混凝土凝結時間異常原因淺析

田星星 解志文 周 元

混凝土的凝結時間異常通常表現為緩凝、速凝和假凝三種,速凝和假凝會導致混凝土澆筑困難,緩凝會導致混凝土拆模時間延長、早期強度低,嚴重時28 d強度達不到設計要求,釀成質量事故。本文將對混凝土發生異常凝結的原因進行簡要分析,并提出具體預防措施。

1 混凝土異常凝結原因分析

1.1 速凝、假凝

1.1.1 判斷依據

速凝表現為混凝土凝結迅速,出現“整體抱團”現象;假凝表現為混凝土出機后5 min～10 min失去流動性,出現“扒鍋”或“粘底”現象。

1.1.2 原因分析

1)水泥廠按工藝設計生料配比經2磨1燒變為熟料,根據水泥性能所需,用硬石膏、磷石膏、氟石膏、天然半水石膏等作水泥調凝劑,這些物質導致速凝、假凝。2)水泥生產煅燒過程中回轉窯溫度過高導致二水石膏脫水成半水石膏或無水石膏。3)立窯水泥煅燒過程不充分、不均勻,熟料含有還原熟料。4)使用早強型水泥比如R標志的水泥。5)使用超過水泥用量0.06%的三乙醇胺早強劑,水泥初凝時間不合格。6)使用木鈣、糖鈣、多羥基碳水化合物、羥基羧酸類有機物等外加劑以及含有這類成分的復合外加劑。7)試驗環境溫度高于35℃,混凝土出機機口溫度高于35℃時也會出現這種現象。

1.2 緩凝

1.2.1 判斷依據

工程施工要求混凝土凝結時間一般為6 h～10 h左右(特殊要求混凝土除外)。樁基、承臺、墩身、隧道混凝土噴涂、襯砌及混凝土砌體等超過24 h甚至幾天不凝結。

1.2.2 原因分析

1)人為因素。a.攪拌站人員未按混凝土外加劑廠家外加劑使用說明要求,盲目多摻外加劑(一般摻量為0.8%～1%)。b.按混凝土配合比要求,將水泥誤當粉煤灰使用。c.工作疏忽導致外加劑混淆使用,如將緩凝劑當早強劑使用。d.混凝土澆筑過程中,施工人員看混凝土發干流動性小擅自給混凝土加水。2)機械因素。a.計量器具未按照要求自檢、送檢,長期使用產生較大誤差。b.盛放混凝土外加劑的料倉要使用塑料或防腐漆,杜絕外加劑與鐵器直接接觸。c.放料口傳感器失靈,或放料口長期磨損計量不準誤差較大。3)水泥因素。a.水泥自身凝結時間長。水泥生料配比不合理或水泥煅燒過程中溫度控制不夠,導致煅燒后水泥有效成分少,主要靠調凝石膏來調整凝結時間。b.水泥廠或施工單位不注重水泥存放,將水泥長期漏天放置導致水泥吸潮結塊。c.水泥廠家根據季節性溫度對水泥凝結時間的影響適當的調整水泥,比如夏季溫度高,水泥凝結時間快,廠家會適當降低C3A含量,冬季溫度低,水泥凝結時間短,會適當提高C3A含量。d.水泥工藝流程的重大改變,水泥性能不穩定。e.水泥生料來源變遷,礦物含量根據實際情況改變工藝流程。f.水泥廠家大量加粉煤灰作為外摻料提高水泥產量。4)粉煤灰因素。從粉煤灰顏色來辨別一般為灰色,顏色越黑含碳量越高,發黃含鈣比較高。a.粉煤灰摻量過高,一般1級粉煤灰需水量為90%,可減少用水量并代替一部分水泥使用,改善工作性能,但過量使用粉煤灰凝結時間長,強度低。b.粉煤灰廠家為提高粉煤灰產量摻合磨細礦渣等以次充好。5)礦粉因素。礦粉以玻璃體結構為主,主要化學成分為SiO2,Al2O3,這些活性物質與水泥中C3S和C2S反應填充混凝土孔隙。超摻礦粉會使混凝土凝結時間變長。6)砂、石料因素。砂、石料含泥量和泥塊含量對混凝土凝結時間影響較大,除此還有如下情況:a.冬季施工應特別注意,含水高的砂料有凍結現象,無形中加重了含水量。b.砂質量問題,砂廠在砂中摻合大量的土、碎石等提高砂量,而土對外加劑的影響非常大。c.砂、石料中含泥量和泥塊含量偏高。7)外加劑因素。a.外加劑種類繁多,工地上不注意外加劑標識,誤用外加劑。b.外加劑對運輸、儲存、使用摻量有嚴格要求,未按外加劑廠家說明使用。c.外加劑有一定適應性,調試過程中混凝土滿足各項指標要求,但在大批量生產供貨過程中,由于原材料的不穩定,會在凝結時間上有一定的誤差。d.外加劑配方不合理的產品,自身凝結時間長,導致混凝土凝結時間過長。e.外加劑復配過程中,緩凝組分含量高。8)其他因素。a.環境因素。南北方地理位置的差異及溫濕度上有很大的差異。其次水質差別較大,北方水呈堿性,南方水呈酸性(特殊情況除外),施工單位應該嚴格按照《鐵路工程水質分析規程》檢驗水的各項指標以減少對水泥及外加劑的影響。b.地理差異。北方水泥由北方地質特點所決定,凝結時間一般比較短,而南方水泥凝結時間一般比較長。這是由于各生產廠家所處的地理位置,地質差別導致水泥生料組分的差別導致凝結時間的差別。另外東北水泥由于其地處嚴寒地區,一般抗凍組分SO4含量高。

2 解決方案

1)混凝土 3 d未凝結,應迅速通知相關人員,果斷處理,清除舊混凝土后重新澆筑,以免后續施工造成更大的損失。2)對于速凝混凝土應該加強混凝土的養護。3)分析產生異常原因,檢查混凝土配合比是否合理,檢查攪拌站儀器設備是否存在較大誤差,人員是否操作不當,原材料(水泥、粉煤灰、外加劑等)是否合格等。

3 預防措施

1)攪拌站、各工地試驗室以及從事混凝土相關操作人員都應進行崗前培訓,了解混凝土及外加劑相關知識,嚴格按照混凝土配合比以及外加劑使用說明進行操作。2)儀器設備按要求進行周期性校準及自檢和送檢工作,以避免由于儀器設備的誤差導致混凝土異常狀態的出現。3)嚴格把好原材料質量關,嚴格使用按合同要求的及以設計好的配合比所使用的原材進行供貨,杜絕以次充好。4)根據施工所處的地理位置、水質、溫濕度、地質的酸堿度及化學物質的含量,進行合理的配合比設計并要求外加劑廠家按施工實際情況設計符合要求的產品。

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