濕拌砂漿保塑時間的設計與確定方法的研究

王凱翀 林建輝

（廣東省建筑材料研究院有限公司）

0 引言

近年來，隨著各地限制和禁止使用現場攪拌砂漿工作的進一步開展，由專業生產廠生產的預拌砂漿得到了大力的推廣。其中濕拌砂漿因其使用方便，專業化程度高，在工程中應用逐漸增多。

濕拌砂漿是指由水泥、細骨料、礦物摻合料、外加劑、添加劑和水，按一定比例，在專業生產廠經計量、攪拌后，運至使用地點，并在規定時間內使用的拌合物[1]。這里所指的規定的時間，一般用保塑時間來衡量。

GB/T 25181-2010《預拌砂漿》[2]中，使用者只能以凝結時間作為反映濕拌砂漿可操作時間的參考指標。從多年實施情況來看，濕拌砂漿的凝結時間指標并不能很好地指導生產企業和施工單位管理濕拌砂漿的運輸時間和施工可操作時間。很顯然，這一可操作時間在凝結時間之前。GB/T 25181-2019 中明確了濕拌砂漿保塑時間的要求。保塑時間具體指：濕拌砂漿自加水攪拌后，在標準存放條件下密閉儲存，至工作性能仍能滿足施工要求的時間。

但對于新規定的保塑時間指標，生產廠家并無太多參考數據，現有數據多為以前使用的凝結時間指標。本試驗通過研究設計和確定保塑時間的方法，并分析保塑時間與砂漿性能的關系，為濕拌砂漿的生產和使用提供參考。

1 凝結時間與保塑時間指標要求

1.1 凝結時間

在舊版GB/T 25181-2010《預拌砂漿》中，濕拌砂漿的凝結時間按時間分為≥4h≥8h≥12h≥24h。

試驗步驟按JGJ/T 70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》[3]中有關凝結時間的試驗方法進行。以測定儀試針貫入力值達到0.5MPa 的時間作為濕拌砂漿的凝結時間。

可以看出，凝結時間是一個相對容易得到且可以具體測量得出的時間值。

1.2 保塑時間

在新頒布的GB/T 25181-2019《預拌砂漿》中引入保塑時間的要求，按時間分為4h、6h、8h、12h 和24h。

具體試驗步驟為：

⑴稱取不少于10㎏的濕拌砂漿試樣，立即按JGJ/T 70 規定的方法測定砂漿的初始稠度。

⑵將剩余砂漿拌合物裝入用濕布擦過的容量筒內，蓋上蓋，置于標準存放條件下。

⑶到保塑時間時，將全部試樣倒入砂漿攪拌機中，攪拌60s，然后按JGJ/T 70 規定的方法測定砂漿的稠度，同時成型一組抗壓強度試件，抹灰砂漿還要成型一組拉伸粘結強度試件。

⑷抗壓強度和拉伸粘結強度試件的成型、養護和測試應符合JGJ/T 70 的規定。

保塑時間指標要求如表1 所示。

表1 濕拌砂漿保塑時間指標要求

但需要指出的是，GB/T 25181-2019《預拌砂漿》中保塑時間的試驗方法因為是按照廠家聲明的保塑時間進行放置，其結果只能驗證廠家聲明的保塑時間是否合適，并不能得出一個類似凝結時間有明確時間值的數據。

2 濕拌砂漿保塑時間與砂漿性能的關系

由于上述檢測方法無法直接得出濕拌砂漿具體保塑時間的極限值，為得出這個極限值，本試驗選取摻加了調節劑和改性劑的M10 濕拌砌筑砂漿（WM）和M20 濕拌地面砂漿（WS）（以下簡稱WM、WS）作為實驗對象進行分析。調節劑和改性劑主要起到緩凝和增稠的作用。兩組濕拌砂漿配合比如表2 所示。

表2 實驗濕拌砂漿配合比 （㎏/m3）

2.1 實驗方法

按JGJ/T 70-2009 進行凝結時間試驗。同時按GB/T 25181-2019 中保塑時間的試驗要求，通過設定多個放置時間，把濕拌砂漿漿料裝入多個容量筒里按設定的放置時間進行試驗，得出經過不同放置時間后砂漿的稠度損失率、28d 抗壓強度。同時增加測定砂漿的表觀密度輔助研究分析。實驗放置時間設定的最大值略大于砂漿的凝結時間。

2.2 實驗結果

經過試驗，兩組配合比的凝結時間實驗結果如圖1所示，稠度實驗結果如圖2 所示，28d 抗壓強度實驗結果如圖3 所示，表觀密度實驗結果如圖4 所示。

根據圖1 數據，以貫入力值達到0.5MPa 的時間作為凝結時間可計算得出，WM 的凝結時間為10.1h，WS 的凝結時間為8.4h。

圖1 凝結時間實驗結果

根據圖2 數據可知，WM、WS 的初始稠度分別為86mm、60mm。按保塑時間對稠度損失率≤30%的要求，WM、WS 稠度損失30%時分別為60mm、42mm，從圖2 中可得出此時WM、WS 的放置時間分別為8.0h、5.1h。

圖2 稠度實驗結果

根據圖3 數據可知，WM、WS 的28d 抗壓強度分別為14.1MPa、23.3MPa。WM 在5h 放置時間的抗壓強度測得最大下降到10.5MPa，強度損失率為25.5%。WS 在經過不同放置時間后28d 抗壓強度值均未低于初始值。兩個配合比經過各個放置時間后的28d 抗壓強度值均符合砂漿設計強度等級的要求。

圖3 28d 抗壓強度實驗結果

根據圖4 數據可知，WM、WS 的初始表觀密度分別為1850㎏/m3、1930㎏/m3。隨著放置時間的增長，兩組砂漿配比表觀密度均呈現逐步增大的趨勢。

圖4 表觀密度實驗結果

2.3 實驗結果分析

根據上述實驗數據結果，并按保塑時間的指標要求進行評定。WM 和WS 滿足稠度損失率要求的時間分別為不大于8.0h 和5.1h，而抗壓強度均達到砂漿設計強度等級，所以稠度損失率為此兩組配合比保塑時間的控制因素。即WM 和WS 的極限保塑時間分別為8.0h 和5.1h，分別滿足GB/T 25181-2019 的保塑時間8h 和4h等級。

在本次實驗中可以發現，該兩組濕拌砂漿在放置前期，各項性能指標都有一個較為穩定的階段，這與已有的一些研究[4-6]有類似的結果。另外，從本實驗結果可知，WM 和WS 的極限保塑時間對應凝結時間實驗曲線貫入力值分別為0.09MPa 和0.08MPa，說明保塑時間與凝結時間有一定的關聯性。

值得注意的是，已有的一些研究表明[4-6]，隨著放置時間的增加，砂漿的抗壓強度會有一定的損失。而本實驗兩組配合比從保塑時間后期階段開始，特別是接近凝結時間時，28d 抗壓強度和表觀密度均出現較明顯的增長。分析可能的原因為：本實驗用外加劑有引氣的作用，使漿體內含有一定量閉合而穩定的微小氣泡，達到降低砂漿密度，增加漿體稠度的效果。在保塑時間內，重新攪拌砂漿時，漿體內的微小氣泡不易被破壞，砂漿狀態相對穩定。當放置時間接近砂漿的凝結時間時，隨著砂漿膠凝材料水化反應，漿體內自由水逐漸減少。此時重新攪拌砂漿，就容易破壞這些微小氣泡結構，導致漿體結構變得密實，表觀密度增大，造成砂漿抗壓強度的增大。從實驗結果可知，兩組配合比外加劑摻量不同，對砂漿放置后重新攪拌所測的表觀密度和抗壓強度的影響程度有所不同。另外，不同的引氣型外加劑可能對表觀密度產生不同的影響效果，對穩定微小氣泡的能力也不同[4]。而這種由于破壞砂漿氣孔結構而導致的抗壓強度增長，在實際應用中，并無太大意義。隨著放置時間的增長，特別是砂漿的稠度損失率超過30%后，基本無法滿足施工時所需要的流動性，施工質量將無法得到保障。

3 對濕拌砂漿設計保塑時間的建議

上述的實驗方法雖然能較為直觀地確定濕拌砂漿的保塑時間，但實驗過程相對繁瑣。相對于抗壓強度數據，凝結時間和稠度的數據更容易得到。結合本實驗的結果，建議濕拌砂漿在初步設計保塑時間時，可先根據凝結時間實驗曲線貫入力≤0.10MPa 的時間做保塑時間實驗，以此驗證濕拌砂漿的稠度損失率是否在30%以內。

從本實驗結果和已有的研究可知，按一定時間放置后濕拌砂漿的28d 抗壓強度可能出現下降的情況。建議在設計濕拌砂漿配合比時，合理設置膠凝材料用量，預留一定的富余強度；并通過調整濕拌砂漿外加劑的用量，來延長砂漿保塑時間抗壓強度相對穩定的時間階段。

在設計濕拌砂漿保塑時間時，建議關注外加劑對濕拌砂漿放置后重新攪拌的表觀密度穩定性的影響。特別是濕拌砂漿的供銷多以單位體積價格作為計價方式，濕拌砂漿使用階段表觀密度變化過大可能導致砂漿需求量與實際量產生一定的差距。

4 結語

通過本實驗：①得出了濕拌砂漿保塑時間的極限值；②表明了保塑時間與凝結時間有一定的關聯性；③提出了外加劑性能可能對濕拌砂漿放置后的性能產生一定的影響，這對濕拌砂漿保塑時間的設計有一定的指導意義。

由于本文篇幅有限，未進行更多不同外加劑以及原材料的實驗分析，后續可考慮結合砂漿其他性能指標，完善濕拌砂漿保塑時間性能的研究。