混凝土不凝结原因分析及检测方法
来源:用户上传
作者:
摘 要：在预拌混凝土的生产过程中，混凝土的凝结时间是施工单位与混凝土生产单位非常关心的问题。无论是从施工操作的科学性的角度出发，还是从工程的经济性的角度出发，研究影响混凝土凝结时间的因素，掌握如何简单有效地控制混凝土凝结时间的方法，都具有重要的实际意义。
关键词：混凝土;不凝结;原因分析;检测方法
1 导言
预拌混凝土产生超缓凝的主要原因在于水泥凝结时间过长和缓凝剂或缓凝型减水剂掺量过大，环境温度太低也会使混凝土凝结时间延长甚至产生超缓凝。掺合料掺量较大的混凝土、水灰比大的混凝土，其凝结时间长。搅拌时间会影响混凝土各组分的分散匀质性，从而影响到新拌混凝土的凝结时间。为避免预拌混凝土出现超缓凝现象，应选用凝结时间较短的水泥，缓凝剂掺量不能过大，在环境温度低的情况下应少掺或不掺缓凝剂。
2 混凝土凝结时间影响因素
2.1 水胶比对混凝土凝结时间的影响
在试验条件相同的情况下，混凝土的凝结时间与水泥的凝结时间有很好的相关性，试验研究认为：如测定水泥凝结时间通常水灰比是在0.24～0.27，强度等级为C30的混凝土水胶比一般为0.46～0.50，两者的水胶比相差一倍，凝结时间也相差一倍。试验研究认为：混凝土的凝结时间随着水灰比的增加而增加，水灰比每增加0.08，混凝土的初凝时间增加24.4%，终凝时间增加19.7%。混凝土的水胶比大，水泥颗粒之间的距离大，必须产生较多的水化产物才能使水泥颗粒相互搭接连生。另外，水化产物会在水泥颗粒表面形成一层薄膜，妨碍水与未水化水泥的接触，水分子向水泥颗粒内部扩散必须通过这一层薄膜，从而水泥水化受扩散控制，水化速度减慢，因此，水灰比大时水泥颗粒之间的水化产物搭接连生更困难，凝结变得较缓，凝结时间更长。此外，在水泥净浆中，两个水泥颗粒之间的空间分别由两个水泥颗粒产生的水化产物搭接，而在水泥砂浆中，一个水泥颗粒与一个砂子之间的空间完全由水泥颗粒所产生的水化产物来填充，因为砂子不产生任何水化产物。因此，混凝土的凝结时间要比水泥的长得多。
2.2 矿物掺合料对混凝土凝结时间的影响
混凝土的凝结时间主要依靠水泥的凝结来完成拌合物的硬化成型的，水泥熟料的4大主要矿物成分为C3S、C2S、C3A、C4AF，这4种矿物成分的水化速率为C3A>C4AF>C3S>C2S。商品混凝土主要使用的矿物掺合料有粉煤灰和矿粉两种，粉煤灰的主要化学成分SiO2、Al2O3、Fe2O3，这3种氧化物的含量合计占总量的70%以上;矿渣粉的主要化学成分CaO、SiO2、Al2O3，这3种氧化物含量达90%以上。这些矿物掺合料的化学组分能与水泥的水化产物Ca（OH）2进行二次反应，提高混凝土的后期强度和混凝土密实性，但在混凝土水化初期基本不参与水化反应。因此，矿物掺合料的胶凝体系中C3A和C4AF等的含量相对纯水泥胶凝材料有所降低，就减缓了C3A和C4AF的水化速度，混凝土的凝结时间随着矿物掺合料掺量的增加而延长。
2.3 外加剂对混凝土凝结时间的影响
商品混凝土普遍使用高效减水剂或高性能减水剂。掺入减水剂后对水泥水化初期的影响：一方面减水剂吸附在水泥颗粒表面;一方面在水泥水化的碱性介质中，减水剂分子链的活性基团（如-COO-、-SO32-）与水泥生成的离子（如钙离子等）产生不稳定的络合物，延缓水泥水化的进行。其掺量越高对水化抑制作用时间越长，因此，宏观上表现为混凝土的凝结时间随掺量的增加而延长。混凝土缓凝剂是一种能延迟水泥水化反应，从而延长混凝土凝结时间的外加剂。一般来讲缓凝剂有表面活性，它们在固、液面产生吸附，改变固体颗粒的表面性质，或者通过其分子中亲水基团吸附大量水分子形成水膜层，阻碍水化过程，起到缓凝效果。缓凝剂掺量越大缓凝效果越明显。有关实验表明，葡萄糖酸钠掺量在万分之二到万分之八的范围内，掺量每提高万分之二，水泥凝结时间延长100min左右。对于泵送的商品混凝土或者在夏季高温环境下施工的混凝土，采用缓凝剂和高效减水剂复合使用的方法，延长混凝土凝结时间，减少坍落度损失，是保障混凝土正常施工的有效方法。
2.4 环境温度、湿度对混凝土凝结时间的影响
环境温度对水泥的水化速度影响很大，温度高水泥的水化速度快，温度低水泥水化速度缓慢，当温度接近0℃，水泥基本停止水化。空气中湿度的变化也影响混凝土凝结时间，湿度大凝结时间长，湿度小凝结时间短。
3 混凝土的超缓凝现象及避免措施
3.1 超缓凝现象的产生原因及分析
在预拌混凝土的生产及施工过程中，有时会出现混凝土凝结时间过长的现象，即超缓凝现象。例如，文献报道，广州番禺大桥由于是在夏季施工，日晒最高温度为41℃，且运输距离长，要求在室外温度下混凝土拌合物的初凝时间至少要15h。最后采用木质素磺酸钙与高效减水剂复合，使混凝土在室内初凝时间达28h以上，终凝时间达35h以上。产生超缓凝现象主要有以下两个原因：（1）水泥凝结时间过长。混凝土的凝结主要是由水泥的凝结所引起，因此，水泥的凝结时间就决定了混凝土凝结时间的长短。（2）缓凝剂掺量过大。缓凝剂或缓凝性减水剂掺量过大，是混凝土凝结时间长甚至连续几天不凝结的主要原因。
3.2 避免超缓凝现象发生的措施
除在炎热的夏天且运输距离长外，超缓凝现象一般是不利的，应尽量避免。可采取以下措施：（1）正确选用缓凝剂或缓凝性减水剂，避免掺量过大。（2）选择凝结时间适宜的水泥。水泥的凝结时间过长是混凝土产生超缓凝现象的重要原因。一般来讲，矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥等由于掺入较多的混合材料，凝结时间都比较长。混合材料的掺量越多，凝结时间越长。为木质素磺酸钙减水剂对普通硅酸盐水泥混凝土和矿渣水泥混凝土凝结时间的影响。木质素磺酸钙对不同水泥混凝土凝结时间的影响。（3）控制矿物掺合料的质量、掺量及加水量。不要对预拌混凝土任意加水，也不要掺入过量的矿物掺合料，特别是一些活性低且比表面积小的矿物掺合料，这在使用普通硅酸盐水泥时尤其应当注意。操作人员或运输车司机不要凭自己的主观判断对预拌混凝土任意加水。（4）混凝土出现超缓凝现象时的处理。若不是因为水泥本身的质量问题，而是由于缓凝剂或缓凝性减水剂的掺量过大而引起的混凝土超缓凝，则应加强养护，而不能急于拆模。如果混凝土在2d～3d内能凝结，则其后期强度还是有可能达到设计强度等级要求的。
4 结语
采用物理、化学、物相等方法对现场采集的样品进行测试分析，为挖孔桩混凝土异常凝结原因分析提供了科学依据。分析结果表明，由于桩基桩孔有渗水和积水，混凝土在浇筑过程中出现严重离析分层，材料颗粒空隙充满自由水，水泥颗粒虽然进行正常水化反应，但是由于空隙过大，生成的水化产物不能填满空隙，固体颗粒之间的搭接较少，导致混凝土松软、疏松、强度低。
参考文献：
[1] 程路军，袁天雄，王艳，黄灿，刘离.预制梁混凝土凝结时间的影响因素分析[J].商品混凝土，2016（3）：67～68.
[2] 邱利军.混凝土凝结时间过长的原因分析与质量评估[J].中国科技信息，2013（8）：67～68.
[3] 孙茂元.特别策划：混凝土凝结时间异常问题混凝土凝结时间异常问题分析[J].商品混凝土，2012（1）：1～6.
[4] 石从黎，宋开伟，汪文全.一则商品混凝土不凝結案例的调查与分析[J].商品混凝土，2011（2）：57～59.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15259238.htm
