试验方法对铁路喷射混凝土用液体速凝剂检验的影响

王军伟

(中国铁道科学研究院集团有限公司 标准计量研究所，北京 100081)

速凝剂因具备使混凝土或水泥净浆等迅速凝结硬化的性能，广泛应用于铁路、公路、城市轨道交通等领域。随着湿喷法在铁路喷射混凝土施工中的广泛应用，液体速凝剂用量也随之增大。由于液体速凝剂合成体系较多，其物理化学性能差异大，采用JC 477—2005《喷射混凝土用速凝剂》检验时存在重复性差、检验结果无法客观反映施工现场实际情况等问题[1-2]。GB/T 35159—2017《喷射混凝土用速凝剂》于2018年11月1日正式实施，与JC 477—2005相比，在速凝剂产品类别划分、净浆和砂浆性能试验方法、匀质性指标等方面均有修订[3]。本文将标准修订的主要内容进行汇总与对比，选用6种不同类别液体速凝剂进行试验研究，探讨GB/T 35159—2017实施后对铁路喷射混凝土用液体速凝剂检验带来的影响，供速凝剂使用单位与生产企业参考。

1 不同标准中试验方法与检验项目的对比

1.1 速凝剂产品类别划分

GB/T 35159—2017 除了按照产品形态分为粉状速凝剂和液体速凝剂外，还按照碱含量、固体物质在液体速凝剂中的分散状态进行分类，涵盖范围更广，也更加明确。新旧标准中速凝剂产品分类见表1。

表1 新旧标准中速凝剂产品分类

收稿日期：2018-11-30；修回日期：2019-05-16

基金项目：中铁检验认证中心有限公司基金(BJ2018S31)

作者简介：王军伟(1978— )，男，助理研究员，硕士。

E-mail:wjwei3578@163.com

1.2 掺速凝剂净浆及砂浆性能试验方法对比

GB/T 35159—2017中在速凝剂掺量、净浆配比、搅拌方式和添加方式4方面均有较大改动，具体试验方法对比见表2。

表2 新旧标准掺速凝剂净浆及砂浆性能试验方法对比

1.3 匀质性检验项目对比

与JC 477—2005相比，GB/T 35159—2017对速凝剂的氯离子含量、碱含量均给出了具体控制值，并增加了液体速凝剂稳定性检验项目，新标准提高了速凝剂匀质性检验项目的指标。

1.4 掺速凝剂净浆与砂浆性能检验项目对比

GB/T 35159—2017中掺速凝剂净浆与砂浆性能检验项目，其指标按无碱速凝剂与有碱速凝剂分别进行规定。GB/T 35159—2017中掺速凝剂净浆性能检验项目指标与JC 477—2005中合格品要求相同；砂浆性能检验项目指标相对JC 477—2005有所提高，并增加了90 d抗压强度保留率。

2 试验方案与方法

2.1 试验方案

选用6种不同类别液体速凝剂，样品A，D，E为无碱液体速凝剂，样品B，C，F为有碱液体速凝剂。为了尽量减少水泥品种、实验室环境和人为因素对检验结果的影响，选择同一批基准水泥，在同一实验室由相同试验人员对样品进行检验，对比2个标准对速凝剂检验的影响。

2.2 试验方法

参照GB/T 35159—2017中的要求：无碱液体速凝剂的掺量均为6%，有碱液体速凝剂的掺量均为5%。试验前检验液体速凝剂含固量，然后分别依据JC 477—2005和GB/T 35159—2017中规定的试验方法对掺液体速凝剂净浆及砂浆性能进行检验。

3 检验结果及分析

3.1 不同标准对掺液体速凝剂净浆凝结时间的影响

分别依据JC 477—2005与GB/T 35159—2017中规定的试验方法平行检验4次凝结时间。初凝时间检验结果见表3和表4，终凝时间检验结果见表5和表6。

表3 依据JC 477—2005检验的初凝时间

表4 依据GB/T 35159—2017检验的初凝时间

表5 依据JC 477—2005检验的终凝时间

表6 依据GB/T 35159—2017检验的终凝时间

对比表3—表6可以看出：依据 JC 477—2005 检验，其检验结果的极差与标准方差均大于依据GB/T 35159—2017检验的数值，说明依据JC 477—2005检验凝结时间时，数据离散强。依据GB/T 35159—2017检验净浆性能时，因净浆用水量减少，水胶比降低，净浆凝结时间有所缩短。

GB/T 35159—2017采用净浆搅拌机搅拌，人为因素影响小，在机械搅拌条件下液体速凝剂能够在净浆中充分分散，检验结果重复性好。与JC 477—2005相比，GB/T 35159—2017还缩短了净浆搅拌时间，要求先慢搅5 s，再高速搅拌15 s，共搅拌20 s。

从速凝剂作用机理来看，液体速凝剂可缩短铝酸三钙诱导期时间，水化初期生成针柱状水化硅酸钙晶体和钙矾石晶体，这些晶体迅速成核长大，相互交叉连生从而形成网状结构，使水泥净浆迅速初凝，其后水化产物继续填充水泥颗粒间的空隙，使水泥净浆迅速终凝。铝酸三钙的反应活性很高，与水接触后通常在20～30 s就会有钙矾石生成[4-8]。搅拌时间延长后，会打散水泥水化形成的网状结构，从而延长了水泥净浆凝结时间[9-12]。因此，依据GB/T 35159—2017检验掺液体速凝剂凝结时间，6个样品检验结果均低于依据JC 477—2005检验的结果。

3.2 不同标准对掺液体速凝剂砂浆性能的影响

依据GB/T 35159—2017和JC 477—2005检验掺6种液体速凝剂砂浆性能，检验结果见表7与表8。

表7 依据JC 477—2005检验的砂浆性能检验结果

表8 依据GB/T 35159—2017检验的砂浆性能检验结果

从表7和表8可以看出,与JC 477—2005相比，6个 样品依据GB/T 35159—2017检验砂浆性能，检验结果均有不同程度提高，但依照不同标准对检验结果进行判定，所得结论不同。例如：样品A为无碱液体速凝剂,GB/T 35159—2017中要求28 d抗压强度比不小于90%[3],28 d抗压强度比检验结果为84%，只能判定为不合格；JC 477—2005中要求一等品28 d抗压强度比不小于75%[1]，28 d抗压强度比检验结果为80%，判定为一等品。样品F为有碱液体速凝剂，GB/T 35159—2017中要求28 d抗压强度比不小于70%[3]，28 d抗压强度比检验结果为73%，判定为合格；JC 477—2005中要求合格品28 d抗压强度比不小于70%，28 d抗压强度比检验结果为68%，判定为不合格。

对于无碱液体速凝剂，GB/T 35159—2017提高了28 d抗压强度比指标，依据GB/T 35159—2017进行判定，检验结果合格率会降低。对于有碱液体速凝剂，GB/T 35159—2017中28 d抗压强度比指标与JC 477—2005中合格品要求相同，依据GB/T 35159—2017进行判定，检验结果合格率会升高。

4 结论

1)GB/T 35159—2017对速凝剂的氯离子含量、碱含量均给出具体控制值，增加了90 d抗压强度保留率。与JC 477—2005相比，GB/T 35159—2017提高了后期强度损失、有害物质含量的指标。

2)GB/T 35159—2017采用注射器添加液体速凝剂，并对搅拌方式进行了详细规定，使得液体速凝剂能够更好地在水泥净浆和砂浆中分散，减少人为因素的影响，液体速凝剂检验重复性要优于JC 477—2005。

3)因GB/T 35159—2017采用机械搅拌，掺液体速凝剂净浆水胶比减小，净浆性能检验结果小于依据JC 477—2005检验的结果。

4)依据GB/T 35159—2017检验与判定，无碱液体速凝剂检验结果合格率会降低，有碱液体速凝剂检验结果合格率会升高。