水泥凝結(jié)時間測定影響因素分析

鄭偉冰，梁瑞標(biāo)，梁正怡

（中交武漢港灣工程設(shè)計研究院有限公司 武漢市 430040）

水泥凝結(jié)時間測定影響因素分析

鄭偉冰，梁瑞標(biāo)，梁正怡

（中交武漢港灣工程設(shè)計研究院有限公司 武漢市 430040）

水泥凝結(jié)時間對水泥混凝土施工有較大影響，初凝時間過短會影響混凝土拌和料的運輸和澆注，終凝時間過長會影響混凝土工程的施工進(jìn)度，如何準(zhǔn)確試驗得出水泥凝結(jié)時間對于建筑工程而言具有重要指導(dǎo)意義。通過研究不同條件下測定的水泥凝結(jié)時間，分析產(chǎn)生水泥凝結(jié)時間測定誤差的主要因素，按影響程度從大至小依次為不同人員的操作手法、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、成型裝模質(zhì)量、操作時間的長短等。

水泥；凝結(jié)時間；不同條件；測定誤差；影響程度

1　研究背景

水泥的凝結(jié)時間分為初凝時間和終凝時間，水泥加水拌和到水泥漿體開始失去可塑性的時間為初凝時間，水泥加水拌和到水泥完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強度的時間為終凝時間。水泥的凝結(jié)過程是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，其根本原因在于構(gòu)成水泥熟料的礦物成分本身的特性。水泥熟料礦物遇水后會發(fā)生水解或水化反應(yīng)而變成水化物，由這些水化物按照一定的方式靠多種引力相互搭接和聯(lián)結(jié)形成水泥石的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生強度。由于水泥水化速度除與自身物理、化學(xué)因素有關(guān)外，還與水灰比、溫度、濕度等因素有關(guān)，因此凝結(jié)時間受到測定時水泥漿狀態(tài)、環(huán)境溫度、濕度等諸多因素的影響。

現(xiàn)行水泥凝結(jié)時間檢驗標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1346—2011中，水泥凝結(jié)時間檢驗大致可以分解為四個主要過程：標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量試驗、成型裝模、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、凝結(jié)時間測定。其中，養(yǎng)護(hù)環(huán)境的影響已經(jīng)引起人們的足夠重視，而且當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱的制作也日趨先進(jìn)，養(yǎng)護(hù)環(huán)境控制基本趨于一致；當(dāng)前已經(jīng)統(tǒng)一使用標(biāo)準(zhǔn)維卡儀作為凝結(jié)時間的測定儀器，儀器操作引起的誤差對結(jié)果影響較小。

針對當(dāng)前水泥凝結(jié)時間測定離散性較大的現(xiàn)象，采取科學(xué)合理的分析思路，通過對不同的人員、不同的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、不同的試模裝模質(zhì)量、不同的操作時間等因素分別進(jìn)行試驗研究并比對分析。

2　試驗及結(jié)果分析

2.1儀器設(shè)備及試驗方法

試驗嚴(yán)格按照規(guī)范GB/T 1346-2011中所要求的操作進(jìn)行，所使用試驗儀器符合該規(guī)范要求并校準(zhǔn)合格，包括水泥凈漿攪拌機、標(biāo)準(zhǔn)維卡儀、截頂圓錐模、自動恒溫恒濕標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱等。

2.2試驗分析

通過兩名試驗人員比對試驗，在各種不同條件下測定的凝結(jié)時間數(shù)據(jù)如表1。

其中，用水量為根據(jù)水泥凝結(jié)時間檢驗標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1346—2011中標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量方法，經(jīng)試驗得出的用水量，即“5mm用水量”為試桿距離底板距離為5mm時的稠度用水量；“6mm用水量”為試桿距離底板距離為6mm時的稠度用水量；“7mm用水量”為試桿距離底板距離為7mm時的稠度用水量。

裝模質(zhì)量分為填實與未填實，填實按照標(biāo)準(zhǔn)試驗，即取適量水泥凈漿一次性將其裝入已置于玻璃地板上的試模中，漿體超過試模上端，用寬約25mm的直邊刀輕輕拍打超出試模部分的漿體5次以排除漿體中的孔隙，然后在試模上表面約三分之一處，略傾斜于試模分別向外輕輕鋸掉多余凈漿，再從試模邊沿輕抹頂部一次，使凈漿表面光滑。未填實則為取適量水泥凈漿一次性將其裝入已置于玻璃地板上的試模中，漿體超過試模上端，用寬約25mm的直邊刀在試模上表面約三分之一處，略傾斜于試模分別向外輕輕鋸掉多余凈漿，再從試模邊沿輕抹頂部一次，使凈漿表面光滑。

快速為從加水到開始放進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱進(jìn)行養(yǎng)護(hù)之間的操作時間控制在8min以內(nèi)完成，慢速則為從加水到放進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱進(jìn)行養(yǎng)護(hù)之間的操作時間為8～15min之間。A水泥和B水泥為不同品牌的相同標(biāo)號的P.O 42.5普通硅酸鹽水泥。

由表1數(shù)據(jù)，通過控制變量法進(jìn)行比對分析，可以看出：

（1）由試驗員A在用水量不同的條件下，距底板6mm用水量時水泥的凝結(jié)時間最長，且較距離底板5mm用水量下的凝結(jié)時間及7mm用水量下的凝結(jié)時間長約15min。數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出中間高、兩邊低的曲線，說明使用不同的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量對于水泥的凝結(jié)時間的試驗結(jié)果有一定的影響，在距底板6mm用水量時水泥的凝結(jié)時間最長，而在距離底板5mm用水量下的凝結(jié)時間及7mm用水量下的凝結(jié)時間則相對比較短。

（2）當(dāng)以裝模質(zhì)量作為研究對象時，以同一條件、兩組不同裝模質(zhì)量的凝結(jié)時間的差作為凝結(jié)時間差進(jìn)行比較，由表2可知，大部分初凝時間差在-21min至19min之間波動，終凝時間差在-35min至24min之間波動，且均值為0。說明在不同的裝模質(zhì)量下，水泥凝結(jié)時間的試驗結(jié)果將會變得不穩(wěn)定，試驗數(shù)據(jù)波動幅度較大，但沒有明顯的規(guī)律。

表2　不同裝模質(zhì)量下的凝結(jié)時間差（單位：min）

（3）當(dāng)以操作時間作為研究對象時，以同一條件下的兩組不同操作速度下的凝結(jié)時間的差作為凝結(jié)時間差，可以得到表3中的數(shù)據(jù)。由表3中的數(shù)據(jù)可知，在不同的條件下，除極少數(shù)異常數(shù)據(jù)外，其他大部分的凝結(jié)時間差在一個較小的區(qū)間內(nèi)波動，且總的均值比較小，為-3min。可見操作時間的長短對于水泥凝結(jié)時間的測定影響不大。

（4）當(dāng)以不同試驗員作為研究對象時，以同一條件下的兩組不同實驗人員操作所測的凝結(jié)時間的差作為凝結(jié)時間差，即可得到表4。由表4數(shù)據(jù)可知，不同的試驗員操作結(jié)果有較大的差距，不同試驗員所測出的凝結(jié)時間相比有較大幅度的波動且平均值比較大，為36min，比標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、裝模質(zhì)量、操作時間的影響要大得多，可見在水泥凝結(jié)時間的影響因素標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、裝模質(zhì)量、操作時間中，不同試驗員的操作習(xí)慣、操作手法、試驗技巧等的不一致是影響水泥凝結(jié)時間試驗結(jié)果的主要因素。

表3　不同操作速度下的凝結(jié)時間差（單位：min）

表4　不同試驗員操作下的凝結(jié)時間差（單位：min）

3　結(jié)論

（1）標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量對水泥凝結(jié)時間試驗結(jié)果有較大影響，在距離底板6mm的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量下水泥的凝結(jié)時間最長，在距離底板5mm的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量下水泥的凝結(jié)時間和距離底板7mm的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量下水泥的凝結(jié)時間相對較短。

（2）裝模質(zhì)量對于水泥凝結(jié)時間的試驗結(jié)果有一定影響，會對水泥凝結(jié)時間的試驗結(jié)果產(chǎn)生一定幅度的波動，但沒有明顯規(guī)律。

（3）操作時間的長短對于水泥凝結(jié)時間的影響比較小，試驗結(jié)果在小范圍內(nèi)波動，影響不大。

（4）影響水泥凝結(jié)時間測定最主要的因素為人為操作的差別，不同試驗人員對于同一條件下的相同水泥所試驗的凝結(jié)時間的結(jié)果有著較大的差別，是水泥凝結(jié)時間試驗結(jié)果產(chǎn)生較大離散性的主要原因。

［1］ 崔世文.淺析水泥凝結(jié)時間檢驗中的影響因素［J］.水泥工程，2014（5）：74-75.

［2］ 崔世文，司徒漫生，謝麗麗，等.成型操作對水泥凝結(jié)時間檢驗結(jié)果影響的試驗［J］.水泥，2013（8）.

［3］ 于智勇.水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間的測定與課程實訓(xùn)教學(xué)方法探討［J］.化工管理，2014（4）：100-101.

Analysis on Influencing Factors of Cement Setting Time Measurement

ZHENG Wei-bing，LIANG Rui-biao，LIANG Zheng-yi
（CCCC WuHan Harbour Engineering Design And Research Co.，Ltd.，Wuhan 430040，China）

Cement setting time has a large influence on the construction of cement concrete.Short initial setting time influences the transportation and pouring of concrete mix and long final setting time influences the construction progress of concrete work.How to correctly obtain suitable cement setting time has an important guiding significance for constructional engineering.Through studying cement setting time measurement under different conditions，main factors of error produced by cement setting time measurement are analyzed according to influencing degree in the matter of operation skills of different personnel，water consumption of normal consistency，molding die-filling quality，length of operation time and so on.

Cement；Setting time；Different conditions；Error measurement；Influencing degree

U414.1+8

A

1673-6052（2016）03-0044-03

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.014