湿拌砂浆保塑时间的设计与确定方法的研究

王凯翀 林建辉

（广东省建筑材料研究院有限公司）

0 引言

近年来，随着各地限制和禁止使用现场搅拌砂浆工作的进一步开展，由专业生产厂生产的预拌砂浆得到了大力的推广。其中湿拌砂浆因其使用方便，专业化程度高，在工程中应用逐渐增多。

湿拌砂浆是指由水泥、细骨料、矿物掺合料、外加剂、添加剂和水，按一定比例，在专业生产厂经计量、搅拌后，运至使用地点，并在规定时间内使用的拌合物[1]。这里所指的规定的时间，一般用保塑时间来衡量。

GB/T 25181-2010《预拌砂浆》[2]中，使用者只能以凝结时间作为反映湿拌砂浆可操作时间的参考指标。从多年实施情况来看，湿拌砂浆的凝结时间指标并不能很好地指导生产企业和施工单位管理湿拌砂浆的运输时间和施工可操作时间。很显然，这一可操作时间在凝结时间之前。GB/T 25181-2019 中明确了湿拌砂浆保塑时间的要求。保塑时间具体指：湿拌砂浆自加水搅拌后，在标准存放条件下密闭储存，至工作性能仍能满足施工要求的时间。

但对于新规定的保塑时间指标，生产厂家并无太多参考数据，现有数据多为以前使用的凝结时间指标。本试验通过研究设计和确定保塑时间的方法，并分析保塑时间与砂浆性能的关系，为湿拌砂浆的生产和使用提供参考。

1 凝结时间与保塑时间指标要求

1.1 凝结时间

在旧版GB/T 25181-2010《预拌砂浆》中，湿拌砂浆的凝结时间按时间分为≥4h≥8h≥12h≥24h。

试验步骤按JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》[3]中有关凝结时间的试验方法进行。以测定仪试针贯入力值达到0.5MPa 的时间作为湿拌砂浆的凝结时间。

可以看出，凝结时间是一个相对容易得到且可以具体测量得出的时间值。

1.2 保塑时间

在新颁布的GB/T 25181-2019《预拌砂浆》中引入保塑时间的要求，按时间分为4h、6h、8h、12h 和24h。

具体试验步骤为：

⑴称取不少于10㎏的湿拌砂浆试样，立即按JGJ/T 70 规定的方法测定砂浆的初始稠度。

⑵将剩余砂浆拌合物装入用湿布擦过的容量筒内，盖上盖，置于标准存放条件下。

⑶到保塑时间时，将全部试样倒入砂浆搅拌机中，搅拌60s，然后按JGJ/T 70 规定的方法测定砂浆的稠度，同时成型一组抗压强度试件，抹灰砂浆还要成型一组拉伸粘结强度试件。

⑷抗压强度和拉伸粘结强度试件的成型、养护和测试应符合JGJ/T 70 的规定。

保塑时间指标要求如表1 所示。

表1 湿拌砂浆保塑时间指标要求

但需要指出的是，GB/T 25181-2019《预拌砂浆》中保塑时间的试验方法因为是按照厂家声明的保塑时间进行放置，其结果只能验证厂家声明的保塑时间是否合适，并不能得出一个类似凝结时间有明确时间值的数据。

2 湿拌砂浆保塑时间与砂浆性能的关系

由于上述检测方法无法直接得出湿拌砂浆具体保塑时间的极限值，为得出这个极限值，本试验选取掺加了调节剂和改性剂的M10 湿拌砌筑砂浆（WM）和M20 湿拌地面砂浆（WS）（以下简称WM、WS）作为实验对象进行分析。调节剂和改性剂主要起到缓凝和增稠的作用。两组湿拌砂浆配合比如表2 所示。

表2 实验湿拌砂浆配合比 （㎏/m3）

2.1 实验方法

按JGJ/T 70-2009 进行凝结时间试验。同时按GB/T 25181-2019 中保塑时间的试验要求，通过设定多个放置时间，把湿拌砂浆浆料装入多个容量筒里按设定的放置时间进行试验，得出经过不同放置时间后砂浆的稠度损失率、28d 抗压强度。同时增加测定砂浆的表观密度辅助研究分析。实验放置时间设定的最大值略大于砂浆的凝结时间。

2.2 实验结果

经过试验，两组配合比的凝结时间实验结果如图1所示，稠度实验结果如图2 所示，28d 抗压强度实验结果如图3 所示，表观密度实验结果如图4 所示。

根据图1 数据，以贯入力值达到0.5MPa 的时间作为凝结时间可计算得出，WM 的凝结时间为10.1h，WS 的凝结时间为8.4h。

图1 凝结时间实验结果

根据图2 数据可知，WM、WS 的初始稠度分别为86mm、60mm。按保塑时间对稠度损失率≤30%的要求，WM、WS 稠度损失30%时分别为60mm、42mm，从图2 中可得出此时WM、WS 的放置时间分别为8.0h、5.1h。

图2 稠度实验结果

根据图3 数据可知，WM、WS 的28d 抗压强度分别为14.1MPa、23.3MPa。WM 在5h 放置时间的抗压强度测得最大下降到10.5MPa，强度损失率为25.5%。WS 在经过不同放置时间后28d 抗压强度值均未低于初始值。两个配合比经过各个放置时间后的28d 抗压强度值均符合砂浆设计强度等级的要求。

图3 28d 抗压强度实验结果

根据图4 数据可知，WM、WS 的初始表观密度分别为1850㎏/m3、1930㎏/m3。随着放置时间的增长，两组砂浆配比表观密度均呈现逐步增大的趋势。

图4 表观密度实验结果

2.3 实验结果分析

根据上述实验数据结果，并按保塑时间的指标要求进行评定。WM 和WS 满足稠度损失率要求的时间分别为不大于8.0h 和5.1h，而抗压强度均达到砂浆设计强度等级，所以稠度损失率为此两组配合比保塑时间的控制因素。即WM 和WS 的极限保塑时间分别为8.0h 和5.1h，分别满足GB/T 25181-2019 的保塑时间8h 和4h等级。

在本次实验中可以发现，该两组湿拌砂浆在放置前期，各项性能指标都有一个较为稳定的阶段，这与已有的一些研究[4-6]有类似的结果。另外，从本实验结果可知，WM 和WS 的极限保塑时间对应凝结时间实验曲线贯入力值分别为0.09MPa 和0.08MPa，说明保塑时间与凝结时间有一定的关联性。

值得注意的是，已有的一些研究表明[4-6]，随着放置时间的增加，砂浆的抗压强度会有一定的损失。而本实验两组配合比从保塑时间后期阶段开始，特别是接近凝结时间时，28d 抗压强度和表观密度均出现较明显的增长。分析可能的原因为：本实验用外加剂有引气的作用，使浆体内含有一定量闭合而稳定的微小气泡，达到降低砂浆密度，增加浆体稠度的效果。在保塑时间内，重新搅拌砂浆时，浆体内的微小气泡不易被破坏，砂浆状态相对稳定。当放置时间接近砂浆的凝结时间时，随着砂浆胶凝材料水化反应，浆体内自由水逐渐减少。此时重新搅拌砂浆，就容易破坏这些微小气泡结构，导致浆体结构变得密实，表观密度增大，造成砂浆抗压强度的增大。从实验结果可知，两组配合比外加剂掺量不同，对砂浆放置后重新搅拌所测的表观密度和抗压强度的影响程度有所不同。另外，不同的引气型外加剂可能对表观密度产生不同的影响效果，对稳定微小气泡的能力也不同[4]。而这种由于破坏砂浆气孔结构而导致的抗压强度增长，在实际应用中，并无太大意义。随着放置时间的增长，特别是砂浆的稠度损失率超过30%后，基本无法满足施工时所需要的流动性，施工质量将无法得到保障。

3 对湿拌砂浆设计保塑时间的建议

上述的实验方法虽然能较为直观地确定湿拌砂浆的保塑时间，但实验过程相对繁琐。相对于抗压强度数据，凝结时间和稠度的数据更容易得到。结合本实验的结果，建议湿拌砂浆在初步设计保塑时间时，可先根据凝结时间实验曲线贯入力≤0.10MPa 的时间做保塑时间实验，以此验证湿拌砂浆的稠度损失率是否在30%以内。

从本实验结果和已有的研究可知，按一定时间放置后湿拌砂浆的28d 抗压强度可能出现下降的情况。建议在设计湿拌砂浆配合比时，合理设置胶凝材料用量，预留一定的富余强度；并通过调整湿拌砂浆外加剂的用量，来延长砂浆保塑时间抗压强度相对稳定的时间阶段。

在设计湿拌砂浆保塑时间时，建议关注外加剂对湿拌砂浆放置后重新搅拌的表观密度稳定性的影响。特别是湿拌砂浆的供销多以单位体积价格作为计价方式，湿拌砂浆使用阶段表观密度变化过大可能导致砂浆需求量与实际量产生一定的差距。

4 结语

通过本实验：①得出了湿拌砂浆保塑时间的极限值；②表明了保塑时间与凝结时间有一定的关联性；③提出了外加剂性能可能对湿拌砂浆放置后的性能产生一定的影响，这对湿拌砂浆保塑时间的设计有一定的指导意义。

由于本文篇幅有限，未进行更多不同外加剂以及原材料的实验分析，后续可考虑结合砂浆其他性能指标，完善湿拌砂浆保塑时间性能的研究。