水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量及凝結(jié)時間試驗中用水量及裝模方式的研究

王紅曼

關(guān)鍵詞 水泥;標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量;凝結(jié)時間;裝模方式

中圖分類號 TQ172.16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）04-0099-03

0 引言

工程原材料的檢測中，水泥的標(biāo)稠狀態(tài)下的水用量、凝結(jié)時間是其物理性質(zhì)中所必須檢測的項目，檢測人員在開展這兩項試驗時，必須先按一定的用水量制備出水泥凈漿，并按規(guī)范要求裝入試模，而正是這兩個步驟，決定著能否成功地確定標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量并以此用水量結(jié)果進(jìn)行凝結(jié)時間的后續(xù)檢測。由于水泥在工程領(lǐng)域的頻繁使用，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間試驗成為了檢測人員最常開展的試驗之一，而按現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行試驗時，通常需要對加水量經(jīng)過多次的調(diào)整才能成功制備標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿，之后的裝模也很容易出現(xiàn)空洞不實的情況。因此，如何準(zhǔn)確快速的確定標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量并盡量避免裝模過程中出現(xiàn)的空洞不密實現(xiàn)象，成為檢測人員值得研究和總結(jié)的課題之一。

1 多領(lǐng)域試驗方法的對比

對于標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，建設(shè)工程領(lǐng)域中水泥的檢測方法采用國標(biāo)，其中涉及該文研究對象的是《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》（GB/T 1346—2011），公路、水運工程則分別根據(jù)各自行業(yè)的特點及經(jīng)驗，在國標(biāo)的基礎(chǔ)上發(fā)布和修訂了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（JTG 3420—2020）、《水運工程混凝土試驗檢測技術(shù)規(guī)范》（JTS/T 236—2019）。由于后二者都源自前者，因此這三本規(guī)范無論從用水量的選取、凈漿制備，還是到裝模、檢測過程，試驗步驟均沒有明顯的差異，并且標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量試驗都有三種方法：標(biāo)準(zhǔn)法、調(diào)整用水量法和不變水量法。其中，調(diào)整用水量法和不變用水量法為代用法，在日常的檢測過程中，通常都使用標(biāo)準(zhǔn)法來進(jìn)行檢測。

通過以往的工作經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)方法時，維卡儀試桿在水泥漿體表面釋放后，加水量不同，最終底板與試桿的距離的浮動變化情況較大，試圖以數(shù)據(jù)手段分析加水量與試桿距離底板的距離變化趨勢時，未發(fā)現(xiàn)明顯的規(guī)律性，無法通過數(shù)據(jù)分析出準(zhǔn)確的數(shù)量關(guān)系;在使用不變用水量法時，得出的結(jié)果經(jīng)不起標(biāo)準(zhǔn)法試驗的驗證，相差較大，沒有指導(dǎo)意義;使用調(diào)整用水量法時，也是需要多次改變用水量進(jìn)行嘗試，才能得出結(jié)果，但其結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)法的符合性較好。

表1為標(biāo)準(zhǔn)法、調(diào)整用水量法、不變用水量法的試驗過程。

在查閱相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)：用水量相同時，不變用水量法的試錐下沉深度與標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量之間存在線性關(guān)系，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量=142.5+（30?不變用水量法試錐下沉深度）×1，用此公式得出的用水量，經(jīng)過1～2次的調(diào)整即可測出標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量[1]。

對于裝模方式，在參加2021年江蘇省交通運輸廳組織的試驗檢測能力驗證活動時，主辦方下發(fā)的作業(yè)指導(dǎo)書要求在漿體填進(jìn)試模后，在試模邊緣用直邊刀插搗一圈，次數(shù)為9～11次，但不得振擾中間漿體，隨后再按規(guī)范進(jìn)行輕拍凈漿5次等后續(xù)操作。[2]在附加此步驟后，水泥凈漿邊緣密實，確實很少再出現(xiàn)空洞，得到了較好的裝模效果。

2 確定研究方案

經(jīng)過對多領(lǐng)域試驗方法的對比與分析，結(jié)合以往的工作經(jīng)驗及相關(guān)技術(shù)人員的研究成果，該文對標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量及裝模方式的研究采用如下方案：

采用規(guī)范的名稱為《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》（GB/T 1346—2011），不變用水量法按其第10條規(guī)定的方法步驟進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)法按其第7條規(guī)定的方法步驟進(jìn)行，凝結(jié)時間按第8條規(guī)定的方法進(jìn)行。每組試驗均平行兩次進(jìn)行試驗，最終結(jié)果以平均值表示。

對于標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，采用多種水泥同時進(jìn)行試驗，先以不變用水量法得到代用法維卡儀試錐下沉深度，然后用標(biāo)準(zhǔn)法驗證公式“標(biāo)準(zhǔn)法標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量=142.5+（30?不變用水量法試錐下沉深度）×1”算出的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量在本次試驗條件下是否準(zhǔn)確，同時設(shè)置對照組進(jìn)行對比。

對于裝模方式，采用多種水泥，每種水泥裝模時均采用插搗和不插搗兩種方式進(jìn)行對照試驗，來研究此附加動作對標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和凝結(jié)時間的影響情況。

具體方案見表2、表3。

3 試驗結(jié)果

實施表2方案的步驟，結(jié)果如表4所示。

根據(jù)試驗方案，先以不變用水量法得到試錐下沉深度S，帶入公式142.5+（30?S）計算出用水量后，再以標(biāo)準(zhǔn)法進(jìn)行驗證，7組試驗中，有4組的結(jié)果經(jīng)驗證直接為標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，有3組的結(jié)果經(jīng)1～2次微調(diào)后，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量狀態(tài)，且調(diào)整前后的用水量結(jié)果相差較小。

實施表3方案的步驟，結(jié)果如表5所示。

從表5的結(jié)果可以看出，沿試模邊緣插搗后，有4組試驗的試桿距底板的距離相比不插搗時增加，有2組試驗，其底板、試桿距離相比不插搗時有所減小，有1組試驗，其底板、試桿距離與不插搗時相比，沒有發(fā)生改變，7組試驗無論插搗與否，均處于標(biāo)準(zhǔn)稠度狀態(tài)，即試桿距離底板的距離始終在6±1 mm范圍內(nèi)。

從凝結(jié)時間結(jié)果來看，有4組試驗在添加插搗動作后初凝時間變長，有3組試驗在添加插搗動作后初凝時間變短，有5組試驗在添加插搗動作后終凝時間變長，1組試驗結(jié)果相同，1組試驗較不插搗時終凝時間變短，7組試驗無論插搗與否，凝結(jié)時間的誤差均在15 min以內(nèi)。

4 結(jié)論

（1）經(jīng)驗證已有文獻(xiàn)的研究結(jié)論，可在實際工作中適當(dāng)參考：在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量試驗時，代用法中不變用水量法的錐入深度S與標(biāo)稠用水量P之間有線性規(guī)律：P=142.5+（30?S）×1，以此方法得出的試驗結(jié)果，可以快速確定標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的范圍，甚至可以直接得到標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。

（2）在檢測水泥標(biāo)稠用水量及凝結(jié)時間時，將漿體一次性填進(jìn)試模后，在試模邊緣插搗一周（9～12次），可有效減少后續(xù)試驗中水泥凈漿不密實、與試模邊緣有較大空隙的情況，且對標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的判定與凝結(jié)時間測定結(jié)果的影響較小。

（3）該文確定的優(yōu)化后“確定標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量方法、裝模方式”的方案如下：

1）先用不變用水量法，加入142.5 mL的水，進(jìn)行水泥漿體的拌制;

2）按規(guī)范步驟，用代用法維卡儀檢測水泥凈漿的稠度，得到此時的代用法維卡儀試錐下沉深度S;

3）計算標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量P，計算公式為P=142.5+（30?S）×1;

4）用標(biāo)準(zhǔn)法對此標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量進(jìn)行驗證，并在凈漿裝模后，用直邊刀在試模邊緣插搗一圈，約9～11次，但不得振擾中間漿體，隨后再按規(guī)范進(jìn)行輕拍凈漿5次等后續(xù)操作;

5）如未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度狀態(tài)，調(diào)整用水量，再以標(biāo)準(zhǔn)法進(jìn)行試驗，直至達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度狀態(tài)。此時的用水量，即對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。

參考文獻(xiàn)

[1]何雨晴. 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量估算方法[J]. 水泥， 2018（1）： 53-56.

[2]2021年江蘇省公路水運工程試驗檢測機(jī)構(gòu)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間比對試驗作業(yè)指導(dǎo)書[M].

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