混凝土不凝結原因分析及檢測方法

董玉梅

摘? ? 要：在預拌混凝土的生產過程中，混凝土的凝結時間是施工單位與混凝土生產單位非常關心的問題。無論是從施工操作的科學性的角度出發，還是從工程的經濟性的角度出發，研究影響混凝土凝結時間的因素，掌握如何簡單有效地控制混凝土凝結時間的方法，都具有重要的實際意義。

關鍵詞：混凝土;不凝結;原因分析;檢測方法

1? 導言

預拌混凝土產生超緩凝的主要原因在于水泥凝結時間過長和緩凝劑或緩凝型減水劑摻量過大，環境溫度太低也會使混凝土凝結時間延長甚至產生超緩凝。摻合料摻量較大的混凝土、水灰比大的混凝土，其凝結時間長。攪拌時間會影響混凝土各組分的分散勻質性，從而影響到新拌混凝土的凝結時間。為避免預拌混凝土出現超緩凝現象，應選用凝結時間較短的水泥，緩凝劑摻量不能過大，在環境溫度低的情況下應少摻或不摻緩凝劑。

2? 混凝土凝結時間影響因素

2.1? 水膠比對混凝土凝結時間的影響

在試驗條件相同的情況下，混凝土的凝結時間與水泥的凝結時間有很好的相關性，試驗研究認為：如測定水泥凝結時間通常水灰比是在0.24～0.27，強度等級為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，凝結時間也相差一倍。試驗研究認為：混凝土的凝結時間隨著水灰比的增加而增加，水灰比每增加0.08，混凝土的初凝時間增加24.4%，終凝時間增加19.7%。混凝土的水膠比大，水泥顆粒之間的距離大，必須產生較多的水化產物才能使水泥顆粒相互搭接連生。另外，水化產物會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部擴散必須通過這一層薄膜，從而水泥水化受擴散控制，水化速度減慢，因此，水灰比大時水泥顆粒之間的水化產物搭接連生更困難，凝結變得較緩，凝結時間更長。此外，在水泥凈漿中，兩個水泥顆粒之間的空間分別由兩個水泥顆粒產生的水化產物搭接，而在水泥砂漿中，一個水泥顆粒與一個砂子之間的空間完全由水泥顆粒所產生的水化產物來填充，因為砂子不產生任何水化產物。因此，混凝土的凝結時間要比水泥的長得多。

2.2? 礦物摻合料對混凝土凝結時間的影響

混凝土的凝結時間主要依靠水泥的凝結來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，粉煤灰的主要化學成分SiO2、Al2O3、Fe2O3，這3種氧化物的含量合計占總量的70%以上;礦渣粉的主要化學成分CaO、SiO2、Al2O3，這3種氧化物含量達90%以上。這些礦物摻合料的化學組分能與水泥的水化產物Ca（OH）2進行二次反應，提高混凝土的后期強度和混凝土密實性，但在混凝土水化初期基本不參與水化反應。因此，礦物摻合料的膠凝體系中C3A和C4AF等的含量相對純水泥膠凝材料有所降低，就減緩了C3A和C4AF的水化速度，混凝土的凝結時間隨著礦物摻合料摻量的增加而延長。

2.3? 外加劑對混凝土凝結時間的影響

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中，減水劑分子鏈的活性基團（如-COO-、-SO32-）與水泥生成的離子（如鈣離子等）產生不穩定的絡合物，延緩水泥水化的進行。其摻量越高對水化抑制作用時間越長，因此，宏觀上表現為混凝土的凝結時間隨摻量的增加而延長。混凝土緩凝劑是一種能延遲水泥水化反應，從而延長混凝土凝結時間的外加劑。一般來講緩凝劑有表面活性，它們在固、液面產生吸附，改變固體顆粒的表面性質，或者通過其分子中親水基團吸附大量水分子形成水膜層，阻礙水化過程，起到緩凝效果。緩凝劑摻量越大緩凝效果越明顯。有關實驗表明，葡萄糖酸鈉摻量在萬分之二到萬分之八的范圍內，摻量每提高萬分之二，水泥凝結時間延長100min左右。對于泵送的商品混凝土或者在夏季高溫環境下施工的混凝土，采用緩凝劑和高效減水劑復合使用的方法，延長混凝土凝結時間，減少坍落度損失，是保障混凝土正常施工的有效方法。

2.4? 環境溫度、濕度對混凝土凝結時間的影響

環境溫度對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時間，濕度大凝結時間長，濕度小凝結時間短。

3? 混凝土的超緩凝現象及避免措施

3.1? 超緩凝現象的產生原因及分析

在預拌混凝土的生產及施工過程中，有時會出現混凝土凝結時間過長的現象，即超緩凝現象。例如，文獻報道，廣州番禺大橋由于是在夏季施工，日曬最高溫度為41℃，且運輸距離長，要求在室外溫度下混凝土拌合物的初凝時間至少要15h。最后采用木質素磺酸鈣與高效減水劑復合，使混凝土在室內初凝時間達28h以上，終凝時間達35h以上。產生超緩凝現象主要有以下兩個原因：（1）水泥凝結時間過長。混凝土的凝結主要是由水泥的凝結所引起，因此，水泥的凝結時間就決定了混凝土凝結時間的長短。（2）緩凝劑摻量過大。緩凝劑或緩凝性減水劑摻量過大，是混凝土凝結時間長甚至連續幾天不凝結的主要原因。

3.2? 避免超緩凝現象發生的措施

除在炎熱的夏天且運輸距離長外，超緩凝現象一般是不利的，應盡量避免。可采取以下措施：（1）正確選用緩凝劑或緩凝性減水劑，避免摻量過大。（2）選擇凝結時間適宜的水泥。水泥的凝結時間過長是混凝土產生超緩凝現象的重要原因。一般來講，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，凝結時間都比較長。混合材料的摻量越多，凝結時間越長。為木質素磺酸鈣減水劑對普通硅酸鹽水泥混凝土和礦渣水泥混凝土凝結時間的影響。木質素磺酸鈣對不同水泥混凝土凝結時間的影響。（3）控制礦物摻合料的質量、摻量及加水量。不要對預拌混凝土任意加水，也不要摻入過量的礦物摻合料，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尤其應當注意。操作人員或運輸車司機不要憑自己的主觀判斷對預拌混凝土任意加水。（4）混凝土出現超緩凝現象時的處理。若不是因為水泥本身的質量問題，而是由于緩凝劑或緩凝性減水劑的摻量過大而引起的混凝土超緩凝，則應加強養護，而不能急于拆模。如果混凝土在2d～3d內能凝結，則其后期強度還是有可能達到設計強度等級要求的。

4? 結語

采用物理、化學、物相等方法對現場采集的樣品進行測試分析，為挖孔樁混凝土異常凝結原因分析提供了科學依據。分析結果表明，由于樁基樁孔有滲水和積水，混凝土在澆筑過程中出現嚴重離析分層，材料顆粒空隙充滿自由水，水泥顆粒雖然進行正常水化反應，但是由于空隙過大，生成的水化產物不能填滿空隙，固體顆粒之間的搭接較少，導致混凝土松軟、疏松、強度低。

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