速凝劑凝結時間和抗壓強度測定方法

馬濤，施武，周豪，吳文祥

（江蘇省建筑工程質量檢測中心有限公司，江蘇 南京 210028）

1 速凝劑檢測過程中存在的問題

（1）拌和時間難以控制。在現(xiàn)行的速凝劑檢測標準中，均要求檢測人員在加入拌和水或液體速凝劑自動攪拌結束后，30 s內完成取下攪拌鍋、裝模、用小刀插搗、輕輕振動數(shù)次、刮去多余的凈漿、抹平表面等一系列操作，這在試驗檢測過程中很難控制，如果其中有一個過程沒有順利完成，試驗必須重新開展。

（2）待檢速凝劑無足夠操作時間。依據(jù)現(xiàn)行的建材行業(yè)標準JC 477—2005《噴射混凝土用速凝劑》給出的速凝劑凝結時間上限要求，一等品的初凝時間不大于3 min。隨著速凝劑的深入研究及應用，已有部分速凝劑初凝時間在2 min以內。在實際檢測工作中，有一部分速凝劑在攪拌過程中就會失去流動性產生凝結，無法進行下一步檢測和試件成型。由于標準中沒有對速凝劑的凝結時間進行下限規(guī)定，只限定了攪拌時間，在遇到凝結時間小于2 min的樣品時，不能滿足檢測的操作時間。

（3）漿體的擾動會影響速凝劑效果。試驗發(fā)現(xiàn)，如果將剛失去流動性的摻有速凝劑的凈漿放在手中重新揉搓，漿體會重新獲得流動性，再靜置此凈漿，已經達不到速凝的效果。這說明速凝劑作用初始形成的結構一旦被破壞，將失去速凝效果。結合速凝劑在噴射混凝土中的應用，發(fā)現(xiàn)速凝劑在試驗檢測和工程使用中的差別在于速凝劑產生了凝結之后是否還會受到擾動。

2 試驗方案

2.1 試驗方法

方法A-標準方法：依據(jù)JC 477—2005《噴射混凝土用速凝劑》的凝結時間和抗壓強度檢測方法[1]。

方法B-無擾動試驗方法：攪拌鍋符合JC/T 729—2005《水泥凈漿攪拌機》的規(guī)定，配有直徑約60 mm拌合用勺子。凝結時間測定裝置采用配套測試儀器，能完成均勻攪拌。攪拌結束后，在漿體失去流動度前，將漿體表面通過輕微振動攪拌鍋等措施使其平整光滑，然后利用新型凝結時間測量裝置進行測試。此裝置與攪拌鍋配套使用，整個滑動部分為（300±1）g，配有符合GB/T 1346—2011《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》的初凝試針，且能水平架在攪拌鍋上，桿上有刻度，可滿足上下左右調節(jié)，可調整至指針接觸漿體表面時，固定滑桿然后松開固定螺絲，使滑桿自由下沉。初凝試針下沉（36±1）mm時視為初凝，試針下沉小于0.5 mm時視為終凝，這樣的規(guī)定等效于方法A中初凝和終凝的規(guī)定。膠砂試件的成型采用GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》中的行星式膠砂攪拌機攪拌，根據(jù)凝結速度控制攪拌時間，縮短速凝劑介入后的攪拌時間，保證在膠砂失去流動度之前澆筑成型，輕輕顛動試模數(shù)次以排除氣泡，使試模漿體表面平整，一旦漿體失去流動度，避免二次振動和擾動，小心切掉多余膠砂、修平表面。

以上兩種測試方法的主要差異在于方法B始終保持在漿體失去流動度前一次性成型。

2.2 對比試驗

2.2.1 原材料

水泥：基準水泥P·Ⅰ42.5，符合GB 8076—2008《混凝土外加劑》標準中附錄A的規(guī)定；砂：中國ISO標準砂，符合GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》中的規(guī)定；水：自來水；速凝劑：選用依據(jù)JC 477—2005《噴射混凝土用速凝劑》測定，初凝時間分別為2 min、1.5 min和1.2 min。

2.2.2 試驗結果

試驗結果如表1所示。

表1 試驗及結果

3 試驗結果分析

3.1 凝結時間的差異

依據(jù)JC 477—2005《噴射混凝土用速凝劑》標準試驗方法選用的三種不同凝結時間的速凝劑，方法B測得的初凝和終凝時間均有所縮短，初凝時間分別提前了8%、11%和27%，終凝時間分別提前了16%、19%和23%。以方法A測得的初凝時間為橫坐標，以方法B相對于方法A的提前量為縱坐標，得到趨勢圖1。

圖1 凝結時間比較

從圖1可以看出，初凝、終凝時間隨著方法A測得的凝結時間的減少，方法B提前的程度增大；初凝時間1.5 min是趨勢拐點，小于1.5 min時，方法B相對于方法A測得的初凝提前量會大幅增加。原因是人工裝模振實后，原本快速水化得到的框架結構遭到了擾動破壞，需重新水化形成，導致方法A測得的凝結時間比方法B長。

3.2 抗壓強度的差異

一方面，方法B測得的1 d抗壓強度相對于方法A分別提高了10%、11%和17%；28 d抗壓強度分別提高了8%、13%和29%。以方法A測得的初凝時間作橫坐標，以方法B相對于方法A的抗壓強度增加量為縱坐標，得到趨勢圖2。從圖2可以看出，趨勢拐點在初凝時間1.5 min，當初凝時間在1.5～2.5 min時，方法B測得的抗壓強度比方法A提高約10%，當初凝時間小于1.5 min時，抗壓強度大幅增加。

圖2 抗壓強度比較

另一方面，方法A的最大值和最小值1 d抗壓強度相差15%，28 d抗壓強度相差20%，方法B的最大值與最小值1 d抗壓強度相差10%，28 d抗壓強度相差7%。兩種方法測得的抗壓強度與凝結時間的關系見圖3。

圖3 兩種方法測得的抗壓強度與凝結時間關系

從圖3可以看出，方法B測得的強度曲線與初凝時間呈近似線性關系，這說明方法B測得的強度結果僅受初凝時間的影響。而方法A測得的強度在初凝時間小于1.5 min時出現(xiàn)了明顯向下的拐點，說明抗壓強度不僅受凝結時間的影響，還有更大的外在原因使結果發(fā)生了突變，由此可見方法B得到的強度結果更為穩(wěn)定。原因是強度試件制作過程中，方法A由于受攪拌時間的限制，在膠砂已經失去流動度后，仍要繼續(xù)完成裝模、振實和抹平的操作，前期試體的完整性遭到破壞，加上水泥快速水化，產生的析出物沒有及時結合填補破壞產生的空隙，塊與塊之間很難恢復緊密結合的狀態(tài)，導致抗壓強度大幅下降。

4 結論

（1）速凝劑凝結時間越短，有無擾動對凝結時間的測定結果影響越大。無擾動試驗方法測得的凝結時間值比標準方法短，當速凝劑的初凝時間小于1.5 min時，前者測得的凝結時間值大幅縮短。

（2）速凝劑初凝時間在1.5～2.5 min時，無擾動試驗方法測得的抗壓強度比標準方法提高約10%，當初凝時間小于1.5 min時，抗壓強度大幅增加。

（3）無擾動試驗方法得到的1 d抗壓強度結果比標準方法高出10%以上，28 d抗壓強度高出8%以上；橫向比較，當初凝時間小于2 min時，標準方法得到的強度結果與凝結時間呈線性關系。

（4）無擾動檢測方法因為沒有二次擾動，更接近工程使用情況，建議采用方法B測定凝結時間不大于1.5 min的速凝劑。

（5）建議在速凝劑的檢測過程中，應嚴格控制操作時間，試驗過程中未滿足時間要求的，應重新拌和樣品進行試驗。

（6）在攪拌過程中產生凝結的速凝劑樣品不宜繼續(xù)攪拌、成型，建議采用無擾動試驗方法，縮短攪拌時間、一次性澆筑成型。