混凝土塌損案例分析探討

鄭煥璋

（汕頭市燦林混凝土有限公司）

某混凝土攪拌站曾經發生如下事件：在正常生產過程中，突然發生出廠混凝土塌落度達200mm，到工地現場后攪拌車攪拌均勻后加速反轉卸料，混凝土拌合物基本上卸不出來，堵在卸料斗和裝料口那里。該車混凝土從出廠到工地現場開始卸料的時間不超過一小時，塌損大得如此離譜，實屬罕見。當天生產連續發生類似的情況，嚴重影響到混凝土的施工性能和質量。事件發生后，在工地駐場的技術員果斷采取措施進行處理并把相關信息及時反饋，公司技術部門迅速行動，采取措施（及時更換水泥罐或生產線，采用昨日正常生產的庫存水泥進行生產）應對，并對發生原因進行了排查分析。首先從近期原材料質量情況和進場水泥溫度入手，發現近期各種原材料各項檢測指標都正常，沒有太大的波動。問題應該出現在膠凝材料與外加劑適應性上，為了盡快找出原因，通過摻外加劑的水泥凈漿流動度經時損失這個簡單而快速的試驗，發現：

⑴（新進的水泥+新進的外加劑）凈漿流動度經時損失過大。

⑵（新進的水泥+以前的外加劑）凈漿流動度經時損失過大。

⑶（以前的水泥+以前的外加劑）凈漿流動度經時損失正常。

⑷（以前的水泥+新進的外加劑）凈漿流動度經時損失正常。

從以上試驗可以看出造成混凝土塌損嚴重的原因主要有兩方面，一方面是新進廠水泥自身的原因；另一方面是新進廠水泥與外加劑的適應性問題。

1 新進廠水泥自身原因

從水泥自身礦物組成和凝結硬化機理進行分析：

首先，石膏在水泥中的作用是作為調凝劑。未加石膏的水泥加水拌和后很快發生凝結，主要是因為水泥熟料四種礦物中水化速度最快的C3A 很快的溶于水中，迅速生成鋁酸鈣水化物，從而使水泥漿體很快凝結。為了避免出現這種快凝現象，水泥中一般都需要加入適量的石膏，以調節水泥的凝結時間。

其次，石膏對水泥熟料能起緩凝作用是因為：水泥水化時，水化產物之一是Ca（OH）2，而適量的石膏很快與C3A 及Ca（OH）2發生反應，生成更難溶于水的水化硫鋁酸鈣（也叫鈣礬石），覆蓋在C3A 的表面，阻止了C3A 的進一步水化，使溶液中鋁酸三鈣的溶解度降低，同時鋁酸三鈣的水化產物也不能分離出來。這樣，C3A 水化反應受到了嚴重阻礙，對凝結時間起決定作用的將不再是C3A，而是水泥中含量最高且反應較慢的C3S，從而延緩了水泥的凝結時間。

另外，水泥中加入的石膏應適量，當水泥中C3A 含量高時，水泥中摻入的石膏應適量增加。石膏過少會使水泥產生快凝現象，石膏過多也會對水泥產生不良影響，使水泥產生假凝現象，甚至會導致水泥的安定性不良。

水泥的四種礦物中，C3A 需水量大、水化快、放熱大。若商砼站生產所采用的水泥鋁酸鹽礦物(尤其是C3A 礦物)含量高，容易出現混凝土單方用水量大幅增加，混凝土坍落度損失加快，混凝土容易開裂等問題。因此，應嚴格控制進廠水泥C3A 的含量，選用C3A 含量低的水泥，避免混凝土出現凝結過快、工作性變差、塌損過大、后期出現開裂等現象。實際上對新進的水泥的檢測結果表明其凝結時間與以前的水泥稍短，但變化不大。這說明混凝土塌損嚴重的主要原因并不是新進的水泥C3A 含量較之前水泥明顯增大，而是新進廠水泥與外加劑的適應性不好。

2 新進廠水泥與外加劑的適應性問題

本站水泥采用的是梅州塔牌水泥P.O42.5R，外加劑采用的是廣東匯強生產的泵送劑TZ1-1。該水泥廠家水泥檢驗報告中顯示石膏采用的是工業副產品石膏(無水石膏)，摻量6%。該種石膏溶解性較差，因而摻量較高。而泵送劑一般是由木鈣(木鈉)和糖鈣等組分復合而成，木鈣(木鈉)和糖鈣的市場價格相對低些，外加劑廠家往往在泵送劑中增加木鈣(木鈉)和糖鈣摻量，降低其它組分的摻量，以達到降低成本的目的。采用無水石膏為調凝劑的塔牌水泥與泵送劑加水拌合，本身無水石膏對泵送劑的吸附作用就大，加之無水石膏摻量又高，泵送劑中的有效成分木鈣(木鈉)和糖鈣被大量吸附，石膏失去調凝作用，水泥中C3A 大量水化，最終導致混凝土塌損嚴重。

經對問題的原因分析發現，解決辦法之一是讓水泥廠家在水泥中不摻加價格相對低廉的工業副產品石膏(無水石膏)，最好采用二水石膏作為調凝劑或者商砼站改用其他水泥廠與外加劑適應性好的水泥。解決辦法之二是商砼站用新進的水泥給外加劑廠家做相關試配，調整泵送劑的配方，降低木鈣(木鈉)和糖鈣組分的摻量，增加高效減水劑等組分摻量，提高水泥與泵送劑的適應性。考慮到各方面的實際情況，顯然第二種方案相對容易實施且耗時較短。事實也證明了，經過外加劑廠家的試配和對泵送劑配方優化調整，成功解決了塔牌水泥與泵送劑的適應性差的問題。后期生產的混凝土塌損正常，施工性能良好。