出廠水泥質(zhì)量確認方法的探討
2010-04-23 00:00
GB175—2007《通用硅酸鹽水泥》已于2008年6月1日實施。該標準將“出廠水泥”條款由原來的“出廠水泥應保證出廠強度等級，其余技術要求應符合本標準有關要求”，改為“經(jīng)確認水泥各項技術指標及包裝質(zhì)量符合要求時方可出廠”，并由原來的強制性條款改為推薦性條款。對于出廠水泥質(zhì)量的確認方法，標準沒有做出具體要求，水泥廠在執(zhí)行中可以根據(jù)具體情況自行決定。本文根據(jù)水泥廠的實際管理經(jīng)驗，對出廠水泥質(zhì)量的確認方法進行了一些探討。文中引用未注明日期的標準，適用于最新版本。
1 出廠水泥質(zhì)量確認的含義及內(nèi)容
1.1 出廠水泥質(zhì)量確認的含義
GB/T19000—2000《質(zhì)量管理體系 基礎和術語》中對確認的定義為：“通過提供客觀證據(jù)(支持事物存在或其真實性的數(shù)據(jù))對特定的要求已得到滿足的認定”。
新標準和舊標準(指GB175—1999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》、GBl344—1999《礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥》和GB12958—1999《復合硅酸鹽水泥》)關于出廠水泥條款的規(guī)定有很大不同。按舊標準規(guī)定，出廠水泥在發(fā)運前必須完成標準規(guī)定的除28d強度以外的所有技術要求的檢驗并合格；新標準則改為對技術要求進行確認后即可出廠。檢驗是確認的方法之一，檢驗結(jié)果即為一種客觀證據(jù)。但確認還可以是其它方法，這些方法往往比檢驗更加簡便。新舊標準對出廠水泥條款的規(guī)定雖然不同，但是目的和本質(zhì)不變，即保證出廠水泥的所有技術要求符合標準規(guī)定。按照新標準規(guī)定，經(jīng)過確認合格后的出廠水泥可以在沒有檢驗結(jié)果時直接出廠。這為水泥廠的水泥發(fā)運帶來很大方便，同時也對出廠水泥的質(zhì)量控制提出了更高的要求。
在水泥廠的實際操作中，對出廠水泥質(zhì)量的確認包括兩個層面：一是符合水泥標準的所有技術要求；二是符合水泥廠制定的內(nèi)控指標。出于市場競爭的需要，水泥廠的內(nèi)控質(zhì)量指標，數(shù)量應多于國家標準，數(shù)據(jù)應嚴于國家標準。對于不符合內(nèi)控指標但符合國家標準的情況，視其不符合的程度，處理方法可以是采取措施合格后再放行，也可以不采取措施放行。對于不符合國家標準的，則絕對不允許不采取措施放行。
1.2 出廠水泥質(zhì)量確認內(nèi)容和要求
1.2.1 對國家標準符合性的確認
1)水泥的組分
水泥的組分包括組成水泥的各種材料的種類和數(shù)量，應符合GB175——2007表1的規(guī)定。檢驗的混合材料的實際摻量應符合該標準8.1規(guī)定。
2)水泥的材料
①熟料的硅酸鹽礦物(以鮑格公式法計算)：C3S+C2S≥66%，CaO/SiO2≥2.0。
?、跇藴室?guī)定天然石膏應符合GB/T5483《石膏和硬石膏》中規(guī)定的G類或M類二級(含)以上的石膏或混合石膏。標準沒有限制M類混合石膏中硬石膏的比例，有些不夠嚴謹。標準不允許單獨使用硬石膏，但是沒有限制硬石膏與二水石膏混合使用。將硬石膏與二水石膏混合使用時，建議同時限定[CaSO4/(CaSO4·2H2O+CASO4)]<25%。
?、弁ㄓ盟嘣试S使用的活性混合材料包括符合相應國家標準規(guī)定的?；郀t礦渣、?；郀t礦渣粉、粉煤灰和火山灰質(zhì)混合材料。
?、芡ㄓ盟嘣试S使用的非活性混合材料包括：活性指標分別低于相應國家標準要求的粒化高爐礦渣、粒化高爐礦渣粉、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料；石灰石(A1203≤2.5%)；砂巖。
?、莞G灰應符合JC/T742《摻入水泥中的回轉(zhuǎn)窯窯灰》規(guī)定。
?、拗螶C/T667《水泥助磨劑》規(guī)定，且摻量不大于0.5%。
3)化學指標
包括不溶物、燒失量、SO3、MgO和C- 應符合GBl75—2007表2的規(guī)定。
4)堿含量
當用戶有要求并且合同中有規(guī)定時應予以確認。確認的標準為Na20+0.658K20≤0.60％，或按照合同的規(guī)定值。
5)物理性能指標
物理性能指標包括凝結(jié)時間、安定性、強度和細度。應符合GBl75-2007中7.3的規(guī)定。
6)包裝質(zhì)量
包裝袋質(zhì)量符合GB9774《水泥包裝袋》要求。
袋裝水泥的總重和凈重應符合GBl75—2007中10.1的規(guī)定。
袋裝水泥包裝袋的印刷標志，散裝水泥的標志卡片符合GBl75—2007中10.2的規(guī)定。
7)合同中有約定的，上述內(nèi)容以外的技術要求。
8)經(jīng)確認合格的水泥出廠時應提供書面的質(zhì)量承諾，如質(zhì)量保證書或合格證。
1.2.2 對內(nèi)控指標符合性的確認
內(nèi)控指標符合性確認，應該包括上述對國家標準符合性確認的所有內(nèi)容，其要求的數(shù)值依據(jù)企業(yè)的內(nèi)控指標。除國家標準符合性確認的所有內(nèi)容以外，對內(nèi)控指標符合性確認建議考慮如下內(nèi)容：
1)水泥與減水劑相容性
按照即將發(fā)布的行業(yè)標準JC/T1073《水泥與減水劑相容性試驗方法》檢驗。指標要求根據(jù)顧客期望及水泥廠情況確定。
2)質(zhì)量穩(wěn)定性
水泥的質(zhì)量穩(wěn)定性通常以某項技術指標在一定時間的標準偏差或變異系數(shù)表示。目前水泥廠對水泥質(zhì)量穩(wěn)定性的關注幾乎僅限于28d抗壓強度。對于28d抗壓強度的穩(wěn)定性已經(jīng)規(guī)定了2個指標：
①勻質(zhì)性
某一時期單一品種水泥28d抗壓強度變化的穩(wěn)定程度。
?、诰鶆蛐?/FONT>
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(zhì)性試驗方法》規(guī)定了勻質(zhì)性的取樣、檢驗和計算方法。《水泥企業(yè)質(zhì)量管理規(guī)程》規(guī)定28d抗壓強度勻質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量確認內(nèi)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(zhì)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(chǎn)過程的某個或多個環(huán)節(jié)。根據(jù)出廠水泥的質(zhì)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(chǎn)過程與質(zhì)量有關的控制參數(shù)的目標值，包括與質(zhì)量相關的生產(chǎn)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(zhì)量保證。
在沒有出廠水泥檢驗結(jié)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(nèi)控指標的要求，關鍵依賴于對整個水泥生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和可靠性進行有效控制。質(zhì)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(jù)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(jù)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(zhì)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(jù)ζ落在(M一△ｘ，M+△ｘ)內(nèi)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(nèi)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(jù)式(1)體現(xiàn)的統(tǒng)計學原理，要保證質(zhì)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(zhì)量指標目標值的設定
目前水泥廠對質(zhì)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(zhì)量穩(wěn)定性的提高。
1)多數(shù)質(zhì)量指標只規(guī)定上限或下限。
2)多數(shù)質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)過程穩(wěn)定性的充分努力。
曾經(jīng)建議了水泥生產(chǎn)過程質(zhì)量指標的控制標準，以M±限定過程質(zhì)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(zhì)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(zhì)量指標有明顯缺陷。首先，合格率無法表達不合格數(shù)據(jù)的偏離程度；其次，合格率不利于水泥連續(xù)的生產(chǎn)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(zhì)量保證的巨大障礙。
為了更有效地對生產(chǎn)過程實施控制，按照統(tǒng)計學原理，質(zhì)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(nèi)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(zhì)量指標近似于服從正態(tài)分布。實際生產(chǎn)中，總有少量質(zhì)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(jù)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(jù)。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(nèi)(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(zhì)量指標的允許波動范圍是以質(zhì)量指標近似服從于正態(tài)分布為條件，依據(jù)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(jù)。這些數(shù)據(jù)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(zhì)量保證具有很大危害，是質(zhì)量保證重點防范的內(nèi)容。
2.2.1 異常情況預防措施
水泥生產(chǎn)過程威脅出廠水泥質(zhì)量的異常情況及預防措施見表2。
表2 水泥生產(chǎn)過程威脅出廠水泥質(zhì)量的異常情況及預防措施
2.2.2 質(zhì)量預警機制和應急方案
建立質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(chǎn)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(zhì)量預警機制和應急方案的內(nèi)容包括：
1)質(zhì)量預警的對象。
2)質(zhì)量異常的判斷標準。
3)質(zhì)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(zhì)量異常數(shù)據(jù)的再檢驗。
2.3 重要過程質(zhì)量控制方法
有效控制水泥生產(chǎn)的一些重要生產(chǎn)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(zhì)量控制
從質(zhì)量保證角度來講，原燃材料質(zhì)量標準中比質(zhì)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(zhì)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(jīng)過檢驗確認質(zhì)量合格后再使用，也是質(zhì)量保證的有效方法。
2.3.2 配料質(zhì)量控制
配料是水泥廠日常質(zhì)量控制工作的核心，應給予足夠重視。
2.3.3 熟料質(zhì)量控制
在熟料出窯后的幾十分鐘至幾個小時內(nèi)，判斷熟料質(zhì)量對出廠水泥的質(zhì)量保證至關重要?？梢匝杆倥袛喑龈G熟料質(zhì)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(zhì)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(jù)窯系統(tǒng)的工藝參數(shù)可以及時大致估計熟料質(zhì)量的變化，發(fā)現(xiàn)熟料質(zhì)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(jié)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(zhì)量控制
出磨水泥質(zhì)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(zhì)量更為重要。從出廠水泥質(zhì)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(zhì)量風險，應該盡量避免。從質(zhì)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(zhì)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(jié)束語
新標準對出廠水泥條款的修改，要求水泥廠改變質(zhì)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(zhì)量控制體系，從礦山開采，原燃材料采購至出磨水泥的生產(chǎn)全過程，始終處于合格狀態(tài)。規(guī)定適宜的質(zhì)量指標目標值和允許波動范圍、提高生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性、防范個別嚴重偏離目標值的數(shù)據(jù)、建立質(zhì)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(zhì)量確認的可靠方法。
編輯：
監(jiān)督：0571-85871667
投稿：news@ccement.com
本文內(nèi)容為作者個人觀點，不代表水泥網(wǎng)立場。聯(lián)系電話：0571-85871513，郵箱：news@ccement.com。
