Сивков С.П., к.т.н.
Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева
Одним из аргументов сторонников выпуска цементов в соответствии с ГОСТ 10178-85 является то, что в ГОСТ 31108-2003 или вводимом с 1 марта 2017 г. ГОСТ 31108-2016 при отнесении цемента к тому или иному классу прочности предусматривается широкий интервал варьирования прочности цемента в возрасте 28 суток, составляющий 20 МПа, тогда как в ГОСТ 10178-85 аналогичный интервал составляет 5 – 10 МПа. Потребители цемента опасаются, что, предположим, при покупке цемента класса прочности 42,5Н они могут получить цемент с прочностью в 28 суток от 42,5 до 62,5 МПа (табл. 1), что осложнит процесс расчета и подборки состава бетона.
Таблица 1. – Требования к прочности цемента в возрасте 28 суток по ГОСТ 10178 и ГОСТ 31108
| ГОСТ 10178 | ГОСТ 31108 | |||
| Гарантированная марка цемента | R28, МПа,
не менее |
Класс прочности цемента | R28, МПа | |
| не менее | не более | |||
| 300 | 29,4 | 22,5 | 22,5 | 42,5 |
| 400 | 39,2 | 32,5 | 32,5 | 52,5 |
| 500 | 49,0 | 42,5 | 42,5 | 62,5 |
| 550 | 53,9 | 52,5 | 52,5 | - |
| 600 | 58,8 | |||
Целью данного сообщения является доказательство того, что разброс активности цементов в возрасте 28 суток не зависит от того, по какому стандарту (ГОСТ 10178 или ГОСТ 31108) этот цемент производится, а только от соблюдения технологической дисциплины, установленной на том или ином цементном заводе.
В качестве примера рассмотрим характеристики партий цемента N-ского цементного завода – ПЦ 500-Д0-Н и ЦЕМ I 42,5Н, произведенные в период март – июль 2016 г. За данный период было выпущено и отгружено потребителю 39 партий цемента ПЦ 500-Д0-Н и 51 партия цемента ЦЕМ I 42,5Н, что, с точки зрения статистики, является весьма представительными выборками.
На первом этапе работы с использованием методов промышленной статистики исследовано, являются ли данные о качестве продукции, представленные предприятием, достоверными. Известно, что при установившемся или поддающемся регулированию режиме работы оборудования и неизменных нормативах, установленных технологической документацией, каждый показатель качества цементов представляет собой статистическую характеристику, при достаточно большом объеме выборки подчиняющуюся нормальному закону распределения. Отклонение от нормального распределения свидетельствует либо о непреднамеренном (систематическая ошибка определения), либо о преднамеренном (неверные записи в журнале) искажении результатов испытаний показателя качества продукции.
На рис. 1. представлены кривые распределения основных показателей качества цементов ПЦ 500-Д0-Н (прочность при сжатии после пропаривания и после нормального твердения в 28 суток, прочность при изгибе в 28 суток) и ЦЕМ I 42,5Н (содержание минеральной добавки и прочность при сжатии в 28 суток).
Рис. 1. Кривые распределения результатов определения показателей качества цементов.
ПЦ 500-Д(0)-Н (а-в) и ЦЕМ I 42,5Н (г-д):
а – прочности при сжатии после пропарки в возрасте 28 сут.;
б – прочности при сжатии после 28 сут. нормального твердения;
в – прочности при изгибе после 28 сут. нормального твердения;
г – содержания минеральной добавки в цементе;
д – прочности при сжатии после 28 сут. нормального твердения;
Как видно из полученных результатов, распределение практически всех значений показателей качества (за исключением содержания минеральной добавки в цементе ЦЕМ I 42,5Н) имеет нормальный характер, что указывает на их достоверность. Что касается содержания минеральных добавок, то в данном случае имеет место преднамеренное искажение результатов испытаний. Поскольку содержание минеральной добавки в цементе типа ЦЕМ I по ГОСТ 31108-2003 не должно превышать 5 масс. %, то начальник ОТК в случае получения результатов более 5 масс. % указывал в журнале регистрации значение 5 и менее масс. % добавки. Вследствие этого распределение результатов не имеет характер нормального и не может считаться объективным.
Кстати, такое нарушение могло бы и не иметь место, если бы начальник ОТК лучше изучил требование нормативного документа. Ведь в п. 7.7 ГОСТ 31108-2003 отмечается, что: «При контроле вещественного состава цемента допускается для единичных результатов предельное отклонение содержания минеральных добавок +2 % для установленного максимального значения». Так что в случае единичных отклонений в журнале ОТК можно смело указывать содержание минеральной добавки в цементе типа ЦЕМ I и 6, и 7 масс.%, не считая это нарушением ГОСТа (при условии, что все остальные показатели цемента соответствуют требованиям стандарта).
Для анализа процесса производства цементов типа ПЦ 500-Д(0)-Н (ГОСТ 10178) и ЦЕМ I 42,5Н (ГОСТ 31108) использовался метод контрольных карт Шухарта.
Рис. 2. Контрольная карта Шухарта индивидуальных значений X и скользящих размахов
R прочности при сжатии в возрасте 28 суток для цемента ПЦ 500-Д0-Н
На рис. 2 представлена контрольная карта индивидуальных значений X и скользящих размахов R для прочности при сжатии в возрасте 28 суток для цемента ПЦ 500-Д(0)-Н, а на рис. 3 – для цемента ЦЕМ I 42,5Н.
Для обоих цементов скользящий размах не выходит за границы верхней контрольной зоны (ВКЗ), что указывает на то, что процесс производства находится в статистически управляемом состоянии, а 99,7 % значений марочной прочности цементов будут и дальше находится между верхней (ВКЗ) и нижней (НКЗ) контрольными зонами. При этом процесс производства цемента ЦЕМ I 42,5Н несколько хуже отрегулирован, так как на контрольной карте индивидуальных значений Х наблюдаются большие скопления точек, длительное время находящихся по одну сторону от линии средних значений (СЗ).
Рис. 3. Контрольная карта Шухарта индивидуальных значений X и скользящих размахов R прочности при сжатии в возрасте 28 суток для цемента ЦЕМ I 42,5Н
В таблице 2 представлены основные статистические характеристики производства цементов ПЦ 500-Д(0)-Н (ГОСТ 10178) и ЦЕМ I 42,5Н (ГОСТ 31108).
Таблица 2. – Статистические характеристики марочной прочности цементов
| Статистическая характеристика | ПЦ 500-Д(0)-Н (ГОСТ 10178) | ЦЕМ I 42,5Н (ГОСТ 31108) |
| Минимально необходимое значение R28, МПА
Среднее значение R28, МПА Поддерживаемый запас R28, МПА Коэффициент вариации активности в 28 сут., % Стандартное отклонение активности в 28 сут., МПа Размах индивидуальных значений активности в 28 сут., МПа |
49,0
59,1 10,1 5,12 3,0 19,4 |
42,5
50,0 7,5 5,37 2,7 7,1 |
Выводы:
- Большинство данных по активности цементов в различные сроки твердения цементных заводов РФ носят объективный характер; в случае сомнения в правдивости представленных данных они могут быть легко проверены методами промышленной статистики.
- Использование методов промышленной статистики для анализа данных по качеству продукции цементных заводов РФ позволяет установить, насколько стабилен процесс производства цемента и насколько показатели качества поддаются управлению (регулированию).
- Разброс активности цементов в возрасте 28 суток не зависит от того, по какому стандарту (ГОСТ 10178 или ГОСТ 31108) этот цемент производится.
