碾压混凝土初凝时间测定方法的商榷

#碾压混凝土初凝时间测定方法商榷［摘要］碾压混凝土初凝时间是层面允许间歇时间确定的主要依据，初凝时间的长短会影响到所采取的施工工艺和质量控制措施，如何准确地测定碾压混凝土的初凝时间非常关键，尤其是对龙滩这样需在高温季节施工的大坝。本文研究了碾压混凝土具有触变复原性质的贯入阻力临界值，以探讨其初凝时间的确定方法。研究结果表明，碾压混凝土初凝时间的确定也应与常态混凝土一样，应在一定贯入阻力（5~7MPa）范围内，两条较相关直线的交点，而不能没有贯入阻力这个限制条件。［关键词］：初凝时间碾压混凝土贯入阻力触变性.前言碾压混凝土是分层碾压而成，其浇筑层厚度一般为30cm,这使碾压混凝土坝存在大量的水平施工缝，形成众多的水平层面。这些层面如果间歇时间欠妥、处理不当，可能会成为碾压混凝土坝渗流的集中通道和抗滑稳定的相对薄弱面。影响碾压混凝土层面结合性能的因素很多,如原材料、混凝土配合比、施工时的环境条件（气温、湿度、日照及风速）、层面间歇时间、层间处理方式及施工工艺等。碾压混凝土初凝时间是层面允许间歇时间确定的主要依据,初凝时间的长短会影响到所采取的施工工艺和质量控制措施,尤其是对龙滩这样需在高温季节施工的大坝。碾压混凝土初凝时间测定方法通常按《水工碾压混凝土试验规程》（SL48-94）［1］规定，测试其湿筛砂浆历时的贯入阻力，以贯入阻力〜历时关系曲线上的两条直线交点所对应的时间作为初凝时间。但实际上，同样的数据不同的处理方法有时得出的结果相差甚远。主要表现的一种思路是,只考虑相交两直线的相关系数,不考虑交点处贯入阻力的大小；另一种思路是,首先考虑贯入阻力限值,其次是相交两直线的相关系数。混凝土初凝的标志是水泥浆由凝聚结构向结晶结构转变的拐点。凝聚结构破坏后具有触变复原性质,而结晶结构破坏后不具有触变复原性质。一些试验结果的初凝时间所对应的贯入阻力值达到10MPa、甚至达到15MPa以上，这时的碾压混凝土是否还具有触变复原性质？这样的初凝时间数据是否是转变的拐点,应用于工程是否可靠？众所周知，在常态混凝土中按同样方法测试，其初凝时间的确定是以对应贯入阻力达到3.5MPa时的时间。根据龙滩大坝碾压混凝土配合比实际情况,初凝时间到底如何确定,是否需要考虑贯入阻力值的大小？为此，我们进行了一些试验，研究多大的贯入阻力值时，碾压混凝土具有触变复原性质，以探讨其初凝时间的确定方法。.试验材料及方法试验用水泥为广西柳州产鱼峰牌42.5中热硅酸盐水泥。粉煤灰为重庆珞璜I级灰。粗细骨料由灰岩人工加工而成。外加剂为江苏博特JM-II、浙江龙游ZB-1Rcc15两种缓凝高效减水剂和江苏博特JM-2000引气剂。成型若干碾压混凝土和湿筛砂浆的立方体试件，与进行碾压混凝土凝结时间的试件同样养护，当贯入阻力分别达到4MPa、6MPa、8MPa、10MPa、12MPa、14MPa时，对相应的碾压混凝土和砂浆立方体试件进行加压振动，常态混凝土不加压，记录泛浆时间。.试验配合比碾压混凝土试验配合比采用龙滩大坝上游面的二级配碾压混凝土配合比，碾压混凝土试验配合比和对比的常态混凝土配合比参数见表1。表1 试验用混凝土配合比混凝土类型每m3材料用量（kg/m3）外加剂掺量（％）水水泥粉煤灰砂中石小石JM-IIZB-1JM-2000碾压87991218126706700.6/0.0128799121812670670/0.60.012常态95142486674503000.5/0.0034.拌和物性能对新拌混凝土进行了VC值、坍落度和含气量检测，碾压混凝土VC值控制在3〜7秒内，常态混凝土坍落度控制在7〜9cm内，含气量控制在3%〜5%,检测结果列于表2。表2 混凝土拌和物性能检测结果试验编号试验时间混凝土类型缓凝减水剂品种VC(s)/坍落度(cm)含气量（％）W105.03.24碾压JM-II中温型3.03.1W205.03.24碾压ZB-1中温型3.03.6W305.05.01碾压ZB-1高温型4.53.5W405.05.08碾压JM-II高温型4.43.4W505.05.08常态JM-II高温型8.04.1W605.05.13碾压JM-II高温型6.03.0进行了6组试验，W1和W2是温度控制在30〜36℃试验条件下，比较两种中温型缓凝高效减水剂的实际缓凝时间差别，W5减水剂的实际缓凝时间差别,是一组常态混凝土的初凝时间，W3和W4是比较两种高温型缓凝高效W6是选择室外较高温度环境下，对高温型缓凝高效减水剂凝结时间的影响。.贯入阻力与振动泛浆时间按试验设计，碾压混凝土在测试贯入阻力大致达到4MPa、6MPa、8MPa、10MPa、12MPa、14MPa时，对相应的砂浆、碾压混凝土试件进行加压振动泛浆试验，检测其振动至泛浆所需时间，试验结果列于表3。实际测试时，与预先的设想有一定出入，贯入阻力大于8MPa后出现加压振动不泛浆现象，振动时间过长试件会振裂。从表3中可以看到，掺JM-II缓凝高效减水剂碾压混凝土的贯入阻力大于7.0MPa时，掺ZB-1缓凝高效减水剂碾压混凝土的贯入阻力大于8.0MPa时，无论是砂浆还是混凝土，均很难泛浆或不泛浆，甚至试块振裂，说明此时的碾压混凝土已不具有触变复原性能。常态混凝土在3.5MPa时，已很难泛浆（不加压振动），长时间振动后混凝土或砂浆与试模明显裂开。说明此时的常态混凝土已不具有触变复原性能。表3 不同贯入阻力与振动泛浆时间试验结果试验编号混凝土类型减水剂品种距加水的时间贯入阻力（MPa）泛浆时间（s）砂浆混凝土W1碾压JM-II9:304.321011:005.862029:009.5不泛浆、振裂不泛浆、振裂W2碾压ZB-18:104459:45651315:307.881423:3012不泛浆不泛浆W3碾压ZB-14:534.85897:286.591211:187212519:188.4不泛浆不泛浆W4碾压JM-115:003.85620:004.96.5834:206.5202835:507.6不泛浆不泛浆W5常态JM-124:402.5192427:003.5424432:404.7不泛浆不泛浆W6碾压JM-14:555.0697:456.4193012:157.222不泛浆14:1510.3不泛浆不泛浆

.混凝土初凝时间的确定碾压混凝土的初凝时间按《水工碾压混凝土试验规程》（SL48-94）［1］中有关规定，由两条相关系数最大的直线确定的交点所对应的时间，未规定交点处的贯入阻力。6组混凝土贯入阻力与历时的过程线见图1~图6。表4是不同贯入阻力下，选择了3组碾压混凝土的贯入阻力与历时关系，来分析两条相交直线的相关系数及对应的初凝时间的关系。时间(min)5Q方时间(min)5Q方Q5O5332211阻入贯500 1000 1500 2000时间(min)图1图1W1的贯入阻力过程线图2W2的贯入阻力过程线图3W3的贯入阻力过程线图3W3的贯入阻力过程线图4W4的贯入阻力过程线入贯35302520151052500入贯353025201510525000 500 1000 1500 2000时间(min)35302520151050 500 1000 1500时间(min)2000图5图5W5的贯入阻力过程线图6W6的贯入阻力过程线从表3、表4试验结果中可看出，不同贯入阻力下，确定碾压混凝土初凝时间的两条直线交点位置差别很大，即初凝时间相差较大。如果碾压混凝土的初凝时间，仅按规范的规定由两条最相关位置差别很大，即初凝时间相差较大。的直线的交点确定，而不规定贯入阻力，会与其实际的初凝时间相差很远，就不能客观地反映碾压混凝土初凝，是从凝聚结构向结晶结构转变拐点的本质。因此碾压混凝土应与常态混凝土一样，是在一定贯入阻力(5〜7MPa)下，两条较相关的直线的交点定为初凝时间。这样，初凝时间内的碾压混凝土才具有触变复原性能，可以确保碾压混凝土的层面保持较好的结合，不会造成误导。以贯入阻力为纵坐标，以砂浆拌和加水至测定贯入阻力时所经历的时间为横坐标，将测试结果绘于图上，根据测点的具体分布情况，用线性方程进行拟合，两段直线的交点控制在贯入阻力5MPa〜7MPa时，对应的时间即为碾压混凝土拌和物初凝时间；从贯入阻力与历时的第二段直线上查得贯入阻力为27.5MPa对应的时间为该碾压混凝土拌和物的终凝时间。为便于比较，同时按规程规定方法求得碾压混凝土初凝和终凝时间，6组混凝土凝结时间试验结果一并列于表5。常态混凝土以达到贯入阻力3.5MPa时的时间为初凝时间。表4 不同初凝时间、贯入阻力及相关系数试验编号外加剂品种初凝时间(h:min)相应贯入阻力(MPa)直线1相关系数直线2相关系数W1JM-II11:454.40.93410.658212:184.60.98010.644414:586.00.98380.631516:396.70.99010.61818:207.60.99120.60621:459.40.99160.576925:3510.70.99270.672127:579.60.9210.821229:059.20.88230.877629:569.60.90990.8698W2ZB-19:554.41.00000.785612:406.30.96510.775413:216.50.97380.76114:407.10.98120.74520:0910.20.93050.758523:0611.10.95420.835625:2811.90.95110.971426:0112.10.96020.986126:2713.30.92680.9817W4JM-II22:324.40.95860.828822:414.70.94890.826625:385.20.95250.821227:235.50.96190.81829:325.80.97350.815932:036.40.97880.816533:086.50.98060.817037:567.50.96930.834241:318.10.97480.858847:409.40.99000.870153:5410.90.98160.893260:1012.80.96250.936361:2713.60.95460.874665:3115.70.92400.9844表5 混凝土凝结时间试验结果试验编号混凝土种类减水剂品种温度(℃)湿度(％)初凝性状终凝性状初凝(h:min)贯入阻力(MPa)终凝(h:min)贯入阻力(MPa)W1碾压JM-II30〜3627〜4527:579.633:0327.514:586.0W2碾压ZB-130〜3530〜4526:0112.130:3227.512:406.3W3碾压ZB-130〜3555~6527:5611.633:0827.58:186.3W4碾压JM-II32~3660~6560:1012.870:3627.529:325.8W5常态JM-II32~3660~6526:573.535:5027.5W6碾压JM-II室外26~3550~8024:4117.832:2927.511:277.234:0027.5从表5的5组碾压混凝土不同贯入阻力时的初凝时间对比结果可看出，规程规定的方法确定的初凝时间较推荐方法所确定的初凝时间长一倍左右，相应地其贯入阻力也约大一倍。由W4和W5比较知，推荐方法所确定的碾压混凝土初凝时间与常态混凝土初凝时间相近。经工地现场试验证明，