混凝土不凝結(jié)原因分析及檢測(cè)方法

董玉梅

摘? ? 要：在預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)過(guò)程中，混凝土的凝結(jié)時(shí)間是施工單位與混凝土生產(chǎn)單位非常關(guān)心的問(wèn)題。無(wú)論是從施工操作的科學(xué)性的角度出發(fā)，還是從工程的經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，研究影響混凝土凝結(jié)時(shí)間的因素，掌握如何簡(jiǎn)單有效地控制混凝土凝結(jié)時(shí)間的方法，都具有重要的實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：混凝土;不凝結(jié);原因分析;檢測(cè)方法

1? 導(dǎo)言

預(yù)拌混凝土產(chǎn)生超緩凝的主要原因在于水泥凝結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和緩凝劑或緩凝型減水劑摻量過(guò)大，環(huán)境溫度太低也會(huì)使混凝土凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)甚至產(chǎn)生超緩凝。摻合料摻量較大的混凝土、水灰比大的混凝土，其凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)。攪拌時(shí)間會(huì)影響混凝土各組分的分散勻質(zhì)性，從而影響到新拌混凝土的凝結(jié)時(shí)間。為避免預(yù)拌混凝土出現(xiàn)超緩凝現(xiàn)象，應(yīng)選用凝結(jié)時(shí)間較短的水泥，緩凝劑摻量不能過(guò)大，在環(huán)境溫度低的情況下應(yīng)少摻或不摻緩凝劑。

2? 混凝土凝結(jié)時(shí)間影響因素

2.1? 水膠比對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

在試驗(yàn)條件相同的情況下，混凝土的凝結(jié)時(shí)間與水泥的凝結(jié)時(shí)間有很好的相關(guān)性，試驗(yàn)研究認(rèn)為：如測(cè)定水泥凝結(jié)時(shí)間通常水灰比是在0.24～0.27，強(qiáng)度等級(jí)為C30的混凝土水膠比一般為0.46～0.50，兩者的水膠比相差一倍，凝結(jié)時(shí)間也相差一倍。試驗(yàn)研究認(rèn)為：混凝土的凝結(jié)時(shí)間隨著水灰比的增加而增加，水灰比每增加0.08，混凝土的初凝時(shí)間增加24.4%，終凝時(shí)間增加19.7%?；炷恋乃z比大，水泥顆粒之間的距離大，必須產(chǎn)生較多的水化產(chǎn)物才能使水泥顆粒相互搭接連生。另外，水化產(chǎn)物會(huì)在水泥顆粒表面形成一層薄膜，妨礙水與未水化水泥的接觸，水分子向水泥顆粒內(nèi)部擴(kuò)散必須通過(guò)這一層薄膜，從而水泥水化受擴(kuò)散控制，水化速度減慢，因此，水灰比大時(shí)水泥顆粒之間的水化產(chǎn)物搭接連生更困難，凝結(jié)變得較緩，凝結(jié)時(shí)間更長(zhǎng)。此外，在水泥凈漿中，兩個(gè)水泥顆粒之間的空間分別由兩個(gè)水泥顆粒產(chǎn)生的水化產(chǎn)物搭接，而在水泥砂漿中，一個(gè)水泥顆粒與一個(gè)砂子之間的空間完全由水泥顆粒所產(chǎn)生的水化產(chǎn)物來(lái)填充，因?yàn)樯白硬划a(chǎn)生任何水化產(chǎn)物。因此，混凝土的凝結(jié)時(shí)間要比水泥的長(zhǎng)得多。

2.2? 礦物摻合料對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

混凝土的凝結(jié)時(shí)間主要依靠水泥的凝結(jié)來(lái)完成拌合物的硬化成型的，水泥熟料的4大主要礦物成分為C3S、C2S、C3A、C4AF，這4種礦物成分的水化速率為C3A>C4AF>C3S>C2S。商品混凝土主要使用的礦物摻合料有粉煤灰和礦粉兩種，粉煤灰的主要化學(xué)成分SiO2、Al2O3、Fe2O3，這3種氧化物的含量合計(jì)占總量的70%以上;礦渣粉的主要化學(xué)成分CaO、SiO2、Al2O3，這3種氧化物含量達(dá)90%以上。這些礦物摻合料的化學(xué)組分能與水泥的水化產(chǎn)物Ca（OH）2進(jìn)行二次反應(yīng)，提高混凝土的后期強(qiáng)度和混凝土密實(shí)性，但在混凝土水化初期基本不參與水化反應(yīng)。因此，礦物摻合料的膠凝體系中C3A和C4AF等的含量相對(duì)純水泥膠凝材料有所降低，就減緩了C3A和C4AF的水化速度，混凝土的凝結(jié)時(shí)間隨著礦物摻合料摻量的增加而延長(zhǎng)。

2.3? 外加劑對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

商品混凝土普遍使用高效減水劑或高性能減水劑。摻入減水劑后對(duì)水泥水化初期的影響：一方面減水劑吸附在水泥顆粒表面;一方面在水泥水化的堿性介質(zhì)中，減水劑分子鏈的活性基團(tuán)（如-COO-、-SO32-）與水泥生成的離子（如鈣離子等）產(chǎn)生不穩(wěn)定的絡(luò)合物，延緩水泥水化的進(jìn)行。其摻量越高對(duì)水化抑制作用時(shí)間越長(zhǎng)，因此，宏觀上表現(xiàn)為混凝土的凝結(jié)時(shí)間隨摻量的增加而延長(zhǎng)?；炷辆從齽┦且环N能延遲水泥水化反應(yīng)，從而延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間的外加劑。一般來(lái)講緩凝劑有表面活性，它們?cè)诠獭⒁好娈a(chǎn)生吸附，改變固體顆粒的表面性質(zhì)，或者通過(guò)其分子中親水基團(tuán)吸附大量水分子形成水膜層，阻礙水化過(guò)程，起到緩凝效果。緩凝劑摻量越大緩凝效果越明顯。有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，葡萄糖酸鈉摻量在萬(wàn)分之二到萬(wàn)分之八的范圍內(nèi)，摻量每提高萬(wàn)分之二，水泥凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)100min左右。對(duì)于泵送的商品混凝土或者在夏季高溫環(huán)境下施工的混凝土，采用緩凝劑和高效減水劑復(fù)合使用的方法，延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間，減少坍落度損失，是保障混凝土正常施工的有效方法。

2.4? 環(huán)境溫度、濕度對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

環(huán)境溫度對(duì)水泥的水化速度影響很大，溫度高水泥的水化速度快，溫度低水泥水化速度緩慢，當(dāng)溫度接近0℃，水泥基本停止水化。空氣中濕度的變化也影響混凝土凝結(jié)時(shí)間，濕度大凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，濕度小凝結(jié)時(shí)間短。

3? 混凝土的超緩凝現(xiàn)象及避免措施

3.1? 超緩凝現(xiàn)象的產(chǎn)生原因及分析

在預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)及施工過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)混凝土凝結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的現(xiàn)象，即超緩凝現(xiàn)象。例如，文獻(xiàn)報(bào)道，廣州番禺大橋由于是在夏季施工，日曬最高溫度為41℃，且運(yùn)輸距離長(zhǎng)，要求在室外溫度下混凝土拌合物的初凝時(shí)間至少要15h。最后采用木質(zhì)素磺酸鈣與高效減水劑復(fù)合，使混凝土在室內(nèi)初凝時(shí)間達(dá)28h以上，終凝時(shí)間達(dá)35h以上。產(chǎn)生超緩凝現(xiàn)象主要有以下兩個(gè)原因：（1）水泥凝結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)?；炷恋哪Y(jié)主要是由水泥的凝結(jié)所引起，因此，水泥的凝結(jié)時(shí)間就決定了混凝土凝結(jié)時(shí)間的長(zhǎng)短。（2）緩凝劑摻量過(guò)大。緩凝劑或緩凝性減水劑摻量過(guò)大，是混凝土凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)甚至連續(xù)幾天不凝結(jié)的主要原因。

3.2? 避免超緩凝現(xiàn)象發(fā)生的措施

除在炎熱的夏天且運(yùn)輸距離長(zhǎng)外，超緩凝現(xiàn)象一般是不利的，應(yīng)盡量避免?？刹扇∫韵麓胧海?）正確選用緩凝劑或緩凝性減水劑，避免摻量過(guò)大。（2）選擇凝結(jié)時(shí)間適宜的水泥。水泥的凝結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)是混凝土產(chǎn)生超緩凝現(xiàn)象的重要原因。一般來(lái)講，礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥等由于摻入較多的混合材料，凝結(jié)時(shí)間都比較長(zhǎng)?；旌喜牧系膿搅吭蕉啵Y(jié)時(shí)間越長(zhǎng)。為木質(zhì)素磺酸鈣減水劑對(duì)普通硅酸鹽水泥混凝土和礦渣水泥混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響。木質(zhì)素磺酸鈣對(duì)不同水泥混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響。（3）控制礦物摻合料的質(zhì)量、摻量及加水量。不要對(duì)預(yù)拌混凝土任意加水，也不要摻入過(guò)量的礦物摻合料，特別是一些活性低且比表面積小的礦物摻合料，這在使用普通硅酸鹽水泥時(shí)尤其應(yīng)當(dāng)注意。操作人員或運(yùn)輸車司機(jī)不要憑自己的主觀判斷對(duì)預(yù)拌混凝土任意加水。（4）混凝土出現(xiàn)超緩凝現(xiàn)象時(shí)的處理。若不是因?yàn)樗啾旧淼馁|(zhì)量問(wèn)題，而是由于緩凝劑或緩凝性減水劑的摻量過(guò)大而引起的混凝土超緩凝，則應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，而不能急于拆模。如果混凝土在2d～3d內(nèi)能凝結(jié)，則其后期強(qiáng)度還是有可能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求的。

4? 結(jié)語(yǔ)

采用物理、化學(xué)、物相等方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的樣品進(jìn)行測(cè)試分析，為挖孔樁混凝土異常凝結(jié)原因分析提供了科學(xué)依據(jù)。分析結(jié)果表明，由于樁基樁孔有滲水和積水，混凝土在澆筑過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重離析分層，材料顆粒空隙充滿自由水，水泥顆粒雖然進(jìn)行正常水化反應(yīng)，但是由于空隙過(guò)大，生成的水化產(chǎn)物不能填滿空隙，固體顆粒之間的搭接較少，導(dǎo)致混凝土松軟、疏松、強(qiáng)度低。

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