水灰比对水泥净浆凝结时间的影响

施潇韵

（中国建材检验认证集团浙江有限公司， 浙江 杭州 310000）

前言：在对水灰比对水泥净浆凝结时间产生的影响进行分析时，可主要采取维卡仪法，将水泥净浆作为研究对象，结合水泥水化机理，进一步阐述水灰比对水泥净浆凝结时间造成影响的原因。水泥凝结时间的明确对工程施工的顺利开展有重要意义，通过加强对水灰比对水泥净浆凝结时间的研究，可对混凝土运输时间作出合理判断，避免施工过程中出现水泥凝结硬化的问题，具有较强的研究价值。

1 水泥净浆的凝结硬化阐述

当水泥注水搅拌后将发生剧烈的水化反应，不仅会造成水泥浆中自由水成分有所减少，降低水泥自身的润滑作用，还会在水分逐渐减少的情况下，使得水化产物在净浆内很快达到饱和状态，当处于过饱和状态时会导致水化产物不断析出，使得水泥颗粒外表面上覆盖物厚度不断增大，从而造成水泥净浆中各颗粒间距离逐渐缩短，大量固体颗粒将互相连接成骨架结构[1]。这种情况下，水泥净浆会逐渐失去塑性，并且硬度不断提高，这种现象便被称为水泥的初凝。当加入水泥中的石膏逐渐被消耗，则水泥固体颗粒间会相互靠近，并连接形成骨架结构。水泥净浆的塑性将逐渐消失，直至水泥的终凝。随着水泥水化过程的不断进行，溶液中将不断出现新的水化物，当水泥浆内部结构的孔隙被这些新生水化物填入和加固时，则发生水泥浆的凝结过程。水泥凝结后的强度有明显增加，并逐渐形成硬度较高的水泥石，即是进行水泥浆的硬化过程。

造成水泥浆凝结硬化的影响因素较多，可将这些因素简单划分为外部因素和内部因素，其中内部因素包括水泥原材料的矿物组成、石膏掺量和熟料细度等；外部因素主要包括养护时间、养护温度和水灰比等。现假定其余因素不变，通过改变水灰比，来判断水灰比对水泥浆凝结时间的影响。水灰比指的是水泥净浆中的水与水泥的质量比。水灰比较低的试验样品中水泥固体颗粒间距离较小，并且单位体积样品中水泥颗粒含量较多，单位时间及单位体积内的水化产物数量增加明显，水化产物在较短的水化反应时间内便可构成凝聚体结构，具有降低孔隙度和提高孔的曲折度的作用[2]。而水灰比较高的水泥样品中各固体颗粒间初始分隔距离较大，因此，水化产物形成凝聚体将需要更长时间，从这一角度来看，低水灰比的浆体凝结硬化速度较快。

2 水泥浆体凝结时间对施工质量的重要性

对于混凝土施工来讲，通常要求混凝土凝结时间长一些，确保混凝土有充足的运输、搅拌和浇筑时间，这些施工环节需要在混凝土初凝前完成。在混凝土初凝后，还需要对混凝土终凝时间进行合理控制，终凝时间越短，则混凝土浆体凝结时间越短，有利于提高施工速度，并能尽快增加混凝土强度，方便之后施工环节的开展。而对于浇筑体积较大的施工结构，应合理控制混凝土湿度，防止由于湿度较低导致的浆体开裂，这时需要尽可能使水泥水化速度较慢，延长初凝与终凝的时间间隔。混凝土初凝至终凝的过程中，是进行水化反应的过程，将放出一定热量，通过适当延缓水泥水化，将增加水泥浆体凝结间隔时间。

3 试验方法

为了准确掌握水灰比对水泥净浆凝结时间的影响，可采取维卡仪法来测定水泥浆的凝结硬化时间，保证试验结果的准确性。将维卡仪初凝时间测定指针调零后，分别选择不同水灰比对照标准，来制备水泥净浆。本试验主要选择32.5的水泥，根据0.25、0.30、0.35、0.40等不同参照标准稠度来拌制水泥浆，再将其放入提前准备的试模中，并在各试样振动压实后刮平，之后采取养护操作，将试样放入温度在20℃、湿度≥95%的养护设备中。在进行初凝时间测定时，需要按照以下试验步骤进行：将试样在养护设施中养护到加水之后的30min，进行首次测定并记录测定结果。测定过程中，需要从养护设施中取出试件并放在测定试针上，降低试针使其与水泥浆表面接触，在拧紧试针螺丝1-2秒后，放松试针，则试针将垂直进入水泥净浆中，观察试针释放30秒或停止下降时指针读数，在试针沉降至距底面玻璃板4mm时，表明是水泥浆初凝状态。在终凝时间测定上，需要在水泥浆凝结后，将初凝试针换为终凝试针，当试针下降到溶液中0.5mm厚度时，试针中环形附件在液体上不会留下痕迹，这一过程花费的时间则为水泥终凝时间。通过上述试验过程的开展，能对不同水灰比下的水泥浆初终凝时间有所掌握。

4 水灰比对水泥浆凝结硬化时间产生的影响

在对试验结果进行分析后，可得出四组不同水灰比情况下水泥净浆的终凝和初凝时间，以及试针随着时间推移进入溶液内深度变化情况。数据结果表明：随着水灰比的增加，水泥净浆初凝时间以及终凝时间都将有所增加。本文选择32.5级水泥浆作为试验对象，比较分析不同水灰比数值下凝结硬化时间的变化情况。随着水灰比的减少，凝结时间随之缩短。这一现象产生原因主要与水泥浆凝结硬化机理有关，当水灰比较小时，则水泥颗粒间距离较小，容易形成骨架结构，使得凝结时间有所减少。水灰比越大，水泥净浆凝结时需要水化产物填充的结构孔隙越多，将造成凝结硬化时间的延长。水泥净浆凝结硬化时间长短主要由水泥浆水化产物产生速度和数量决定，水花产物凝聚后将形成凝聚网状结构，会促使水泥浆发生改变，使得浆体塑性降低，并逐步硬化。

水灰比对水泥浆凝结时间有一定影响，主要与其对浆体流动度影响有关。水泥浆体流动情况很大程度由水灰比决定。通常情况下，水灰比越大，则水泥净浆中水分较多，流动度相对较大。当水灰比较小时，将导致水泥浆体干稠，造成搅拌混凝土无法顺利浇筑，并且不能保证水泥浆硬化之后的密实度，对工程施工整体质量有不利影响[3]。这种情况下，需要适当增加水量来增加水灰比，可有效提高水泥浆体的流动度，但是需要严格控制水灰比，避免由于泌水现象造成水泥浆体稳固性降低。通过对水泥砂浆中水灰比进行合理范围的确定，能确保水泥净浆流动度满足施工需求。并且在水泥浆体流动度得到有效控制的基础上，能有效实现水泥浆凝结时间的合理化。具体来说，水灰比对水泥浆凝结时间有明显影响，通过相关试验研究，能得出水灰比越大，则水泥净浆凝结时间越大的结论，同时从水灰比对浆体流动度的影响这一角度出发，可发现随着水灰比的增大，则浆体流动性有所增强，其中流动度是混凝土施工过程中需要重点关注的内容，要求结合实际工程需求，适当增加水泥浆体中水量。通过对混凝土浆体流动度有所掌握的情况下，可保证对水泥浆体凝结时间进行有效控制。

结论：综上所述，水泥净浆凝结时间对混凝土施工质量有显著影响，为了取得理想的施工效果，有必要从影响水泥净浆凝结时间的相关因素着手，充分掌握这些因素的影响机理，以便采取相应的解决措施。本文主要针对水灰比对水泥凝结时间的影响展开分析，利用相关试验，可得出水灰比越大，则混凝土初凝时间及终凝时间有所减少的结论。针对这一研究成果，可进一步在施工过程中选择恰当的施工手段。