成型操作对水泥凝结时间检验结果影响的试验探究

摘 要：水泥加水拌合后，随着熟料矿物水化作用的进行，水化物增多，游离水减少，水化物溶胶逐渐凝聚，浆体逐渐失去可塑性，这一过程即被称为水泥的凝结。水泥凝结时间的检验是利用试针沉入水泥标准稠度净浆至一定深度所需的时间，来测定水泥的初凝时间与终凝时间，并以此作为水泥质量评定的重要依据之一。本文根据GB/T1346-2011版与2001版的标准操作要求，设计了两者间的对比试验，并通过对相关试验数据的对比分析，研究和探讨了不同成型操作标准对水泥凝结时间的结果与检验精度的影响。

关键词：成型操作；水泥凝结时间；影响；试验

《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB/T1346-2011）这一新标准是于2011年7月进行颁布，并在2012年3月1日得以正式的实施。新标准的修订是根据原有GB/T1346-2001版标准，并参考了国际标准ISO9587：2008和美国标准的相关内容。其修订目的是对水泥检验标准操作上的一些细节进行详细的规定与修改，从而降低因成型操作方法上的误差而对检验结果的影响，以有效提高检验的精度与准确度。例如在对水泥浆装模捣实的方法上，新标准中着重强调了“用宽约25mm的直边刀轻轻拍打超出试模部分的浆体5次以排除浆体中的空隙，……在据掉多余净浆和抹平的操作过程中，注意不要压实净浆”。从上述的规定中可以看出，新标准对成型操作的步骤和手法进行了更加详细、统一的规定。

一、对比试验的设计

分别依据GB/T1346-2011版与GB/T1346-2001版的标准操作要求，进行水泥凝结时间的检验。试验原理：水泥标准稠度净浆，当试针沉至距底板4±1mm时，为水泥达到初凝状态；当试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时，为水泥达到终凝状态。其中，通过加水拌制稠度净浆直至达到初凝、终凝状态的时间即分别为初凝时间和终凝时间，用min来表示。

1.试验仪器

试验仪器采用符合GB/T1346-2011版标准并检验合格的仪器，主要包括了水泥净浆搅拌机、标准法维卡仪、盛装水泥净浆的试模、量筒或滴定管（精度为±0.5mL）、天平（最大称量不小于1000g，分度值不大于1g）、湿热养护箱。

2.试验材料

本文试验中所选用的水泥为拉法基瑞安（楚雄）水泥有限公司生产的P.S.A32.5水泥。试验中的用水为20℃的恒温蒸馏水。

二、试验结果分析

为更好分析在不同成型操作标准、不同水量的情况下，对水泥凝结时间检验结果的影响，本文对比试验中所选用的试验成型试样均为统一的湿热养护箱养护，并由同一名检验员在相同的试验仪器中进行检验。具体的试验数据结果，详见下表1。

1.用水量和沉入度之间的关系分析

在本文的对比试验中，分别使用了试锥法和试杆法进行两种标准的成型操作。为便于更直观的观测数据，绘制了用水量与试杆（试针）和底板距离（即沉入度）之间的曲线关系图，如下图1所示。其中，试锥法的数据为维卡仪的量程减去沉入深度的数值。

图1用水量和沉入度之间的曲线关系图

从图1中可发现，水泥净浆在达到标准稠度以前，其用水量与试杆（试针）和底板距离之间呈现为良好的线性度关系。当试验采用129mL用水量时，两种标准的成型操作均能实现试杆法精度在6±1mm以内，试锥法精度在30±1mm以内的要求，证明了该对比试验的精确度均较高。当用水量超过水泥净浆的标准稠度时，由于受到量水器容量的限制，试锥法的沉入度数据会缓慢下降，而试杆法则会出现试杆沉入底部的情况。

通过对图1中的曲线重合性的分析，可发现2011版的成型操作标准中试锥与试杆的下降阻力有所增大，这也稍微加大了试验操作上的难度，但在检验结果的准确性上则基本相同。

2.用水量和凝结时间之间的关系分析

从表1可发现，该对比试验水泥凝结时间检验结果的最大偏差值为10min，其数据能完全满足了规范中对室内试验水泥初凝时间低于15min，终凝时间低于30min的精度要求。根据表1，可绘制出用水量和凝结时间的关系曲线图，见下图2所示。

图2用水量和凝结时间之间的关系曲线图

从图2中可发现，用水量和凝结时间之间的数据关系，在两种成型操作标准的试验中均呈现为良好的线性度关系。且图形中初凝时间和终凝时间的差值相似，证明了该对比试验的检验结果误差较小，且精确度较高。

对图2中用水量和凝结时间的相关数据进行拟合计算，可得出：采用2001版标准成型操作时，用水量平均每增加1mL，其初凝时间与终凝时间分别延长2.86min和3.17min；采用2011版标准成型操作时，用水量每增加1mL，其初凝时间与终凝分别为2.56min和2.70min。由此可不难发现，采用2011版标准进行成型操作时，其初凝时间和终凝时间都相较2010版有所提前。

3.成型操作和试样质量之间的关系分析

采用两种不同标准的成型操作时，所获的水泥试样质量见下表2所示。

通过表2中两种不同标准成型操作时，水泥试样质量的对比可发现，2011版水泥标准成型试样的质量相对偏大，说明了试样的空隙率较低且密实度较好，因此有着较好的检验准确度。

三、总结

本文根据GB/T1346-2011版和GB/T1346-2001版的标准操作要求，设计了两者间的对比试验，并通过对用水量和沉入度关系、用水量和凝结时间关系、以及成型操作和试样质量关系等相应试验数据的的对比分析，探讨了不同成型操作标准对水泥凝结时间的结果与检验精度的影响。总体而言，采用GB/T1346-2011版标准进行成型操作时，水泥凝结时间检验结果的准确度和精度更佳。

参考文献：

[1]武英杰.不同标准稠度用水量与水泥凝结结果影响分析[J].水利科技与经济，2013（7）.

[2]宁光月.水泥的凝结时间异常因素分析[J].中国科技博览，2013（16）.

[3]罗晓卿.水泥凝结时间的测定及影响因素分析[J].建材与装饰，2012（8）.

[4]李明豫，丁卫东.水泥企业化验室工作手册[M].北京：中国标准出版社，2008.

作者简介：

1.董金能 云南楚雄州质量技术监督综合检测中心，男，1980-，大学本科，工程师，从事建筑材料产品质量检验与研究工作。

2.和江平 云南楚雄州质量技术监督综合检测中心，男，1985-，大学本科，助理工程师，从事建筑材料产品质量检验与研究工作。