影响水泥凝结时间试验准确性的因素分析探究

影响水泥凝结时间试验准确性的因素分析探究

吴玉华

常州市恒正交通工程试验检测中心有限公司 江苏 常州 213000

摘要：水泥凝结时间对于混凝土施工质量控制至关重要，因为混凝土完成拌合后需要运输时间、等待施工时间、浇筑时间，若凝结时间过早则会导致混凝土在没有完成卸料或振捣就出现凝结，凝结时间过长则会影响混凝土施工进度或施工质量等。因此，准确测定水泥凝结时间对于混凝土工程施工具有重大意义。工程实践中，不同条件下水泥凝结时间的测定误差可能由多种因素引起。本文从试验仪器设备、试验人员、试验环境、试验方法等角度分析了影响水泥凝结时间试验准确性的因数，重点探究了试验人员、试验环境因数对凝结时间的影响，提出了降低影响水泥凝结时间试验准确性因数的方法，为水泥凝结时间的准确测定提供参考。

关键词：影响 水泥 凝结时间 仪器  人员  环境 方法

引言

水泥的凝固是一种很复杂的物理化学反应，它的发生与组成水泥的矿石成份有关。一般按阶段分为两类：初凝时间界限，即从加水拌和到开始失去可塑性；终凝时间界限，即全部没有可塑性且开始形成强度。当水泥熟料颗粒接触到水时，它们会进行分解或水化反应，生成水化物，这种水化物内部颗粒相互连接，随着时间将会产生强度。水泥水化速率不仅受本身物理性质和化学成分的影响，还受到水灰比、气温、湿度等多种因素的影响，因而测定凝结时间也受以上多种因素的影响。根据水泥凝结时间测定规范要求，主要步骤为标准稠度用水量、成型装模、标准养护 、凝结时间测定[1]。而标准养护箱、养护环境控制、标准维卡仪准确性、试验人员操作对水泥凝结时间准确测定也会造成影响。因此要从试验中每个环节分析影响因数，以提高水泥凝结时间测定的试验水平。

1试验仪器设备对水泥凝结时间测定的影响

1.1试验器具计量精度的影响

水泥材料检验的计量工具必须符合严格的标准，其中最大称量值不得超过1000g，分度值不得超过1g，而量水器的精度则必须达到±0.5mL。一旦在水泥检测流程中发生问题，应立即采取措施。由于量水器和天平的准确度不足，使得水的体积和水泥的称量变得不准确，从而干扰凝固时间测试效果，致使规定稠度水泥净浆、水泥凝结时间存在一定差异，最终会对水泥凝结时间测试效果造成不利影响。有关研究结果表明，每提高1.0mL的用水，就会引起水泥浆初凝时间发生变化。电子天平仪器是用来称量水泥的重要工具，一旦出现称量误差，将会影响净浆的标准粘度，从而导致凝结时间受到不利影响。

1.2水泥净浆搅拌机

试验规范明确了水泥净浆拌和机的使用要求，即搅拌叶与锅底、锅壁相互的空隙应当保持在2±1mm以内，以防止拌和中出现撞击，导致工作温度升高。当拌和机的叶片与锅底、锅壁相互的空隙超过3mm时，就会造成水泥净浆粘附在锅壁上，从而直接影响净浆的拌和质量，最后直接影响整个凝结时间的结果。此外，搅拌机的转速也会影响净浆的搅拌均匀性，所以，在使用前应当对搅拌机进行严格的校准检测，以准确测量出结果。

1.3 标准稠度与凝结时间测定仪

标准维卡仪是用来测量标准稠度和凝结时间的重要工具，通过试验能够得出准确可靠的结果，因此必须保证该仪器精度，使用前应进行标定。试验规范规定了净浆的标准稠度和凝结时间维卡仪的滑动杆和试杆的总重量必须符合300g±1g的标准，而且初试针和终试针的针头必须是平头，且与轴心相垂直，终凝试针的针头上还要有一个环形的配件，并且该配件上还要有排气孔。此外，滑动杆的外表应该是平滑的，可以根据自身重量自由下落，而不会出现晃动等问题。假如零件的总重量未能达到标准要求，将会严重干扰净浆的稠度，因而造成凝结时间的测试结果不正确。此外，长期使用会使原来平整的初凝针头变得凸起，进而导致净浆的凝结时间减少。假如试针与试杆的同轴度过大，将会造成净浆与凝结时间出现落点偏差，进而干扰测试结果的准确性。此外，假如终凝试针针头上环形排气孔出现堵塞，将会致使环体和试体之间出现气压，进而干扰环体的下沉，进而使净浆的终凝时间提早。若滑动杆表面粗糙，会增加下滑阻力，从而缩短了水泥净浆凝结时间，出现结果偏差。

2试验检测人员对水泥凝结时间的影响

2.1在使用仪器之前，使用者应对仪器设备进行检查，必须确认试验仪器处理良好状态。为了确保检测结果的准确性，对于自带标准物的设备在使用前应采用标准物进行校准，例如使用天平前，用标准砝码进行校准。

2.2试验规范要采用量水器进行标准稠度用水量的量取，量水器精度为0.1mL。实际操作中，当采用天平称量时，天平精度不低于0.1g。此时，应注意常温下水的密度不是1000kg/m3，应结合试验时的温度测定水的实际密度进行换算。试验人员在读刻度时，视线要始终保持与刻度处于同一水平状态。

2.3在凝结时间测量中，应确保针和针连杆保持下垂，并自由落下。确保凝结时间测试的准确性，并且保持合理的间隔。在终凝时间测试中，必须精确地判断出到达终凝时间的状态。

以上各项操作均需要相关试验人员进行操作，不同人员操作上的差异对水泥凝结时间是有影响的。为验证影响，通过对比两个试验员在相同条件下测定的水泥凝结时间（见表1），可以看出两个试验员的试验结果存在较大差异，其平均数为31min，试验人员的操作习惯、操作手法和试验技能是直接水泥凝结时间的重要因素之一。

3试验环境对水泥凝结时间的影响分析

试验水泥的凝结时间的环境温度必须在20±2℃，试验环境湿度不得低于50%[2]。为了确保环境质量，应当采用空调和加湿器来控制温湿度。此外，温湿度计也必须定期检查，以确保其准确性，并且可以通过比较温度计和验证温湿度计的准确性。在使用养护箱进行养护时，应当按照校准证书的规定来控制温度和湿度。在凝结时间测试期间，应及时关闭养护箱的密封门，以确保温度和湿度处于规定的范围内。为分析试验环境对凝结时间的影响，将试验环境湿度调整到不同状态，具体试验情况如下：

3.1水泥试验原材

采用已检验合格的普通硅酸盐水泥进行凝结时间的测定。

3.2试验方法和试验仪器

按《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB/T 1346-2011）中规定的试验方法进行凝结时间的测定，为获得良好的水泥净浆质量性能，应采用合格的水泥净浆搅拌机进行制作。

3.3试验环境条件

试验过程中，除了改变试验环境湿度外，其余试验条件均根据GB/T 1346-2011规范要求执行。

3.4不同环境湿度下的凝结时间试验结果

在试验环境温度保持在20±1℃不变的情况下，环境湿度分别按75%、90% 和 98% 时分别进行三次水泥凝结时间试验，试验结果见表2。

说明：水泥样品初凝时间标准值181min，终凝时间237min；表中误差=试验平

均值-标准值；标准差计算公式为：

3.5水泥凝结时间试验结果分析

3.5.1当试验环境为20.1℃、75%时测得的凝结时间最短，而当试验环境为 20.2℃、90%时测得的凝结时间适中，由此说明环境湿度对水泥凝结时间的影响是明显的。当试验环境为 20.1℃、98%时测得的凝结时间最长。以上数据说明当环境温度在不变的条件下，试验环境湿度越大水泥的凝固时间越长。

3.5.2当试验环境温度为20.1℃ 湿度75%为时，水泥初凝平均时间误差为-25min、平均终凝时间误差为-17min；当试验环境温度为20.2℃ 湿度为90%时，水泥初凝时间平均误差为4min、终凝时间平均误差为4min；当试验环境温度为 20.1℃湿度为98%时，水泥初凝平均时间误差为18min、终凝时间平均误差为51min。对比平均误差数据可以得出湿度在90%时，平均凝结时间与标准值相差最小。

3.5.3当试验环境温度为20.1℃ 湿度75%为时，水泥初凝时间标准差为2.9min、终凝时间标准差为4.5min；当试验环境温度为20.2℃ 湿度为90%时，水泥初凝时间标准差为1.7min、终凝时间标准差为0.9min；当试验环境温度为 20.1℃湿度为98%时，水泥初凝时间标准差为3.7min、终凝时间标准差为6.7min。通过以上数据对比分析可知，当环境湿度越接近标准凝固时间的湿度时，标准差越小，即凝固时间的离散性小。

  综合以上数据分析表明，试验环境湿度对准确测定水泥凝结时间的影响是巨大的，因此在进行水泥凝结时间测定时应将试验环境湿度控制在合理区间。

3.6准确测定水泥凝结时间试验关键点

水泥凝结时间准确测定应注意以下五个关键点：第一应在标准稠度情况下开展水泥凝结时间试验；第二应及时打开恒温恒湿养护箱，以保证相对试验时的湿度达到标准要求；第三工地试验室的水泥室的温度湿度应符合试验检测环境的标准；第四试验环境中的湿度应该控制在90%左右，不能出现太大的湿度偏差；第五是水泥接近初凝或终凝时，不得进行频繁的凝结时间测定，应该按合理是时间间隔进行。

4不同规范标准对水泥凝结时间的测定存在差异

水泥凝结时间测定标准存在国家标准、交通部的行业标准，这两种标准操作方法存在一定的差异。国家标准规定在水泥净浆完成拌合后，拌制好的水泥净浆应立即装入试模中，采用25 mm的刮刀轻轻拍打5次，在模顶1／3处刮去多余的料，再抹平一次[3]。而交通部行业标准规定在完成水泥净浆拌合后，拌制好的水泥净浆应立即装入的试模中，采用小刀进行插捣，轻轻振动若干次，然后刮去多余的净浆。对于使用在重要结构的水泥，应采用两种方法进行凝结时间的对比试验，消除影响准确性的差异因数。

5结论

   本文通过重点分析研究表明试验人员、试验环境湿度对水泥凝结时间准确测定的影响是巨大的。同时，还有其他多方面因数影响水泥凝结时间测定试验的准确性。因此，在进行试验检测时，应该从试验仪器设备、试验环境、试验人员、试验方法等环节消除不利影响因数，以达到准确测定水泥凝结时间的目的。

参考文献：

[1]郑伟冰,梁瑞标,梁正怡.水泥凝结时间测定影响因素分析[J]. 北方交通，2016（3）：44-46.

[2]何 磊.浅谈试验室中水泥凝结时间检验的影响因素[J]. 建筑节能，2019（2）：152-153.

[3]郝双林.影响水泥凝结时间测试的因素[J]. 黑龙江交通科技，2014（10）：24.