■混凝土配合比设计对检测试验的要求；■混凝土性能检验对检测试验的要求。因此，高性能混凝土实验室应具备以下几方面检测试验能力：混凝土原材料（水泥、砂石、掺合料、外加剂）检测试验能力；混凝土拌合物性能检测试验能力；混凝土力学性能检测试验能力；混凝土长期性能和耐久性能检测试验能力。详细见表1《高性能混凝土实验室检测试验能力表》高性能混凝土实验室检测试验能力表表1类型检测项目参数水泥化学性能烧失量三氧化硫氧化镁氯离子碱含量物理性能凝结时间安定性强度细度水泥标准稠度用水量水泥胶砂流动度比表面积放射性矿物组成C3SC2SC3AC4AF粒度与形貌粒度分布长径比圆形度砂石化学性能氯离子含量硫酸盐及硫化物含量物理性能筛分析表观密度堆积密度和空隙率紧密密度含水率吸水率含泥量泥块含量压碎指标针、片状颗粒含量岩石的抗压强度筒压强度软化系数粒型系数煮沸质量损失强度标号碱活性试验放射性矿物掺合料化学性能氧化镁三氧化硫烧失量硅灰中二氧化硅吸胺值氯离子含量碱含量物理性能细度需水量比含水量活性指数比表面积放射性粒度与形貌粒度分布长径比圆形度外加剂匀质性氯离子含量总碱量含固量含水率密度细度PH值硫酸钠含量受检砼性能减水率泌水率凝结时间差坍落度1小时经时变化量含气量1小时经时变化量抗压强度比相对耐久性限制膨胀率混凝土拌合物坍落度坍落扩展度含气量表观密度泌水和压力泌水气孔结构硬化混凝土力学性能抗压强度弹性模量劈裂抗拉强度抗折强度长期性能耐久性能抗冻耐久性指数抗裂性能抗渗性能气泡间距系数收缩率氯离子扩散系数气孔结构3．高性能混凝土实验室仪器设备的配置与管理3.1仪器设备的正确配备仪器设备的种类数量根据检测试验方法标准的要求确定。对仪器设备的计量要求和其他性能要求由检测试验方法标准导出，配置的仪器设备的计量性能和其他性能应满足有关要求。高性能混凝土实验室检测试验仪器设备要求A.水泥检测试验仪器设备：全自动水泥强度试验机（折压一体恒定加荷速度）ISO水泥胶砂搅拌机ISO水泥胶砂振实台水泥标准恒温恒湿养护箱水泥试件恒温水养护箱水泥净浆搅拌机水泥稠度凝结时间测定仪雷氏夹测定仪水泥安定性沸煮箱水泥细度负压筛析仪高温炉电子天平1000g/0.01g电子分析天平200g/0.1mg水泥氯离子含量测定仪火焰光度计能谱仪干湿两用激光粒度分布测定仪动态图像颗粒分析系统（形貌分析：粒度分布长径比圆形度）便携式X射线衍射分析仪（水泥矿物组成定量检测）B.砂石检测试验仪器设备：顶击式震筛机砂石筛电子天平20kg/1g电子天平1000g/0.01g电热鼓风干燥箱针片状规容量筒碱骨料测长仪碱骨料试件养护箱电子分析天平200g/0.1mg火焰光度计自动电位滴定仪能谱仪材料热膨胀系数测定仪C.掺合料检测试验仪器设备：勃氏法比表面积测定仪水泥细度负压筛析仪水泥胶砂流动度测定仪高温炉电子分析天平200g/0.1mg火焰光度计自动电位滴定仪能谱仪干湿两用型激光粒度分布测定仪动态图像颗粒分析系统（形貌分析：粒度分布长径比圆形度）D.外加剂检测试验仪器设备：混凝土含气量测定仪比长仪膨胀剂试件恒温恒湿养护箱电子分析天平200g/0.1mg火焰光度计自动电位滴定仪全自动表面张力仪接触式混凝土收缩测定仪非接触式混凝土收缩测定仪E.混凝土检测试验仪器设备：双卧轴强制混凝土搅拌机电磁混凝土振动台100kg电子地磅电子天平1000g/0.01g自动加压混凝土抗渗试验机混凝土含气量测定仪混凝土快速冻融试验机混凝土动弹性模量测定仪全自动混凝土压力试验机混凝土切割机（制作测定气泡间距系数的试件）混凝土抛光机（抛光测定气泡间距系数的试件）测微显微镜（测定气泡间距系数）混凝土氯离子渗透系数测定仪混凝土碳化试验箱火焰光度计自动电位滴定仪能谱仪接触式混凝土收缩测定仪非接触式混凝土收缩测定仪混凝土抗裂性能测定仪水灰比测定仪新拌混凝土气孔结构分析仪3.2量值溯源3.2.1仪器设备的校准和/或检定（验证）、确认的总体要求的制定和实施《实验室资质认定评审准则》5.5.1条规定“实验室应制定和实施仪器设备的校准和/或检定（验证）、确认的总体要求”。、《评审准则》释义对此特别强调“实验室应制定和实施仪器设备的校准和/或检定（验证）、确认的总体要求，是对仪器设备分类指导的技术文件，对每一类、每一台仪器设备通过何种方式实施溯源做出规定”。仪器设备的校准和/或检定（验证）、确认的总体要求以表格概括时可使用如下表头：仪器设备的校准和/或检定（验证）、确认的总体要求表2序号名称编号性能计量要求量值溯源期间核查使用维护控制溯源方式溯源依据标准周期实施单位方法标准符合性判据周期条件授权项目方法周期3.2.2计量确认计量确认是为确保测量设备处于满足预期使用要求的状态所需要的一组操作。计量确认可以参照《测量管理体系：测量过程和测量设备的要求GB/T19022—2003/ISO10012：2003》进行。需要特别说明的是不论检定或校准的设备，都应进行计量确认。进行计量确认之前首先必须根据法规、检测方法标准导出对仪器设备的计量要求。参照GB/T19022—2003/ISO10012：2003建立的计量确认过程一般如下：计量确认设计：包括选择校准方法；分析校准的不确定度；确定计量确认间隔；确定设备的调整方法等步骤。计量确认间隔参照《用于检测实验室的测量设备的校准间隔确定的指南D10》确定。计量确认设计的输入是测量过程对测量设备的计量要求；计量确认设计的输出是形成计量确认程序文件和计划。计量设备的校准计量验证决定和行动（主要是标识）计量确认记录当采用外部校准时，须对校准服务提供商的校准能力进行评价。校准前须签订要求明确的校准合同。合同签订前须通过评审。3.2.3期间核查《评审准则》5.4.8条规定“当需要利用期间核查以保持设备校准状态的可信度时，应按照规定的程序进行”。《评审准则》释义强调“实验室进行期间核查后，应对数据进行分析评价，以求真正达到期间核查要求的目的”。因此必须为评价预先确定符合性判据。3.2.4正常维护仪器设备正常维护的要点包括：■建立程序：建立仪器设备维护保养程序；■明确项目：明确仪器设备须维护的项目；■规定方法：规定维护仪器设备的方法；■确定周期：确定维护保养仪器设备的周期；■定期维护：定期进行维护保养；■做好记录：做好仪器设备维护记录。3.2.5正确标识■状态标识3.2.6正确使用■授权操作■正确记录■确保追溯4．高性能混凝土实验室环境条件和环境设备正确配置、测量与控制实验室的环境条件和环境设备的技术条件对检测试验结果的质量有着十分重要影响，《实验室资质认定评审准则》在设施与环境一节中规定“实验室的检测和校准设施以及环境条件应满足相关法律法规、技术规范或标准的要求。设施和环境条件对结果的质量有影响时，实验室应监测、控制和记录环境条件。”因此必须对实验室环境条件和环境设备进行正确配置、测量与控制。4.1实验室环境条件和环境设备的正确配置4.1.1实验室和环境设备计量要求的确定有环境条件要求的实验室和环境设备的计量要求是由检测方法标准导出的。由检测方法标准导出计量要求，首先须明确标准对环境的要求，其次要了解实验室和环境设备的技术特性。标准中一般并不对仪器设备的技术特性作出规定，而是只给出检测/校准环境条件的技术参数，如温度20±2℃，相对湿度50±5％。配置实验室环境控制系统和选择符合要求的环境设备必须对其技术特性有着详细的了解，比如温度场分布、湿度场分布、波动度、温湿度调节措施与调节特性等。不周详考虑上述因素影响，进行配置和选择，是难以使实验室和环境设备真正满足检测方法标准要求的。比如有温湿度要求的几十立方米容积的实验室，如果只设一个温湿度测控点，就有可能由于实验室不可能形成十分均匀的温湿度场，而导致远离测控点的地方温湿度达不到标准要求。由检测方法标准结合实验室和环境设备技术特性导出的对实验室和环境设备的计量要求内容主要包括（不限于）：——温湿度场均匀度要求；——温湿度调节措施；——环境控制参数（考虑温度场均匀度问题然后确定）；——测量点数量及分布和控制点的选择。环境测量点数量应足够，并合理分布，以能全面反映温湿度场的情况。尽可能选择有效使用空间内的环境温湿度值的中间值作为环境控制参数的中间值。可使用单个传感器测量值或多个传感器测量值的平均值。这里称环境控制参数中间值与测量最大值和最小值间的差的绝对值中的较大者为偏差值。实验室环境控制参数应由标准要求的上下限值分别减去偏差值而得到。4.1.2测量控制仪表计量要求的确定实验室和环境设备所使用的测量控制仪表其计量特性须满足检测方法标准、实验室环境控制系统、环境设备对其提出的计量要求。测量控制仪表计量要求主要包括：——测量范围；——测量准确度（不确定度）或最大允许误差；——防尘、抗结露等。由于未能正确地确定对测量控制仪表的计量要求，而使环境控制失效的情况是比较普遍的。《普通混凝土力学性能试验方法标准GB50081—2002》中规定混凝土标准养护室环境要求为温度20±2℃，相对湿度≥95％。该标准并未对测量控制仪表提出任何要求。如果温度测量仪表的最大允许误差大于1℃（20℃时），那么就无法对温度参数进行有效测控；如果湿度控制仪表最大允许误差大于2％，也无法对湿度参数进行有效测控；如果湿度测量仪表不具备抗结露功能，也难以得到真实的湿度测量结果。4.1.3正确配置环境调节系统环境调节方式和系统配置对实验室环境的控制特性具有极其重要的影响，必须对其精心设计正确配置。尽量使实验室温湿度场均匀度高，波动度低，稳定性好。尽量避免使用大温差集中空调送风对实验室进行温度调节，这种调节方式的致命缺陷就是，送风升降温时，送风口及其附近温度过高或过低。4.2测量控制仪表控制限的正确设定必须对测量控制仪表的控制限进行正确的设定，才能使实验