試驗方法對鐵路噴射混凝土用液體速凝劑檢驗的影響

王軍偉

(中國鐵道科學研究院集團有限公司 標準計量研究所，北京 100081)

速凝劑因具備使混凝土或水泥凈漿等迅速凝結硬化的性能，廣泛應用于鐵路、公路、城市軌道交通等領域。隨著濕噴法在鐵路噴射混凝土施工中的廣泛應用，液體速凝劑用量也隨之增大。由于液體速凝劑合成體系較多，其物理化學性能差異大，采用JC 477—2005《噴射混凝土用速凝劑》檢驗時存在重復性差、檢驗結果無法客觀反映施工現場實際情況等問題[1-2]。GB/T 35159—2017《噴射混凝土用速凝劑》于2018年11月1日正式實施，與JC 477—2005相比，在速凝劑產品類別劃分、凈漿和砂漿性能試驗方法、勻質性指標等方面均有修訂[3]。本文將標準修訂的主要內容進行匯總與對比，選用6種不同類別液體速凝劑進行試驗研究，探討GB/T 35159—2017實施后對鐵路噴射混凝土用液體速凝劑檢驗帶來的影響，供速凝劑使用單位與生產企業參考。

1 不同標準中試驗方法與檢驗項目的對比

1.1 速凝劑產品類別劃分

GB/T 35159—2017 除了按照產品形態分為粉狀速凝劑和液體速凝劑外，還按照堿含量、固體物質在液體速凝劑中的分散狀態進行分類，涵蓋范圍更廣，也更加明確。新舊標準中速凝劑產品分類見表1。

表1 新舊標準中速凝劑產品分類

收稿日期：2018-11-30；修回日期：2019-05-16

基金項目：中鐵檢驗認證中心有限公司基金(BJ2018S31)

作者簡介：王軍偉(1978— )，男，助理研究員，碩士。

E-mail:wjwei3578@163.com

1.2 摻速凝劑凈漿及砂漿性能試驗方法對比

GB/T 35159—2017中在速凝劑摻量、凈漿配比、攪拌方式和添加方式4方面均有較大改動，具體試驗方法對比見表2。

表2 新舊標準摻速凝劑凈漿及砂漿性能試驗方法對比

1.3 勻質性檢驗項目對比

與JC 477—2005相比，GB/T 35159—2017對速凝劑的氯離子含量、堿含量均給出了具體控制值，并增加了液體速凝劑穩定性檢驗項目，新標準提高了速凝劑勻質性檢驗項目的指標。

1.4 摻速凝劑凈漿與砂漿性能檢驗項目對比

GB/T 35159—2017中摻速凝劑凈漿與砂漿性能檢驗項目，其指標按無堿速凝劑與有堿速凝劑分別進行規定。GB/T 35159—2017中摻速凝劑凈漿性能檢驗項目指標與JC 477—2005中合格品要求相同；砂漿性能檢驗項目指標相對JC 477—2005有所提高，并增加了90 d抗壓強度保留率。

2 試驗方案與方法

2.1 試驗方案

選用6種不同類別液體速凝劑，樣品A，D，E為無堿液體速凝劑，樣品B，C，F為有堿液體速凝劑。為了盡量減少水泥品種、實驗室環境和人為因素對檢驗結果的影響，選擇同一批基準水泥，在同一實驗室由相同試驗人員對樣品進行檢驗，對比2個標準對速凝劑檢驗的影響。

2.2 試驗方法

參照GB/T 35159—2017中的要求：無堿液體速凝劑的摻量均為6%，有堿液體速凝劑的摻量均為5%。試驗前檢驗液體速凝劑含固量，然后分別依據JC 477—2005和GB/T 35159—2017中規定的試驗方法對摻液體速凝劑凈漿及砂漿性能進行檢驗。

3 檢驗結果及分析

3.1 不同標準對摻液體速凝劑凈漿凝結時間的影響

分別依據JC 477—2005與GB/T 35159—2017中規定的試驗方法平行檢驗4次凝結時間。初凝時間檢驗結果見表3和表4，終凝時間檢驗結果見表5和表6。

表3 依據JC 477—2005檢驗的初凝時間

表4 依據GB/T 35159—2017檢驗的初凝時間

表5 依據JC 477—2005檢驗的終凝時間

表6 依據GB/T 35159—2017檢驗的終凝時間

對比表3—表6可以看出：依據 JC 477—2005 檢驗，其檢驗結果的極差與標準方差均大于依據GB/T 35159—2017檢驗的數值，說明依據JC 477—2005檢驗凝結時間時，數據離散強。依據GB/T 35159—2017檢驗凈漿性能時，因凈漿用水量減少，水膠比降低，凈漿凝結時間有所縮短。

GB/T 35159—2017采用凈漿攪拌機攪拌，人為因素影響小，在機械攪拌條件下液體速凝劑能夠在凈漿中充分分散，檢驗結果重復性好。與JC 477—2005相比，GB/T 35159—2017還縮短了凈漿攪拌時間，要求先慢攪5 s，再高速攪拌15 s，共攪拌20 s。

從速凝劑作用機理來看，液體速凝劑可縮短鋁酸三鈣誘導期時間，水化初期生成針柱狀水化硅酸鈣晶體和鈣礬石晶體，這些晶體迅速成核長大，相互交叉連生從而形成網狀結構，使水泥凈漿迅速初凝，其后水化產物繼續填充水泥顆粒間的空隙，使水泥凈漿迅速終凝。鋁酸三鈣的反應活性很高，與水接觸后通常在20～30 s就會有鈣礬石生成[4-8]。攪拌時間延長后，會打散水泥水化形成的網狀結構，從而延長了水泥凈漿凝結時間[9-12]。因此，依據GB/T 35159—2017檢驗摻液體速凝劑凝結時間，6個樣品檢驗結果均低于依據JC 477—2005檢驗的結果。

3.2 不同標準對摻液體速凝劑砂漿性能的影響

依據GB/T 35159—2017和JC 477—2005檢驗摻6種液體速凝劑砂漿性能，檢驗結果見表7與表8。

表7 依據JC 477—2005檢驗的砂漿性能檢驗結果

表8 依據GB/T 35159—2017檢驗的砂漿性能檢驗結果

從表7和表8可以看出,與JC 477—2005相比，6個 樣品依據GB/T 35159—2017檢驗砂漿性能，檢驗結果均有不同程度提高，但依照不同標準對檢驗結果進行判定，所得結論不同。例如：樣品A為無堿液體速凝劑,GB/T 35159—2017中要求28 d抗壓強度比不小于90%[3],28 d抗壓強度比檢驗結果為84%，只能判定為不合格；JC 477—2005中要求一等品28 d抗壓強度比不小于75%[1]，28 d抗壓強度比檢驗結果為80%，判定為一等品。樣品F為有堿液體速凝劑，GB/T 35159—2017中要求28 d抗壓強度比不小于70%[3]，28 d抗壓強度比檢驗結果為73%，判定為合格；JC 477—2005中要求合格品28 d抗壓強度比不小于70%，28 d抗壓強度比檢驗結果為68%，判定為不合格。

對于無堿液體速凝劑，GB/T 35159—2017提高了28 d抗壓強度比指標，依據GB/T 35159—2017進行判定，檢驗結果合格率會降低。對于有堿液體速凝劑，GB/T 35159—2017中28 d抗壓強度比指標與JC 477—2005中合格品要求相同，依據GB/T 35159—2017進行判定，檢驗結果合格率會升高。

4 結論

1)GB/T 35159—2017對速凝劑的氯離子含量、堿含量均給出具體控制值，增加了90 d抗壓強度保留率。與JC 477—2005相比，GB/T 35159—2017提高了后期強度損失、有害物質含量的指標。

2)GB/T 35159—2017采用注射器添加液體速凝劑，并對攪拌方式進行了詳細規定，使得液體速凝劑能夠更好地在水泥凈漿和砂漿中分散，減少人為因素的影響，液體速凝劑檢驗重復性要優于JC 477—2005。

3)因GB/T 35159—2017采用機械攪拌，摻液體速凝劑凈漿水膠比減小，凈漿性能檢驗結果小于依據JC 477—2005檢驗的結果。

4)依據GB/T 35159—2017檢驗與判定，無堿液體速凝劑檢驗結果合格率會降低，有堿液體速凝劑檢驗結果合格率會升高。