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水泥混凝土拌和物凝结时间试验方法

⒈ 本方法使用于从混凝土拌合物中筛出的砂浆用贯入阻力法来确定塌落值不为零的混凝土拌合物凝结时间的测定。
⒉ 贯入阻力仪应由加荷装置、测针、砂浆试样筒和标准筛组成，可以是手动的，也可以是自动的。贯入阻力仪应符合下列要求：
⑴ 加荷装置（灌入阻力仪）：最大测量值不小于1000N，精确至±10N。

⑵ 测针：长约100㎜，承压面积为100、50 、和20㎜2三种，在距离贯入端25㎜处刻有一圈标记。
⑶ 砂浆试样筒：上口直径为160㎜，下口直径为150㎜，净高150㎜的刚性不透水的，并配有盖子。
⑷ 捣棒：直径16㎜长650㎜，符合JG 3021的规定。
⑸ 标准筛：孔径4.75㎜，符合GB／T6005-1997《试验筛 金属丝编制网、穿孔板和电成型薄板筛孔的基本尺寸》规定的金属方孔筛。
⑹ 其他：铁制板、吸液管和玻璃片。
⒊ 凝结时间试验应按下列步骤进行：
⑴ 取混凝土拌和物代表样，用4.75㎜筛尽快地筛出砂浆，在经过人工翻拌均匀后，一次装入一个试模。每批混凝土拌和物取一个试样，共取三个试样，分装三个试模。对塌落度不大于70㎜的混凝土宜用振实台振实砂浆，振实应持续到表面出浆为止应避免过振；对塌落度大于70㎜的混凝土宜用捣棒人工捣实，沿螺旋方向由外向中心均匀插捣25次，然后用橡皮锤轻击试模侧面以排除在捣实过程中留下的空洞，进一步整平砂浆的表面，使其低于试模上沿约10㎜，砂浆试样筒应立即加盖。
⑵ 砂浆试样制备完毕，编号后应置于温度为20℃±2℃的环境中或现场同条件下待试，并在以后的整个测试过程中，环境温度应始终保持（20℃±2℃）。现场同条件下测试时，应与现场条件保持一致。在整个测试过程中，除在吸取泌水或进行贯入试验外。试样筒应始终加盖。
⑶ 凝结时间测定从水泥与水接触瞬间开始计时。根据混凝土拌合物的性能，确定测针试验时间，以后每隔0.5h测试一次，在邻近初、凝时可增加测定次数。
⑷ 在每次测试前2 min，将一片20㎜厚的垫块垫入底部，使其倾斜，用吸管吸取表面的泌水，吸水后平稳地复原。
⑸ 测试时将砂浆试样筒置于贯入阻力仪上，测针端部与砂浆表面接触，然后在（10±2）s内均匀地使测针贯入砂浆（25±2）㎜深度，记录贯入压力，精确至10N；记录测试时间，精确至1min；记录环境温度，精确至0.5℃。
⑹ 各测点的间距应大于测针直径的两倍且不小于15㎜，测点与试样筒壁的距离应不小于25㎜。
⑺ 每个试样做贯入阻力测试在0.2～28MP间，应至少进行6次，最后一次的单位面积贯入阻力应不低于28MP。从加水时算起，常温下普通混凝土3h后开始测定，每次间隔为0.5h；早强混凝土或气温较高的情况下，则宜在2h后开始测定，以后每隔0.5h测一次；缓凝混凝土或低温情况下，可在5h后开始测定，以后每隔2h测一次。在临近初、终凝时间时可增加测定次数。
⑻ 在测试过程中应根据砂浆凝结状况，适时更换测针。更换测针宜按表（3.3.1）选用。

表3.3.1 测针选用参考表

单位面积贯入阻力（MP）
0.2～3.5
3.5～20.0
20.0～28.0
平头测针圆面积（㎡）
100
50
20

⒋ 贯入阻力的结果计算以及初凝时间和终凝时间的确定应按下述方法进行：
⑴贯入阻力应按式（3.3.1）计算：
fpk=P/A （3.3.1）
式中 fpk——贯入阻力，MP；
P—贯入压力，N；
A— 测试面积，㎜2
计算应精确值0.1 MP。
⑵ 凝结时间宜通过线性回归方法确定，即将贯入阻力fpk和时间t分别取自然对数㏑fpk和㏑t，然后㏑fpk自变量，㏑t当作因变量作线性回归得到回归方程式
㏑t= A+B㏑fpk
式中 t——时间，min；
fpk————贯入阻力，MP；
A、B——线性回归系数。
根据式（3.3.2）求得当贯入阻力仪为3.5 MP时为初凝时间tS，贯入阻力为28 MP时为终凝时间te：
tS= e（A+B㏑3.5）
te= e（A+B㏑28）
式中 tS ——初凝时间；
te——终凝时间；
A、B——式（3.3.2）中的线性回归系数。
凝结时间也可用绘图拟合方法确定，即以贯入阻力为纵坐标，经过的时间为横坐标（精确至1 min），绘制出贯入阻力与时间之间的关系曲线。以3.5 MP和28MP画两条平行于横坐标的直线，分别与曲线相交的两个交点的横坐标即分别为混凝土拌合物的初凝和终凝时间。对于预拌混凝土，一般要求初凝时间为4—1Oh，终凝时间为10～15h。

⑶ 用3个试验结果的初凝和终凝时间的算术平均值分别作为此次试验的初凝和终凝时间。如果3个测值的最大值或最小值中有一个与中间值之差超过中间值的10%，则以中间值试验结果；如果最大值和最小值与中间值之差均超过中间值的10%时，则此次试验无效。
凝结时间用h:min表示，并修约至5min。
【注意事项】
⑴ 规程规定了三种规格的针，试验时从粗到细，依次使用，出现下述两种情况之一时应考虑换针：
①压入不到规定深度时；
②能压人，但测针周围试样有松动隆起时。
⑵ 一些试验室购买的自动凝结时间仪只有两根针。用细针测试时，当指针指向读数盘第一个红色读数时，为初凝时刻。用粗针测试时，当指针指向读数盘第二个红色读数时，为终凝时刻。但测试时指针要么不到，要么超过，很难恰好指到红色读数。按GB／T50080规定，测针至少要采用3根。因此这类自动凝结时间测定仪严格地讲不能使用。
测定混凝土凝结时间的目的
初凝时间是指从水泥加水到开始失去塑性的时间，而终凝时间是指从加水到完全失去塑性的时间。在初凝时间内，水泥浆体保持流动性、可塑性和和易性，施工时必须在初凝时间内完成水泥砂浆或混凝土的搅拌、运输和浇注等工序，凝结时间的快慢，对施工方法和工程进度有很大的影响，所以要进行凝结时间的测定，以检验其是否满足混凝土施工所提出的要求。
影响混凝土凝结时间的因素（掺外加剂类型除外）
1. 水灰比的影响：在单位体积混凝土中水泥用量相同时，水灰比较低意味着单位混凝土中用水量低，在较短时间内熟料水化反应产物便可在浆体中累计到一定浓度，使浆体达到一定的密实度，表现为水泥的凝结时间较快。随着水灰比增加，单位混凝土用水量增加，凝结时间延缓。
2. 水泥熟料的影响：由于硅盐酸系水泥中水化，凝结，硬化等特效有很大的差异，因此，水泥的凝结硬化时间主要取决于熟料中矿物成分的多少及相对含量的大小。一般来说水泥的初、终凝时间直接影响到混凝土的初、终凝时间。
3. 水泥细度的影响：水泥细度是指水泥颗粒的大小，颗粒级配，颗粒形状等。水泥颗粒越细，总表面积就越大，早期水化热就越快，与水的接触面积也大，其水化速度就越快，从而表现为水泥浆的凝结硬化加快，凝结时间短，早期强度高。
4.粉煤灰掺量的影响：粉煤灰掺量越大，水泥浆体的浓度就越低，水化速度就越慢，初凝时间与终凝时间就越长。水泥的凝结时间随粉煤灰掺量的增加而延长的现象在有减水剂的情况下更为明显。
5.砂率的影响：砂率的变化使集料的总表面积与空隙率发生变化，从而导致混凝土的凝结时间产生波动。
6.温度的影响：环境温度对混凝土凝结时间也有很大影响。环境温度低，水泥水化速度慢，凝结时间延长，在掺入缓凝剂的情况下，温度的影响可能更显著。因此在环境温度低的情况下应少掺或不掺缓凝剂，以免出现超缓凝现象。