商品混凝土緩凝事故四例原因分析與預防措施

張景發

1 前言

隨著商品混凝土在建筑工程上的廣泛應用，商品混凝土的緩凝問題越來越受到人們的關注。商品混凝土與現澆混凝土相比，出現緩凝事故的次數相對較多，這主要是商品混凝土的特性所決定的。

商品混凝土是一個過程產品，其質量受到的影響是多方面的，涉及面也比較廣泛，有些問題并不具代表性，但通過總結分析，其中又有一些需要引起人們注意的原因。為了確保商品混凝土在較長時間內保持可泵性，在商品混凝土內普遍摻用泵送劑。眾所周知，泵送劑的組成必須有緩凝組分，這個緩凝組分如控制不嚴，應用不當，必將出現緩凝事故，當然緩凝事故與水泥品種、混凝土用水量、環境溫度等多方面因素有關。筆者在商品混凝土及外加劑領域內工作多年，積累了一些經驗，現總結出幾個典型事例供同行們參考。

2 混凝土的凝結時間與緩凝事故

2.1 影響混凝土凝結時間的主要因素

（1）水泥品種的影響

水泥凝結越快，新拌混凝土凝結時間也越短。礦渣硅酸鹽水泥的凝結時間一般比硅酸鹽水泥要長，初凝為2～3h，終凝為5～9h，早期強度（3d，5d）較普通水泥低，但后期強度可以超過普通水泥。

（2）化學外加劑的影響

商品混凝土中都摻有泵送劑，泵送劑中含有一定量的緩凝組分，緩凝組分摻量越多，緩凝時間越長。

（3）礦物外加劑的影響

礦物外加劑摻量越多，混凝土的凝結時間越長。粉煤灰對混凝土的凝結時間影響較大些，而礦渣對混凝土的凝結時間影響要小一些。

（4）水灰比的影響

水灰比越大混凝土的凝結時間越長，也可以說混凝土中用水量越多，混凝土凝結時間越長。

（5）環境溫度的影響

環境溫度高混凝土凝結時間短，反之溫度低混凝土的凝結時間要長。

（6）環境濕度的影響

在干燥環境下混凝土水分的蒸發較快，混凝土凝結時間較短；沿海地區濕度較大，混凝土凝結的時間相對較長。

2.2 混凝土的凝結時間的檢驗方法及控制指標

（1）國家標準《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》GB/T50080-2002“凝結時間試驗”方法

通過測定對混凝土拌合物篩出砂漿，用貫入阻力儀測定貫入阻力（MPa）來確定凝結時間。初凝時間：貫入阻力為3.5MPa時的時間（h∶ min）；終凝時間：貫入阻力為28MPa時的時間（h∶ min）。（2）試驗室檢驗混凝土的凝結時間及控制指標

根據我們的經驗，在試驗室內第一天下午拌制混凝土入模，人工進行插搗，到第二天上午拆模，不掉邊，不掉角，即為滿足凝結時間要求。凝結時間一般控制24h之內。

（3）施工現場混凝土凝結時間檢驗方法及控制指標

初凝時間：混凝土收水，失去流動性，用手按有手印但不沾手；終凝時間：混凝土變色，用手按無手印，有力學強度。在遼寧地區一般情況下，4～6月份，凝結時間約為14～19h，7～9月份，凝結時間約為4～8h；能上人放線即為滿足凝結時間要求。

2.3 緩凝事故帶來的危害

（1）延誤工期

緩凝事故的發生，一般采取延長養護期的辦法來觀察混凝土強度的發展，因此緩凝事故的發生，后果首先是延誤工期。

（2）無法達到設計要求

經長時間養護觀察的混凝土強度等各項指標，仍無法達到設計要求。

（3）造成經濟損失

混凝土長時間緩凝無法達到設計要求，可采取加固，降低使用荷載讓步處理，如按上述處理仍達不到要求，或者工期緊迫，只有砸掉并重新澆筑混凝土，因此造成經濟損失。

2.4 緩凝事故處理方法

（1）延長養護期，觀察混凝土強度發展情況，如在規定時期內達到設計要求，即可轉入正常施工。

（2）延長養護期后經檢驗混凝土強度等各項指標未能達到設計要求，可采取考核60d或90d強度，重新核算設計做讓步處理，或者加固補強，降低使用荷載等辦法處理。

（3）經上述辦法處理仍不能滿足設計要求和使用要求，或者工期緊張不能再拖延，可執行最后辦法砸掉并重新澆筑混凝土。

3 混凝土的凝結時間應以小時進行計算，不應以天數來計算

3.1 事情的經過

[案例1]在丹東某項工程由商品混凝土公司供應混凝土澆筑梁板，混凝土等級C25，由泵車泵送，于2000年5月7日晚5點開始筑筑到9點結束，共發12 車72m3混凝土。第二天早晨發現混凝土未凝結，工人無法上去放線。施工部門認為混凝土二天未凝結，隨即告訴商品混凝土公司要求前來處理。

商品混凝土公司接到通知，立即組織有關單位人員，前往施工現場調查處理。

3.2 調查與取證

（1）到商品混凝土公司調查了解生產，運輸情況

1）到實驗室查閱原材料及配合比

商品混凝土所用水泥，混凝土外加劑等原材料均符合國家標準有關規定。查閱C25混凝土配合比通知單：水泥410kg/m3（礦渣硅酸鹽水泥 P·S 42.5）,砂 720kg/m3，碎石1110kg/m3，水175kg/m3，泵送劑4.1kg/m3（摻量1%），水灰比0.43，砂率39.3%。以上配合比符合國家規范和設計要求。

2）到攪拌樓控制室查閱生產紀錄

首車發車時間：2000年5月7日 15：59；

尾車發車時間：2000年5月7日 20：07。

3）運輸時間0.5h，泵送澆筑時間0.5h，合計1h 。

（2）到施工現場調查了解情況

根據施工現場人員反映，5月7日晚上5點多鐘開始澆筑混凝土到晚上9點多鐘結束，到第二天（即5月8日）早晨發現混凝土未凝結，工人無法上去放線，影響正常施工，立即通知商品混凝土公司前來處理。商品混凝土公司接到通知，立即組織有關人員前往施工現場察看，到5月8日上午11點鐘左右，混凝土已凝結硬化，工人已開始上去放線。

（3）計算混凝土的凝結時間

首車發車時間為5月7日15：59，到5月8日11點鐘工人開始放線時止為19h。

尾車發車時間為5月7日20：07到5月8日上午11點鐘工人能上去放線止為15h。

（4）計算上人放線時的混凝土最低強度

假定放線人員及工具等重量為150kg，兩只腳的面積為：250mm×100mm×2=50000mm2

近年來，我國農村生產力水平不斷提高，農業機械化逐步推廣，使得農村富余勞動力人數不斷增加，這對職業教育提出了新要求。由于這部分人一無專業技術，二無高深知識，主要從事低級勞動服務業，滿足城市低層次勞動崗位的需求；加之收入少，工作不穩定，難以更深層次地融入城市生活，他們迫切需要掌握一技之長，進一步改善工作環境和生活條件。

計算混凝土強度：150×9.8/50000mm2=0.0294MPa

通過上述計算可知，混凝土經15～19h已終凝硬化，并具備一定的強度。

3.3 原因分析

（1）礦渣硅酸鹽水泥對混凝土凝結時間及強度的影響1）礦渣硅酸鹽水泥的特性

①凝結時間：一般比硅酸鹽水泥要長，初凝2～3h，終凝5～9h；

②早期強度：（指3d，7d強度）較普通水泥低，但后期強度可以超過普通水泥。

③外界溫度對礦渣硅酸鹽水泥，凝結硬化速度的影響也較硅酸鹽水泥大，如環境溫度偏低，將顯著影響水泥的早期強度。

（2）泵送劑的摻量偏多

因運距較近，僅0.5h；夜間施工，環境溫度低，坍落度損失較小。泵送劑摻量應選擇下限0.8%，而不應該選擇上限1%。

（3）自然環境的影響

丹東地區5月初環境溫度較低，夜間溫度更低，濕度較大，水分不易蒸發，礦渣硅酸鹽水泥對溫度較敏感，這些因素會直接影響到混凝土凝結時間。

（4）水灰比大，混凝土凝結時間長

C25混凝土水灰比較大，用水量較多，有資料顯示，對于混凝土凝結時間的影響將是“非常顯著”的。

3.4 經驗與教訓

（1）關于混凝土的凝結時間計算

混凝土的凝結時間計算應以小時為單位，不應以天數來計算。此次“凝結時間”如以天數計算，確實是2d混凝土未凝結，但以小時計算則應為15～19h。國家標準GB/T50080和GB/T1346中檢驗混凝土和水泥凝結時間的計量單位均為小時：分，施工現場檢驗混凝土凝結時間也應按小時來計算。如以天數為單位進行計算是不準確的，二天未凝結，往往被人理解為48h，容易產生錯覺，實際上只有15～19h，相差一倍以上。

經走訪當地建筑工程施工人員，并查閱有關資料，得知在當時（5月份）當地（丹東地區）混凝土凝結時間15～19h上人放線實屬正常。

（2）水泥品種的選擇很重要

礦渣硅酸鹽水泥特性是凝結時間長，早期強度發展慢，對溫度較敏感，易產生離析泌水，在氣溫較低的條件下，又要求盡早拆模上人放線，最好用普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥。

（3）泵送劑摻量的確定

泵送劑的摻量應結合工程具體情況，經過試驗來確定。如運距較近，夜間施工溫度較低，坍落度損失較小，應選擇下限。

（4）嚴格控制用水量

用水量大，新拌混凝土凝結時間長，強度增長較慢。

3.5 處理與跟蹤

這次“凝結時間”以天數計算為2d，以小時計算為15～19h，根據多年施工經驗認為在當時當地條件屬正常凝結。經跟蹤訪問用戶沒有反應，按正常施工進行。

4 普通泵送劑與高效泵送劑性能不同不能互相代用

4.1 事故的經過

[案例2]長春某項工程應用商品混凝土澆筑地下室底板，混凝土等級為C45P8。5月22日中午開始澆筑混凝土，發現坍落度特別大，出現離析泌水現象。到晚上7點多鐘，混凝土表面出現硬殼，下部混凝土未凝結，用腳踩似橡皮泥，混凝土表面出現裂紋，雖經抹壓也未愈合。到第三天，即5月24日晚上，混凝土全部凝結硬化，以小時計算約有55h。

該項工程原來采用高效泵送劑摻量2%，滿足泵送施工要求，凝結時間正常，后來由于某種原因高效泵送劑斷檔，又是夜間施工，找不到相關人員；在這種情況下，為了解決應急，決定用普通泵送劑代替高效泵送劑，摻量由2%提高到2.8%，結果出現上述3d未凝結現象。后經及時采取補救措施，經檢驗達到設計要求。

4.2 原因分析

（1）商品混凝土公司管理方面不得力，外加劑用量估計不準，出現高效泵送劑斷檔現象。

（2）商品混凝土公司對高效泵送劑和普通泵送劑性能不夠了解，應用上出現差錯見表1。

表1 對高效泵送劑和普通泵送劑應用上出現的差錯

（3）緩凝組分超量

當用普通泵送劑摻量2.8% 代替高效泵送劑摻量2%時，緩凝（保塑）組分為0.06/1.5×2.8=0.112。很明顯看出緩凝（保塑）組分增大近一倍，超出該品種緩凝組分“最佳摻量”0.03%～0.07%。也超出了“摻量范圍”0.03%～0.1%,這就是這次混凝土3d未凝結硬化的根本原因。

（4）攪拌站微機失靈，計量不準確，出現失誤

施工現場混凝土出現長時間不凝結事故后，經查找原因，發現微機失靈，外加劑摻量過多，加水量也不準確，直接影響到混凝土的凝結時間。

（5）自然環境的影響

長春地處北方地區，時間在5月份，正是春季 ，風大，晝夜溫差較大，濕度很小。所以盡管風力不大，溫度適宜，但由于濕度較低，新澆混凝土表面失水仍然很快。

混凝土表面較內部先凝結硬化，導致上下硬化速度及化學收縮不一致，產生裂紋。

（6）施工部門沒有及時養護

混凝土出現長時間不凝結現象后，經到施工現場了解得知，施工部門沒有及時進行有效的養護，出現微小裂紋也沒有在第一時間內抹壓；造成失水過多，微小裂紋發展，混凝土上部失水干縮受下部混凝土約束，表面產生不規則的塑性裂紋。

4.3 預防措施

（1）加強商品混凝土公司內部管理，做到供應部門與生產部門及時協調，保證及時供應各種原材料。

（2）商品混凝土公司技術部門應加強學習，掌握混凝土外加劑方面的知識，做到靈活應用。

（3）施工部門應做到及時養護和抹壓。

4.4 事故的處理辦法

（1）立即停止在混凝土表面上所做的一切工作，覆蓋草袋后澆水養護，不得少于14d，并派專人負責此項工作。

（2）已出現微小裂紋的部分應立即澆水養護，裂紋會自行愈合。較大裂紋可用水泥凈漿內摻膨脹劑（9：1）封閉，于終凝前搓抹裂縫處，并用濕草袋覆蓋養護。

（3）做好記錄，并觀察裂縫是否有發展趨勢。

（4）該裂縫屬非結構性裂紋，對混凝土強度無影響。

4.5 結論

3d未凝結的混凝土經查找原因，并及時采取補救措施，使混凝土正常凝結硬化，經一年多時間跟蹤觀察未發現異?，F象。

5 商品混凝土的二次流化應采用高效減水劑不應采用泵送劑

5.1 混凝土緩凝事故情況

（1）混凝土緩凝事故情況

[案例3]該項工程為現澆混凝土柱及剪力墻，為C50混凝土，施工進行到二層發現混凝土3d不能拆模，計算時間約有66h。由于3d不能拆模，是否會影響到后期強度？如不影響可繼續施工；如影響應立即拆除重新澆筑。

（2）商品混凝土公司介紹混凝土生產及施工現場情況

這次供應的C50混凝土泵送劑原來摻量1%～1.2%，發現初始坍落度偏小，達不到要求，后來增大到1.6%～1.9%，滿足要求。

施工現場由塔吊用吊斗澆筑混凝土，澆筑一次需要20多分鐘，在這中間還需要停下吊運鋼筋，模板等；這樣下來澆筑一車混凝土需要2～4h，坍落度損失嚴重，無法繼續澆筑，只好采用泵送劑進行二次流化，摻量沒有嚴格控制滿足要求為止。

（3）混凝土外加劑廠介紹泵送劑生產及應用情況

外加劑廠與該商品混凝土公司已合作多年，沒有出現技術問題。這次出現緩凝事故后，外加劑廠檢查產品原材料及配方均無變化，摻量原來為1%～1.2%，這次C50混凝土摻量提高到1.6%～1.9%。

（4）參加會議人員共同到施工現場考察，勘測混凝土緩凝事故情況

參加會議人員共十余人到二樓查看已拆模緩凝混凝土，發現已凝結硬化，表面粗糙，用手按已無手印，并具有一定力學強度。

（5）對緩凝事故混凝土處理意見

根據現場情況混凝土已凝結硬化，混凝土強度可正常發展，但應注意養護，延長拆模時間，并做好記錄，以備存查。

5.2 緩凝事故原因分析

（1）緩凝組分摻量過多

1）經與混凝土外加劑廠了解泵送劑說明書中推薦摻量1%～1.2%。泵送劑配方中緩凝組分為葡萄糖酸鈉，每噸泵送劑中用50kg，折算成膠凝材料摻量為50/1000×1.2%=0.06%。商品混凝土公司生產C50混凝土摻量提高到1.6%～1.9%，這時葡萄糖酸鈉的摻量為50/1000×1.9%=0.095%。

2）施工現場由于卸料等待時間過長，坍落度損失嚴重，決定采用泵送劑進行二次流化，摻量沒有進行嚴格控制，隨意添加，這樣葡萄糖酸鈉在混凝土中的含量已無法考量。

根據以上情況C50混凝土葡萄糖酸鈉摻量已達0.095%，再加上二次流化用泵送劑帶入的葡萄糖酸鈉，估計要達到0.10%～0.12%。這樣計算起來葡萄糖酸鈉摻量將超過原來的一倍以上。

一般情況下緩凝組分超過推薦摻量的1～2倍可以使混凝土長時間不凝結，在含氣量沒有增加的情況下可再經過一段時間或更長一些時間養護后，混凝土強度可繼續發展，混凝土后期強度可得到保證。

表2 葡萄糖酸鈉對混凝土凝結時間和抗壓強度的影響

目前我國配制泵送劑使用葡萄糖酸鈉較多，摻量范圍在0.03%～0.07%之間，如果摻量過多，凝結時間將明顯延長，強度的下降隨著摻量的變化很明顯，詳見表2。

根據以上計算分析，認為這次緩凝事故是由于葡萄糖酸鈉摻量過多引起的。

（2）環境溫度偏低

查閱《我國主要城市冬期施工起止日期》見表3。

表3 冬季施工起止日期 日/月

遼陽地處沈陽與鞍山之間，該緩凝事故混凝土施工日期為4月2日至4月4日，從表3可以看出：該項工程施工期間為冬季，應遵守冬期施工有關規范規定。

遼陽地區4月上旬氣溫白天最高氣溫可達10℃，夜間最低溫可達0℃及0℃以下。有資料顯示混凝土凝結時間在環境溫度0～4℃時混凝土的凝結時間比15℃時延長3倍，溫度低到-0.3～-0.5℃時混凝土開始凍結，水化反應基本停止。摻葡萄糖酸鈉混凝土的凝結時間，將隨環境溫度降低，水泥水化速率減弱，凝結時間將明顯延長，早期強度降低也更加明顯。為此在《混凝土外加劑應用技術規范》GB50119-2003第5.2.2條明顯規定緩凝劑“宜用日最低5℃以上施工的混凝土”。這次混凝土緩凝事故的發生與環境溫度偏低有直接關系。

5.3 預防措施

（1）二次流化混凝土應選用高效減水劑不應用泵送劑，其摻量應通過試驗后確定，不應隨意摻加。

（2）泵送劑中的緩凝組分應根據環境溫度、混凝土等級及施工方法經試驗后確定，不能固定永遠不變。

（3）葡萄糖酸鈉如摻量過大，由于緩凝性太強，如果混凝土3d內不終凝便會導致后期強度大幅度降低。

（4）施工部門應組織好混凝土的澆筑施工，避免混凝土卸料等待時間過長，影響繼續施工。

6 水泥質量不穩定,波動引起混凝土大面積緩凝

[案例4]遼陽地區某商品混凝土公司在2009年6月26日發生一起混凝土大面積緩凝事故，為此公司將水泥廠和外加劑廠請來共同研究、查找原因及處理辦法。與此同時公司試驗室做試驗查找原因。外加劑與公司合作多年，自年初到現在已使用泵送劑數百噸，質量穩定與該品種水泥適應性好，6月26日發生緩凝事故前，泵送劑已送到公司院內儲罐中儲存，質量不會變化。

該品牌水泥自年初使用到現在已使用近千噸與外加劑適應性好，沒有發生什么問題，唯有6月24日進的這批水泥發生大面積緩凝，就在當天（6月26日）又送來一批水泥，經試驗與前期水泥相同，又恢復到前期正常水泥的性能。

根據以上情況分析認為，發生混凝土大面積緩凝事故與6月24日進場的水泥有直接關系，為此公司試驗室做試驗與前期水泥進行對比查找原因。

6.1 發生大面積緩凝事故水泥情況

（1）水泥出廠檢驗報告見表4。

表4 水泥出廠檢驗報告（2009年6月24日）

表5 孰料化學分析結果報告

（2）熟料化學分析結果報告見表5。（3）進場水泥復驗結果

1）標準稠度需水量26.8%；

2）凝結時間：初凝190min，終凝240min；3）細度2%。

6.2 外加劑與水泥適應性試驗（凈漿試驗）

（1）試驗方法： 詳見《混凝土外加劑應用技術規范》GB50119-2003附錄A。

（2）材料：水泥 ：6月24日進場 PSB32.5；高效減水劑：沈陽產，系前期水泥正常使用的品牌。

（3）試驗結果：不同摻量凈漿流動度試驗見表6。

表6 凈漿流動度試驗

（4）凈漿流動度經時損失試驗，見表7。

6.3 混凝土拌合物性能試驗

（1）稠度試驗（坍落度經時損失試驗）

1）試驗方法：詳見《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》GB/T50080-2002和《泵送劑》JC473-2001。

2）混凝土配合比（C30混凝土）：水泥305kg/m3；粉煤灰85kg/m3；礦粉 55kg/m3；砂750kg/m3；碎石1005kg/m3；水170kg/m3；泵送劑 8kg/m3（摻量1.8%）。

3）原材料：水泥：6月24日進廠水泥；泵送劑： 前期水泥正常使用品牌。

4）試驗結果

初始坍落度 157mm， 1h后坍落度保留值50mm，損失值107mm。

（2）凝結時間試驗

1）試驗方法

將上述留置的試塊放在室內（室內環境溫度為28℃左右，濕度55%左右），觀察凝結時間。

初凝：混凝土失去流動性，用手按有手印但不粘手。

終凝：混凝土變色，用手按無手印，有力學強度

2）試驗結果：初凝24h，終凝>50h

6.4 混凝土力學性能試驗（各齡期混凝土抗壓強度試驗）

（1）試件制作和養護

將前面做凝結時間試驗的混凝土試塊，拆模后移入標養室，進行養護，到各規定齡期進行試驗。

（2）抗壓強度試驗結果

3d 強度 8.8MPa；7d 強度 27.7MPa。

6.5 施工現場混凝土凝結時間情況

施工現場出現大面積緩凝，當時最高氣溫32℃,相對濕度55%，長達30多小時未凝結，由于混凝土表面已失水硬化，而混凝土內部由于緩凝仍為塑性狀態，硬化混凝土受到內部混凝土的約束而呈現橡皮泥狀混凝土，并伴有少量微小裂紋發生。

事故前正常水泥在當時條件約經4～8h即可上人放線。

6.6 緩凝事故水泥與前期正常水泥試驗結果對比（表8）

表8 事故水泥與前期正常水泥性能對照表

從表8中可以看出，6月24日進場的事故水泥：

（1）凈漿流動經時損失與混凝土坍落度經時損失是一致的，即外加劑與該水泥適應性不好，表現在混凝土坍落度損失嚴重，無法滿足工程需要。

（2）凝結時間對比可以明顯看出，事故水泥凝結時間特長，試驗做的結果與施工現場緩凝是一致的。

（3）由于緩凝時間特長，3d強度偏低，而7d強度偏高。

6.7 緩凝事故混凝土處理意見及跟蹤考察

（1）加強養護，延長養護期。如出現微小裂縫，應立即澆水養護會自行愈合。經過一段時間凝結硬化后可轉入正常施工。

（2）跟蹤檢查各齡期強度均達到設計指標要求。（3）做好記錄，以備存查。

6.8 緩凝事故的原因分析

（1）6月24日進場水泥溫度過高達96℃與前期正常水泥相比明顯偏高,使試驗無法進行,即使勉強進行試驗,結果也不會準確,只好推遲到6月26日進行。這時該批水泥已應用到工程上,出現大面積緩凝事故,因此我們認為水泥出廠溫度過高是這次事故中一個因素。

（2）6月24日進場水泥于6月26日應用于工程上出現緩凝事故，前期供應的水泥穩定已使用數千噸，與現用的泵送劑適應性很好，未出現任何問題。此事故發現當天即6月26日又新進一批水泥，經檢驗與前期正常水泥性能相同，至此以后長期使用該品牌水泥未出現任何問題。

（3）這次緩凝事故估計可能是水泥在生產過程中，某個環節波動引起的，在短時間內恢復，可謂“一過性”事故。

6.9 預防措施

（1）水泥換批應及時做試驗，滿足要求后再投入使用，有時來不及可同時進行，以便在最短時間內發現問題。

這次事故系試驗室試驗與工程應用，同時發現混凝土坍落度損失過快和凝結時間過長。

7 結束語

通過對四個緩凝事故分析，可以得出如下結論：

（1）在遼寧地區4～6月份商品混凝土終凝時間為18h左為正?，F象，不算緩凝。

（2）商品混凝土出現緩凝事故如3d內（包括3d）不終凝，便會影響到后期強度。

（3）商品混凝土公司應掌握好外加劑應用技術，以免發生事故。

（4）在北方地區氣溫較低時，最好不用礦渣硅酸鹽水泥，改用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。

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