速凝劑凝結(jié)時(shí)間和抗壓強(qiáng)度測(cè)定方法

馬濤，施武，周豪，吳文祥

（江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，江蘇 南京 210028）

1 速凝劑檢測(cè)過(guò)程中存在的問(wèn)題

（1）拌和時(shí)間難以控制。在現(xiàn)行的速凝劑檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中，均要求檢測(cè)人員在加入拌和水或液體速凝劑自動(dòng)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(dòng)數(shù)次、刮去多余的凈漿、抹平表面等一系列操作，這在試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中很難控制，如果其中有一個(gè)過(guò)程沒(méi)有順利完成，試驗(yàn)必須重新開(kāi)展。

（2）待檢速凝劑無(wú)足夠操作時(shí)間。依據(jù)現(xiàn)行的建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC 477—2005《噴射混凝土用速凝劑》給出的速凝劑凝結(jié)時(shí)間上限要求，一等品的初凝時(shí)間不大于3 min。隨著速凝劑的深入研究及應(yīng)用，已有部分速凝劑初凝時(shí)間在2 min以?xún)?nèi)。在實(shí)際檢測(cè)工作中，有一部分速凝劑在攪拌過(guò)程中就會(huì)失去流動(dòng)性產(chǎn)生凝結(jié)，無(wú)法進(jìn)行下一步檢測(cè)和試件成型。由于標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有對(duì)速凝劑的凝結(jié)時(shí)間進(jìn)行下限規(guī)定，只限定了攪拌時(shí)間，在遇到凝結(jié)時(shí)間小于2 min的樣品時(shí)，不能滿(mǎn)足檢測(cè)的操作時(shí)間。

（3）漿體的擾動(dòng)會(huì)影響速凝劑效果。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果將剛失去流動(dòng)性的摻有速凝劑的凈漿放在手中重新揉搓，漿體會(huì)重新獲得流動(dòng)性，再靜置此凈漿，已經(jīng)達(dá)不到速凝的效果。這說(shuō)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(yīng)用，發(fā)現(xiàn)速凝劑在試驗(yàn)檢測(cè)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(huì)受到擾動(dòng)。

2 試驗(yàn)方案

2.1 試驗(yàn)方法

方法A-標(biāo)準(zhǔn)方法：依據(jù)JC 477—2005《噴射混凝土用速凝劑》的凝結(jié)時(shí)間和抗壓強(qiáng)度檢測(cè)方法[1]。

方法B-無(wú)擾動(dòng)試驗(yàn)方法：攪拌鍋符合JC/T 729—2005《水泥凈漿攪拌機(jī)》的規(guī)定，配有直徑約60 mm拌合用勺子。凝結(jié)時(shí)間測(cè)定裝置采用配套測(cè)試儀器，能完成均勻攪拌。攪拌結(jié)束后，在漿體失去流動(dòng)度前，將漿體表面通過(guò)輕微振動(dòng)攪拌鍋等措施使其平整光滑，然后利用新型凝結(jié)時(shí)間測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)試。此裝置與攪拌鍋配套使用，整個(gè)滑動(dòng)部分為（300±1）g，配有符合GB/T 1346—2011《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》的初凝試針，且能水平架在攪拌鍋上，桿上有刻度，可滿(mǎn)足上下左右調(diào)節(jié)，可調(diào)整至指針接觸漿體表面時(shí)，固定滑桿然后松開(kāi)固定螺絲，使滑桿自由下沉。初凝試針下沉（36±1）mm時(shí)視為初凝，試針下沉小于0.5 mm時(shí)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(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》中的行星式膠砂攪拌機(jī)攪拌，根據(jù)凝結(jié)速度控制攪拌時(shí)間，縮短速凝劑介入后的攪拌時(shí)間，保證在膠砂失去流動(dòng)度之前澆筑成型，輕輕顛動(dòng)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(dòng)度，避免二次振動(dòng)和擾動(dòng)，小心切掉多余膠砂、修平表面。

以上兩種測(cè)試方法的主要差異在于方法B始終保持在漿體失去流動(dòng)度前一次性成型。

2.2 對(duì)比試驗(yàn)

2.2.1 原材料

水泥：基準(zhǔn)水泥P·Ⅰ42.5，符合GB 8076—2008《混凝土外加劑》標(biāo)準(zhǔn)中附錄A的規(guī)定；砂：中國(guó)ISO標(biāo)準(zhǔn)砂，符合GB/T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》中的規(guī)定；水：自來(lái)水；速凝劑：選用依據(jù)JC 477—2005《噴射混凝土用速凝劑》測(cè)定，初凝時(shí)間分別為2 min、1.5 min和1.2 min。

2.2.2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 試驗(yàn)及結(jié)果

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 凝結(jié)時(shí)間的差異

依據(jù)JC 477—2005《噴射混凝土用速凝劑》標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法選用的三種不同凝結(jié)時(shí)間的速凝劑，方法B測(cè)得的初凝和終凝時(shí)間均有所縮短，初凝時(shí)間分別提前了8%、11%和27%，終凝時(shí)間分別提前了16%、19%和23%。以方法A測(cè)得的初凝時(shí)間為橫坐標(biāo)，以方法B相對(duì)于方法A的提前量為縱坐標(biāo)，得到趨勢(shì)圖1。

圖1 凝結(jié)時(shí)間比較

從圖1可以看出，初凝、終凝時(shí)間隨著方法A測(cè)得的凝結(jié)時(shí)間的減少，方法B提前的程度增大；初凝時(shí)間1.5 min是趨勢(shì)拐點(diǎn)，小于1.5 min時(shí)，方法B相對(duì)于方法A測(cè)得的初凝提前量會(huì)大幅增加。原因是人工裝模振實(shí)后，原本快速水化得到的框架結(jié)構(gòu)遭到了擾動(dòng)破壞，需重新水化形成，導(dǎo)致方法A測(cè)得的凝結(jié)時(shí)間比方法B長(zhǎng)。

3.2 抗壓強(qiáng)度的差異

一方面，方法B測(cè)得的1 d抗壓強(qiáng)度相對(duì)于方法A分別提高了10%、11%和17%；28 d抗壓強(qiáng)度分別提高了8%、13%和29%。以方法A測(cè)得的初凝時(shí)間作橫坐標(biāo)，以方法B相對(duì)于方法A的抗壓強(qiáng)度增加量為縱坐標(biāo)，得到趨勢(shì)圖2。從圖2可以看出，趨勢(shì)拐點(diǎn)在初凝時(shí)間1.5 min，當(dāng)初凝時(shí)間在1.5～2.5 min時(shí)，方法B測(cè)得的抗壓強(qiáng)度比方法A提高約10%，當(dāng)初凝時(shí)間小于1.5 min時(shí)，抗壓強(qiáng)度大幅增加。

圖2 抗壓強(qiáng)度比較

另一方面，方法A的最大值和最小值1 d抗壓強(qiáng)度相差15%，28 d抗壓強(qiáng)度相差20%，方法B的最大值與最小值1 d抗壓強(qiáng)度相差10%，28 d抗壓強(qiáng)度相差7%。兩種方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度與凝結(jié)時(shí)間的關(guān)系見(jiàn)圖3。

圖3 兩種方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度與凝結(jié)時(shí)間關(guān)系

從圖3可以看出，方法B測(cè)得的強(qiáng)度曲線(xiàn)與初凝時(shí)間呈近似線(xiàn)性關(guān)系，這說(shuō)明方法B測(cè)得的強(qiáng)度結(jié)果僅受初凝時(shí)間的影響。而方法A測(cè)得的強(qiáng)度在初凝時(shí)間小于1.5 min時(shí)出現(xiàn)了明顯向下的拐點(diǎn)，說(shuō)明抗壓強(qiáng)度不僅受凝結(jié)時(shí)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(jiàn)方法B得到的強(qiáng)度結(jié)果更為穩(wěn)定。原因是強(qiáng)度試件制作過(guò)程中，方法A由于受攪拌時(shí)間的限制，在膠砂已經(jīng)失去流動(dòng)度后，仍要繼續(xù)完成裝模、振實(shí)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(méi)有及時(shí)結(jié)合填補(bǔ)破壞產(chǎn)生的空隙，塊與塊之間很難恢復(fù)緊密結(jié)合的狀態(tài)，導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度大幅下降。

4 結(jié)論

（1）速凝劑凝結(jié)時(shí)間越短，有無(wú)擾動(dòng)對(duì)凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定結(jié)果影響越大。無(wú)擾動(dòng)試驗(yàn)方法測(cè)得的凝結(jié)時(shí)間值比標(biāo)準(zhǔn)方法短，當(dāng)速凝劑的初凝時(shí)間小于1.5 min時(shí)，前者測(cè)得的凝結(jié)時(shí)間值大幅縮短。

（2）速凝劑初凝時(shí)間在1.5～2.5 min時(shí)，無(wú)擾動(dòng)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)方法提高約10%，當(dāng)初凝時(shí)間小于1.5 min時(shí)，抗壓強(qiáng)度大幅增加。

（3）無(wú)擾動(dòng)試驗(yàn)方法得到的1 d抗壓強(qiáng)度結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)方法高出10%以上，28 d抗壓強(qiáng)度高出8%以上；橫向比較，當(dāng)初凝時(shí)間小于2 min時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)方法得到的強(qiáng)度結(jié)果與凝結(jié)時(shí)間呈線(xiàn)性關(guān)系。

（4）無(wú)擾動(dòng)檢測(cè)方法因?yàn)闆](méi)有二次擾動(dòng)，更接近工程使用情況，建議采用方法B測(cè)定凝結(jié)時(shí)間不大于1.5 min的速凝劑。

（5）建議在速凝劑的檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制操作時(shí)間，試驗(yàn)過(guò)程中未滿(mǎn)足時(shí)間要求的，應(yīng)重新拌和樣品進(jìn)行試驗(yàn)。

（6）在攪拌過(guò)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(wú)擾動(dòng)試驗(yàn)方法，縮短攪拌時(shí)間、一次性澆筑成型。