速凝劑凝結(jié)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(zhì)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(jié)束后，30 s內(nèi)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(jié)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(nèi)。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(chǎn)生凝結(jié)，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(jié)時間進行下限規(guī)定，只限定了攪拌時間，在遇到凝結(jié)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(jīng)達不到速凝的效果。這說明速凝劑作用初始形成的結(jié)構(gòu)一旦被破壞，將失去速凝效果。結(jié)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(chǎn)生了凝結(jié)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(jié)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(jié)時間測定裝置采用配套測試儀器，能完成均勻攪拌。攪拌結(jié)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(jié)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(jié)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(diào)節(jié)，可調(diào)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(jié)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(jié)果

試驗結(jié)果如表1所示。

表1 試驗及結(jié)果

3 試驗結(jié)果分析

3.1 凝結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)構(gòu)遭到了擾動破壞，需重新水化形成，導致方法A測得的凝結(jié)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(jié)時間的關系見圖3。

圖3 兩種方法測得的抗壓強度與凝結(jié)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(jié)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(jié)時間的影響，還有更大的外在原因使結(jié)果發(fā)生了突變，由此可見方法B得到的強度結(jié)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(jīng)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(chǎn)生的析出物沒有及時結(jié)合填補破壞產(chǎn)生的空隙，塊與塊之間很難恢復緊密結(jié)合的狀態(tài)，導致抗壓強度大幅下降。

4 結(jié)論

（1）速凝劑凝結(jié)時間越短，有無擾動對凝結(jié)時間的測定結(jié)果影響越大。無擾動試驗方法測得的凝結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)果與凝結(jié)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(jié)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(chǎn)生凝結(jié)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。