液体速凝剂在试验检测中的案例分析

【摘要】速凝剂是一种重要的混凝土外加剂，近年来在岩土工程、地下隧道工程、边坡加固、结构补强等得到广泛的应用，本文分析了液体速凝剂在试验检测中存在的问题，论述了根据其不同特点在检测中的运用。

【关键词】凝结时间;1d抗压强度;搅拌时间;适应性

速凝剂有粉状速凝剂和液体速凝剂，我国早期多以铝氧熟料和纯碱为基础的粉状速凝剂为主，近两年来，这种速凝剂因其含碱高及其致使混凝土后期强度损失的缺点应用越来越少，而低碱或无碱的液体速凝剂得到越来越广泛应用。下面以液体速凝剂为例，结合本人在试验检测工作中的经验，对存在问题进行分析并提出一些建议。

1、试验方法及存在问题

试验方法是JC 477-2005《喷射混凝土用速凝剂》，由于该试验方法对具体的操作过程相对简单，对搅拌时间和搅拌方式未作具体的规定，例如在凝结时间和强度试验中，搅拌时间是一个范围值，凝结时间的搅拌时间是25s-30s，强度的搅拌时间是40s-50s;速凝剂与水泥浆搅拌不均匀会影响其试验结果，究竟搅拌多少时间才能够搅拌均匀？凝结时间的搅拌方式是机械搅拌还是人工搅拌？这些在标准中没有规定一个具体操作指引，所以不同试验人员因对标准有不同的理解而有不同的操作方式，这样会造成同一个样品试验结果的重复性差不符合要求，试验无效无法对试验样品进行评定。

2、试验探究与结果分析

为了解决检测工作中存在的问题，本人通过以下试验进行分析。

2.1不同搅拌时间及搅拌方式对凝结时间的影响（图1）

通过上表数据可见，同一样品不同搅拌时间和操作方式会有不同的结果;刚开始以为是试体内部某部位存在空隙或是水泥漿与速凝剂搅拌不均匀所致，于是按快速搅拌方式搅拌30s，结果上述问题仍然存在，凝结时间反而延长了，超出了标准的要求。后来查阅了相关资料了解了液体速凝剂的凝结机理是：液体速凝剂的主要成分是铝酸钠、碳酸钠和适量的增强剂，速凝剂掺入水泥浆后，速凝剂各组分之间以及这些组分与水泥中石膏之间发生化学反应，迅速生成微细针状的钙钒石及中间产物次生石膏。这些新增晶体的增长、发展，在水泥颗粒之间交叉生成网络状结构，从而呈现出速凝和早强效果。如果这些网络状结构一旦被破坏，即会降低速凝效果，使凝结时间延长。所以快速搅拌和过长的搅拌时间足以将这些生成的网状结构破坏，从而造成两次重复性试验不符合要求，甚至不合格。为了再次验证上述理论，将搅拌时间定得再短一些，以20s分别对样品A和B进行试验，结果惊人地符合标准一等品的要求;由此可见，影响凝结时间的长短，出现重复性试验差不符合要求而试验无效的问题不是速凝剂与水泥浆搅拌不均匀所致，而是搅拌时间起了关键性作用。

2.2不同搅拌时间对1d抗压强度的影响（图2）

同样，根据速凝剂的凝结机理，在成型强度试块时搅拌时间也十分关键。凝结时间非常短（能达到一等品要求，如样品B）的样品，说明速凝剂与水泥浆反应速度非常快，如搅拌时间定在标准要求高限或以上的，1d抗压强度值只有0.8-1.2 MPa之间，搅拌时间过长足以把这些促成早强的网状结构物完全破坏掉。同样，为了验证搅拌时间对1d抗压强度的影响，对样品B、C分别进行了50s、40s和20s的对比试验，试验结果表明，合格品因搅拌时间的延长成为了不合格品，缩短搅拌时间结果达到一等品的要求;由此可见，影响凝结时间和1d抗压强度值的因素主要是搅拌时间。

2.3不同水泥对速凝剂的影响

我们试验用的水泥是符合GB 8076标准中附录A的规定基准水泥，是检验混凝土外加剂性能的专用水泥，型号为P.I硅酸盐水泥，强度等级42.5，基准水泥必须由经中国建材联合会混凝土外加剂分会与有关单位共同确认具备生产条件的工厂供给。而施工现场所用水泥不一定是基准水泥，由于每种速凝剂的成分比例不尽相同，而不同水泥由于其矿物组成和混合材种类和掺量不同，与之混合也会有不同的结果，因而速凝剂与水泥存在适应性的问。下面以不同品种水泥进行对比试验。（图3）

结果表明，我们在试验使用的基准水泥，有时会出现与速凝剂不适应导致不合格的情况，而用委托方提供施工现场的水泥反而会合格;基于速凝剂与不同水泥有适应性的问题，我们在检测工作中，首选采用标准要求的基准水泥进行检测，同时建议送检委托方提供一份施工现场所用水泥，这样检验的结果能更好反映速凝剂在施工现场施工的真实情况。

3、结论与探讨

基于不同速凝剂有其不同的产品特性，凝结时间的快慢、强度值的高低，试验过程中搅拌时间、搅拌方式、与所使用水泥的适应性、掺量等都起了决定性作用;这也许是标准没有对其指定一个具体操作指引的原因吧。本人在日常工作中通过大量的实践试验得出一些规律：根据样品在试验过程呈现的状态特性来决定搅拌时间;（1）速凝剂加入水泥浆搅拌时立即发生剧烈反应，水泥浆体凝结速度非常快，对于这种速凝剂的搅拌时间不宜过长，宜取标准低限，避免过长的搅拌时间将其早期强度的网状结构破坏而致使1天强度值降低。（2）凝结速度稍慢（初凝时间在3-5min之间），这种速凝剂加入水泥浆随着与水泥浆混合均匀逐渐开始反应，这种搅拌时间可取中值偏高限。由于不同生产单位生产的速凝剂的性能差异很大，对于一个速凝剂如何确定其搅拌时间而又不偏离标准的操作，并更能贴近工程实际需要，因此在试验检测中绝不能墨守成规，在标准的规定值范围内需做到灵活运用。

参考文献：

[1]JC/T477-2005[S]

[2]林小涛.液体速凝剂凝结时间试验及探讨[J].铁道标准设计，2005（3）

[3]田培.《混凝土外加剂手册》[M].化学工业出版社，2015

作者简介：

李彩丝，广州市建筑材料工业研究所有限公司，广东广州。