混凝土凝結時間偏長問題的分析及解決措施

董志，時耀輝，崔文剛，杜會平，賈坤鵬

我公司年產高標號水泥300萬噸，廣泛應用于南水北調、石家莊新客站、地鐵等國家及地方重點工程。2020年11月4日晚，使用我公司水泥的XH混凝土攪拌站反映其生產的C30混凝土出現嚴重的緩凝現象，攪拌站技術人員反復查找也未能發現緩凝現象發生的原因，此問題嚴重影響了客戶混凝土的正常生產，存在較大的質量風險，亟需解決。

1 現況簡述

現場實地查看發現，在超過規定終凝時間2h后，施工現場兩批混凝土試塊仍然松軟，用手觸碰能留下明顯印痕，存在嚴重緩凝現象，混凝土凝結狀態如圖1、2所示。

圖1 試塊1超規定時間后混凝土凝結狀態

2 原因分析

我公司售后服務人員與該站技術人員結合現場實際以及混凝土生產情況，從混凝土配比、水泥質量、混凝土用外加劑質量、混凝土用配合料質量等進行了一系列試驗分析驗證，結果如下。

圖2 試塊2超規定時間后混凝土凝結狀態

2.1 混凝土配比分析

現用C30混凝土配比正常，未發現明顯差異，具體數據見表1。

表1 現用混凝土配比，kg

2.2 水泥質量分析

從水泥質量檢測、不同廠家水泥對比、同一水泥不同攪拌站對比等三個維度對水泥質量進行了分析，結果均顯示水泥質量正常，具體試驗如下：

（1）水泥質量檢測

自該站1號、2號水泥儲倉取回我公司水泥樣品進行熒光分析，檢測其凝結時間和強度等項目，檢測結果均正常，具體數據見表2、3。

表2 水泥化學成分分析，%

（2）不同廠家水泥對比

除我公司生產水泥外，另選了DX、ZL兩家公司生產的水泥，均制作C30混凝土，觀察試塊，均出現嚴重緩凝現象；同時，在該站實驗室對我公司水泥進行了凈漿檢驗，硬化結果正常。

（3）同一水泥不同攪拌站對比

為進一步查找原因，自XH站取一部分庫存水泥樣品送至ZT站試驗室，用XH站庫存我公司水泥與ZT站用水泥分別制作混凝土，進行對比（其他原材料、外加劑均為ZT站現用），硬化正常。

2.3 外加劑質量分析

本次外加劑質量分析主要采用對比分析方法，即用該攪拌站倉儲我公司水泥及新進我公司水泥，分別配用HY、YL兩家外加劑，制作C30混凝土，進行對比，并加做一組純水泥對比，均出現緩凝現象。

2.4 對混凝土配合料質量進行分析

（1）設計“礦粉、粉煤灰雙摻”“單摻礦粉”“單摻粉煤灰”三組混凝土配方進行試生產，到期觀察試塊，均出現緩凝現象。

表3 水泥物理性能分析

（2）設計不同砂源進行對比分析，用XH站倉儲水泥分別配用ISO標準砂及該站生產用砂做膠砂進行對比（室外養護），到期后觀察試塊。ISO標準砂砂漿硬化正常，該站生產用砂砂漿未硬化，40h后繼續觀察，該站生產用砂砂漿仍未硬化。

（3）通過試驗分析初步判斷，混凝土用砂可能是導致本次混凝土凝結時間異常的原因。為進一步驗證此結論，分別用我公司水泥、DX公司水泥（新進）分別配用該站粗砂及該站前期庫存砂進行混凝土對比實驗。經過觀察，兩家公司水泥用該站前期庫存砂拌合的混凝土硬化均正常，無明顯區別；兩家公司水泥用該站現用粗砂拌合的混凝土均未硬化，結構松散。

2.5 砂源質量追溯分析

為進一步查找砂源質量問題，經與供應商溝通了解并進行實地查看，得知砂源地附近有一座化工廠，其廢水階段性排出至存砂地。由于我公司檢測能力有限，委托外加劑公司開展了相關分析。通過分析得知，廢水中含有一種醇類物質，進一步咨詢相關專家得知，醇類化合物對硅酸鹽水泥的水化過程具有不同程度的抑制作用。該醇類化合物致硅酸鹽水泥緩凝作用機理在于，該醇類化合物羥基吸附在水泥顆粒表面，與水泥水化產物表面上的O2-形成氫鍵，同時，其他羥基又與水分子通過氫鍵締合，同樣使水泥顆粒表面形成一層穩定的溶劑化水膜，從而抑制了水泥的水化過程。

3 解決措施及效果驗證

為消除現用粗砂致緩凝影響，售后服務人員與該站技術人員共同制定了三條解決措施并進行了相應試驗驗證。一是現用粗砂與原有庫存砂按照1：1搭配使用，二是將現用粗砂進行多次水洗，消除其致緩凝影響，三是要求砂源供應商采取防護措施，保證化工廠廢水不侵蝕砂源。

通過對比觀察，采取措施后，表4中的4組配比方案制作的混凝土，均達到正常終凝時間，并得出如下結果：

表4 混凝土配比方案

（1）混凝土用砂消除緩凝成分后，可正常使用。

（2）含緩凝成分的砂與正常砂按一定比例搭配后，緩凝成分被稀釋，含量降低，緩凝作用減小。

（3）配制高標號混凝土時，水泥用量大幅度提高，砂子用量降低，砂中緩凝成分的緩凝作用被水泥部分消解，緩凝作用降低，混凝土凝結時間趨于正常。