ISO 23945-12022 喷射混凝土的试验方法.第1部分速凝加速外加剂.凝结时间标准立项发展报告

喷射混凝土的试验方法第1部分：速凝加速外加剂凝结时间标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:TestMethodsforSprayedConcrete—Part1:FlashSettingAcceleratingAdmixtures—SettingTime摘要关键词：喷射混凝土；速凝外加剂；凝结时间；国际标准；试验方法；标准化Keywords:Sprayedconcrete;Flashsettingacceleratingadmixtures;Settingtime;Internationalstandard;Testmethods;Standardization一、引言喷射混凝土技术始于20世纪初，以其施工速度快、早期强度高、适应性广等显著优势，广泛应用于隧道支护、矿山巷道加固、边坡防护、地下洞室衬砌及建筑物修复加固等领域。据不完全统计，全球每年喷射混凝土使用量已超过数千万立方米，且呈现持续增长态势。在喷射混凝土施工过程中，速凝加速外加剂（简称速凝剂）扮演着不可或缺的关键角色，它能够显著缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度发展速率，有效控制回弹率，保障施工作业安全。凝结时间是衡量速凝剂性能优劣的核心参数之一。《喷射混凝土用速凝剂》标准将凝结时间定义为“按标准方法测试的掺加速凝剂的水泥净浆自加水起至试针沉入净浆中一定深度所需的时间”，这一指标直接关系到喷射混凝土在垂直面或仰拱面上的附着性能与成型质量。科学、准确、统一地测定凝结时间，对于速凝剂产品质量控制、施工配合比设计、工程质量验收以及新型速凝剂研发均具有至关重要的指导意义。然而，在ISO23945-1:2022发布之前，国际上关于喷射混凝土速凝剂凝结时间的试验方法长期缺乏统一的国际标准。不同国家和地区采用各自制定的试验方法，如欧洲标准EN934-5、美国标准ASTMC1140、日本工业标准JISA6204等，这些标准在试验原理、仪器设备、操作步骤及结果判定等方面存在明显差异，导致测试结果可比性差，严重制约了国际间的技术交流与贸易往来。中国在喷射混凝土速凝剂试验方法领域虽已建立了较为完善的标准体系，如GB/T35159-2017等，但在国际标准层面仍缺乏话语权和主导权。在此背景下，国际标准化组织混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土技术委员会（ISO/TC71）适时启动该标准的制定工作，旨在整合全球技术资源，建立统一、科学、可操作的速凝剂凝结时间试验方法国际标准，消除技术壁垒，促进全球喷射混凝土技术的协同发展。二、标准立项背景与编制历程（一）立项背景喷射混凝土技术的广泛应用带来了对原材料性能测试方法标准化的迫切需求。速凝外加剂作为喷射混凝土最核心的化学外加剂之一，其产品质量的稳定性与可靠性直接关系到工程安全。然而，国际标准化组织此前尚无专门针对喷射混凝土速凝剂试验方法的标准文件，现有的相关标准分散于不同技术委员会和区域标准体系中，缺乏系统性和协调性。2016年，ISO/TC71在广泛征求各成员国意见的基础上，通过表决正式批准设立"喷射混凝土试验方法"系列标准制定项目，并由中国、日本、德国、瑞士等国家联合提出具体标准提案。该系列标准涵盖速凝剂凝结时间、抗压强度、弯曲韧性、粘结强度、回弹率等多个试验方法，旨在构建完整的喷射混凝土性能测试标准体系。其中，速凝剂凝结时间试验方法作为该系列标准的第1部分被优先启动制定。（二）编制历程ISO23945-1:2022的编制工作由ISO/TC71下设的工作组WG13具体负责，历经多轮国际磋商和技术论证，主要编制过程如下：提案阶段（2018年—2019年）：中国、日本等国联合提交标准工作草案（WD），明确了标准的适用范围、技术路线和基本框架。2018年10月，ISO/TC71全体会议审议通过立项决议，正式注册为预备工作项目（PWI）。草稿阶段（2019年—2020年）：工作组先后召开多次国际会议，就试验方法的比选、关键参数的确定、仪器设备的技术要求等进行深入研讨。2019年6月形成委员会草案（CD），面向全体成员国征求意见。期间，工作组组织开展了国际循环比对试验（RoundRobinTest），邀请来自中国、日本、德国、瑞士、韩国等国家的多家实验室参与验证试验，为确定试验方法的精密度和重复性提供了详实的数据支撑。征询意见阶段（2020年—2021年）：2020年9月，标准草案进入征询意见阶段（DIS），面向ISO全体成员国进行为期三个月的公开征求意见。工作组对各成员国提出的修改意见和建议进行了逐条处理和回复，进一步完善了标准技术内容。2021年4月，标准草案通过最终国际标准草案（FDIS）投票。批准发布阶段（2021年—2022年）：2022年5月，ISO中央秘书处完成标准文本的最终编辑和格式审定工作。2022年7月11日，ISO23945-1:2022正式向全球发布。（三）编制原则在标准编制过程中，工作组始终坚持以下基本原则：1.科学性：试验方法建立在充分的试验验证基础上，确保测试结果的准确性、可靠性和可重复性；2.协调性：充分参考和吸收现有区域标准和国家标准的先进技术内容，注重与其他相关标准的协调配套；3.适用性：试验方法简便易行，仪器设备要求合理，便于各国实验室推广实施；4.先进性：体现当前喷射混凝土技术发展的最新成果，为新型速凝剂的性能评价预留空间。三、标准主要内容（一）标准适用范围ISO23945-1:2022规定了用于测定喷射混凝土用速凝加速外加剂凝结时间的试验方法，适用于以下类型的速凝外加剂：-液态速凝剂（包括溶液型、悬浮液型和乳液型）；-粉状速凝剂。该标准适用于在喷射混凝土施工中使用的各类速凝加速外加剂的凝结时间测定，包括但不限于隧道工程、矿山工程、边坡工程和地下建筑工程等应用场景。（二）术语和定义标准明确了以下关键术语和定义：1.速凝加速外加剂（Flashsettingacceleratingadmixture）能够显著缩短喷射混凝土拌合物凝结时间的化学外加剂，使混凝土在喷射后短时间内即具备必要的早期强度。2.凝结时间（Settingtime）在标准试验条件下，掺加速凝剂的水泥净浆从加水拌和开始至达到规定贯入阻力值所需的时间。标准分别定义了初凝时间和终凝时间：-初凝时间（Initialsettingtime）：自加水起至试针沉入净浆中达到规定深度（通常为下沉至距底板一定距离）的时间；-终凝时间（Finalsettingtime）：自加水起至试针沉入净浆中不超过规定深度的时间。3.基准净浆（Referencepaste）不掺加速凝剂、仅由水泥和水按标准规定比例拌制成的净浆，用于对照组试验。（三）试验原理本标准规定的凝结时间测定采用维卡仪法（Vicatapparatusmethod），其基本原理为：将掺加速凝剂的水泥净浆装填于标准试模中，利用维卡仪配备的标准试针在重力作用下自由沉入净浆，通过测定试针在特定时间内的沉入深度来判断净浆的凝结状态，从而确定初凝和终凝时间。试验原理示意图如图1所示。试验过程中，按照标准规定的间隔时间重复测定试针沉入深度，绘制贯入阻力与时间的对应关系曲线，并根据曲线上特征点确定凝结时间值。（四）试验仪器与设备标准对试验仪器和设备提出了明确的技术要求，主要包括：1.维卡仪符合标准规定的维卡仪应具备以下基本技术要求（见表1）：|仪器部件|技术要求||---------|---------||试针|直径1.13mm±0.05mm，长度50mm，材质为不锈钢||试杆|总质量300g±1g，能自由滑动||刻度盘|量程0-50mm，分度值不大于0.5mm||试模|截锥形，深度40mm±1mm，上口内径65mm±1mm，下口内径75mm±1mm||基板|玻璃板或金属板，尺寸不小于100mm×100mm，板面平整|2.搅拌设备符合标准要求的净浆搅拌机，搅拌叶片转速和搅拌容器的尺寸应满足标准规定的拌和条件。3.计时装置精度不低于0.1s的秒表或其他计时设备。4.环境控制设备能维持试验环境温度在20℃±2℃、相对湿度不低于50%的恒温恒湿设备。5.辅助器具包括量筒、天平（精度0.01g）、刮刀、湿气养护箱等。（五）试验条件与材料1.环境条件试验应在温度20℃±2℃、相对湿度不低于50%的标准试验室环境中进行。试模、基板及所有与净浆接触的器具应在试验前预先置于试验环境中至少2小时。2.试验材料-水泥：应采用符合ISO679规定的水泥。若无国际标准水泥，可采用符合当地国家标准的水泥，但须在试验报告中注明；-水：采用符合ISO3696规定的三级及以上纯度的水；-速凝剂：按产品使用说明书的推荐掺量进行试验。若需考察不同掺量对凝结时间的影响，应至少设置三个不同掺量水平。3.配合比基准净浆的水灰比为0.40（质量比）。水泥用量为400g，拌和水用量为160mL。掺加速凝剂时，速凝剂用量按水泥质量的百分比计，按产品推荐掺量中值确定试验掺量。（六）试验步骤1.净浆制备按标准规定的程序进行净浆拌制。将称量好的水倒入搅拌锅中，加入水泥，低速搅拌30s后，在搅拌过程中均匀加入速凝剂，再快速搅拌60s。拌和完成后立即将净浆装入试模，振实或轻敲排出气泡，刮平表面。2.凝结时间测定-将装填好的试模置于维卡仪基座上，调整试针使其与净浆表面恰好接触；-迅速释放试针，使其在自重作用下自由沉入净浆中，记录试针沉入深度；-自加水时间起，每隔适当时间间隔重复测定一次（临近初凝时可将间隔缩短至1-2min）；-每次测定应在试模上不同位置进行，且各测定点之间的距离不小于10mm，距试模边缘不小于5mm；-每次测定后应将试针擦净，避免残留净浆影响下次测定结果。3.凝结时间确定-初凝时间：试针沉入深度达到距底板4mm±1mm（即沉入深度为36mm±1mm）时所经历的时间；-终凝时间：试针沉入深度不超过1mm时所经历的时间。以两次平行试验测定结果的平均值作为最终测定值，两次测量结果的差值不应超过10%，否则应重新试验。（七）结果表示与试验报告标准规定，凝结时间测定结果应以分钟（min）为单位，精确至1min。试验报告应至少包含以下信息：-标准编号及试验方法依据；-水泥品种、强度等级及生产厂家等信息；-速凝剂的名称、型号、生产厂家及试验掺量；-试验环境温湿度条件；-净浆配合比（水灰比、速凝剂掺量等）；-初凝时间和终凝时间测定结果；-试验过程中观察到的异常现象及可能的影响因素。（八）精密度标准通过国际循环比对试验确定了试验方法的精密度数据，给出了重复性条件下和再现性条件下的标准差及允许差。这些数据为实验室质量控制和不同实验室间结果比对提供了统计依据。四、主要参与单位介绍（一）中国建筑材料科学研究总院有限公司中国建筑材料科学研究总院有限公司（以下简称"中国建材总院"）是ISO23945-1:2022制定工作的核心参与单位之一，也是中国在该国际标准制定项目中的主要技术支撑力量。单位概况中国建材总院成立于1950年，是中国建材行业规模最大、综合实力最强的国家级科研机构，直属于国务院国有资产监督管理委员会。研究总院拥有绿色建筑材料国家重点实验室、建材行业混凝土外加剂重点实验室等多个国家级和省部级科研平台，长期从事建筑材料领域的基础研究、应用开发、标准制定与质量检测工作。在标准制定中的技术贡献在ISO23945-1:2022的编制过程中，中国建材总院主要承担了以下工作：1.基础试验数据支撑：依托所属的国家级混凝土外加剂检测中心，系统开展了水泥品种、水灰比、试验温度、试针规格等因素对凝结时间测试结果影响的系统研究，为标准关键参数的确定提供了翔实的试验数据和科学依据；2.国际循环比对试验组织：作为主要组织单位之一，牵头协调国内十余家实验室参与国际循环比对试验，完成数百组对比试验数据的统计分析，为标准精密度条款的确定奠定了基础；3.标准文本起草：选派具有丰富国际标准化工作经验的专家担任工作组联合召集人和起草组成员，深度参与标准各阶段文本的讨论与编写，贡献了大量具有中国实践经验的技术条款；4.协调沟通：有效协调中国国内相关利益方与技术委员的意见，组织国内行业专家对标准各阶段草案进行研讨和反馈，确保标准在国际先进性与中国产业适应性之间取得良好平衡。此外，中国建材总院还积极参与ISO/TC71其他相关标准的制定工作，在国际水泥与混凝土标准化领域发挥着日益重要的作用。五、标准实施意义与预期效益（一）技术层面ISO23945-1:2022的发布实施，为全球喷射混凝土速凝剂凝结时间测定提供了统一的技术依据和操作规范。其积极意义体现在：1.统一测试方法，提高结果可比性：标准整合了全球主要速凝剂试验方法的技术优势，统一了试验条件、仪器设备、操作程序和结果评定准则，从根本上解决了长期以来不同标准方法测试结果缺乏可比性的问题，为全球范围内速凝剂产品质量评价提供了共同的技术语言；2.保障工程质量，促进技术创新：科学、准确的凝结时间测定方法有助于速凝剂生产企业和施工企业更加精准地控制产品质量和施工参数，为新型高性能速凝剂的研发提供可靠的技术评价手段，推动行业技术进步；3.完善标准体系，促进行业规范发展：该标准作为喷射混凝土试验方法系列标准的第1部分，为后续其他部分的制定提供了方法框架和技术范式，对构建完整的国际喷射混凝土标准体系具有重要引领作用。（二）经济层面1.降低贸易壁垒，促进国际贸易：统一采用ISO国际标准有助于消除因测试方法不同而造成的技术贸易壁垒，降低速凝剂产品国际贸易中的重复检测认证成本，促进全球范围内速凝剂产品的自由流通；2.提高效率，降低成本：采用国际统一的试验方法，有助于速凝剂生产企业实现"一次测试，全球认可"，减少重复试验带来的资源浪费；同时，准确的凝结时间控制有利于提高喷射混凝土施工效率，缩短工期，降低工程综合成本；3.促进产业升级：标准的实施将推动速凝剂行业优胜劣汰，淘汰检测手段落后、产品质量不稳定的落后产能，促进产业集中度和技术水平的整体提升。（三）社会层面1.保障施工安全：速凝剂凝结时间的准确测定直接关系到喷射混凝土施工的初期支护效果和作业安全，统一的试验方