混凝土不凝結原因分析及檢測方法

一、混凝土的初凝時間怎麼确定?凝結時間分為初凝時間和終凝時間。初凝時間為水泥加水拌合起，至水泥漿開始失去塑性所需的時間。終凝時間從水泥加水拌合起，至水泥漿完全失去塑性并開始産生強度所需的時間。水泥凝結時間在施工中有重要意義，初凝時間不宜過短，終凝時間不宜過長。矽酸鹽水泥初凝時間不得早于45min，終凝時間不得遲于390min;普通水泥初凝時間不得早于45min，終凝時間不得遲于600min。水泥初凝時間不合要求，該水泥報廢;終凝時間不合要求，視為不合格。混凝土的初凝時間一般是根據水泥品種而定，基本沒有統一的時間，但是有個大緻範圍就是2-3小時。如果加入早凝劑，初凝時間大緻可以縮短到半小時;如果加入緩凝劑，初凝時間可以延長到5-10小時。具體的初凝時間一般由試驗決定，而且是每家工廠的每一批水泥都要做試驗。初凝時間是指水泥加水拌和到水泥漿開始失去可塑性的時間;終凝時間是指水泥加水拌和到水泥漿完全失去可塑性并開始産生強度的時間。為保證水泥漿在工程施工中有足夠的時間處于塑性狀态，以便于操作使用，國家标準規定了水泥的最短初凝時間;為使已形成工程結構形狀的水泥漿盡早取得強度，以便能夠承受荷載，國家标準規定水泥終凝時間不得遲于規定的時間。從水泥漿體結構的形成過程可知，必須使水化産物長大、增多到足以将各種顆粒初步聯接成網，形成凝聚結構，才能使水泥漿體開始凝結。從水泥漿體的流變特征看，必須将外力增加到一定程度，所産生的剪應力将形成的網狀結構拆散，才能使漿體流動。通常将拆散網狀結構所需的剪應力稱為“屈服值”。水泥拌水後，屈服值立即随水化的進展而提高，然後變慢，接着再以更快的速度上升。一般認為，開始的屈服值提高是由于快速形成了鈣礬石;水泥中如有半水石膏存在，還會有二水石膏形成的原因。至于屈服值的第二次快速上升則歸結于矽酸三鈣強烈水化所形成的C-S-H。所謂“初凝時間”實際上相當于屈服值提高到某一規定數值，即将開始第二次快速上升的時間。由此可以表明，初凝時間既決定于鋁酸三鈣和鐵相的水化，也與矽酸三鈣的水化密切相關;而初凝到終凝的凝結階段則主要受矽酸三鈣水化的控制。水泥試驗條件規定如下：試驗室溫度應為17～25℃，相對濕度大于50%;養護箱溫度為20±1℃;水泥試樣、标準砂、拌和水及試模的溫度均應與試驗室溫度相同;試驗用水須為潔淨的淡水。(1)國家标準規定水泥初凝時間不得早于45min，一般為1～3h;終凝時間不得遲于12h，一般為5～8h。(2)測試方法是在水泥中加入标準稠度的用水量，制成淨漿試模，由加水時起，至凝結時間以測定儀的試針沉入淨漿中距底闆0.5～1.0mm的時間為初凝時間，至試針沉入淨漿中不超過1.0mm的時間為終凝時間。混凝土初凝時間一般在2~4小時，加了緩凝劑可以達到6~10小時，但由于混凝土在運輸過程中不斷的進行拌和運動，對混凝土初凝時間也會延長。夏季氣溫高，對混凝土初凝也有很大影響。

凝土初凝和終凝

凝結時間的話，分成初凝和終凝。當混凝土剛開始失去塑性叫做初凝，當混凝土完全失去塑性就叫做終凝。一般來說混凝土的凝結時間和水泥的凝結時間有關。對普通水泥而言，初凝不小于45min，終凝不遲于10h。混凝土也差不多。但是現在的混凝土往往都摻有一些混合材和外加劑，會影響正常的凝結時間，尤其是外加劑。混凝土外加劑分很多品種，有關凝結時間的有混凝劑和速凝劑等等，可以延長或者縮短凝結時間。一般來說，凝結時間過長，對後期強度影響不是很大。混凝土強度主要和水灰比和水泥用量有關。但是如果凝結時間過長，而在這段時間混凝土受到意外的傷害，這個就難說不會降低混凝土的強度了。混凝土凝固時間一般稱養護時間，以天為單位又稱齡期。混凝土的強度随養護時間的增加而不斷增長，呈曲線關系。14天以前，曲線較陡，14天以後曲線開始變得平緩，28天以後曲線更加平緩。就是說混凝土随養護時間的延長，強度不斷地增長，開始較快，以後則漸緩，大約在2～3年以後，強度才停止增長。混凝土強度的增長不僅與養護時間有關，還與水泥的品種、養護條件、環境溫度有很大的關系。如使用425号普通矽酸鹽水泥配制的混凝土在自然條件下養護，環境溫度20℃時，7天可達到設計強度的60%，28天可達到設計強度的95～100%;而在環境溫度10℃時7天隻能達到設計強度的45%左右，28天也隻能達到設計強度的80%左右。在負溫度的條件下，隻要混凝土受凍前強度已達到設計強度的30%以上，混凝土的強度也能增長，但增長較慢。水泥從加水拌和後45分鐘到1小時，水泥的凝膠開始凝結，這時簡稱初凝;至拌和後12小時，水泥凝膠的形成大緻終了，這段時間稱為終凝。但這時所形成的水泥凝膠還處在軟塑狀态中，還需要等幾小時以後，才能逐漸硬化，變成固體狀态。一般把水泥拌和後由流動狀态失去可塑性變為固體狀态的這段時間稱為“凝結過程”，而把以後逐漸産生強度的時間稱為“硬化過程”。水泥漿在初凝之前具有一定的流動性，在這段時間裡宜進行運輸、澆灌、搗固等工作。自初凝到終凝以前，它的流動性逐漸消失，如再經振動，則已凝結的膠體還能閉合，但自拌和後6小時(即近于終凝時)至8小時，它已喪失流動性，不具備強度，遇有損傷則不能自行閉合，所以不能承受外力，在這段時間内必須加強養護，保證其強度的穩定發展。凝結=流态--失去可塑性-->固态=初凝 終凝初凝：逐步失去塑性而得到初步硬化。-->施工時間限界。終凝：完全失去塑性而開始具有強度。

二、混凝土不凝結原因分析及檢測方法

混凝土是建設工程最大宗的材料之一。在混凝土生産中，由于各種原因時常發生超緩凝的混凝土20h甚至更長時間不凝固的現象。産生這種現象的原因主要有兩種：①緩凝劑超出正常摻量範圍，俗稱超摻;②由于水泥與粉煤灰、礦渣粉錯倉，即粉煤灰或礦渣粉等摻合料在原材料進倉時錯誤的進到水泥倉中，或者由于技術員的操作錯誤，将粉煤灰、礦渣粉當做水泥使用，這兩種情況俗稱水泥與粉煤灰、礦渣粉“錯倉”。這兩種原因的混凝土不凝結後果是不一樣的，在目前普遍使用葡萄糖酸鈉作為緩凝劑的情況，超摻導緻的混凝土不凝結一般是短暫的，随着齡期的增長，混凝土一般都會凝結，後期強度略有下降，超摻量較大時，強度下降顯著，會嚴重影響工程質量;水泥錯倉會導緻混凝土配合比中沒有水泥，混凝土不會凝結，影響施工質量，造成嚴重的經濟損失和負面影響。工程中出現混凝土長期不凝結時，如何快速判斷出混凝土不凝結原因，對于保證工期、工程質量以及減少工程各方經濟損失意義重大。本文提出了一種可以快速判斷混凝土不凝結原因方法，且隻需測試pH值、Na火焰光度計即可判斷，儀器常規，方法簡便，有利于工程各方快速找出原因，及時處理。1原材料與試驗方法1.1原材料水泥采用P·O42.5級水泥;粉煤灰采用Ⅱ級粉煤灰，細度16%，需水量97.8%;礦粉采用S95級，比表面積428m2/kg，28d活性指數105%。水泥、粉煤灰和礦粉的化學組成見表1。細骨料采用Ⅱ區級配的河砂，粗骨料采用5～31.5mm連續級配花崗岩碎石;減水劑采用高性能聚羧酸減水劑，減水率≥25%。1.2試驗方法本文提出的快速判斷混凝土不凝結原因的方法步驟如下：第一步，對不凝結混凝土取樣适量，過2.36mm篩，篩去粗骨料，取篩下100g，加入無水乙醇終止水化。第二步，采用工程所用相同批次、種類材料配制三組參照：①正常膠凝材料組成配比的混凝土與不凝結混凝土的設計配合比相同，試驗組号為A;②将①中的水泥全部用粉煤灰替代，其他不變，試驗組号為B;③将①中的水泥全部用礦渣粉替代，其他不變，試驗組号為C。配制後齡期為20h時，按第一步處置。第三步，對上述第一步和第二步所取樣品處置如下：(1)采用去離子水200mL充分攪拌，務必使砂表面裹附的膠凝材料與水化産物充分分散在溶液中，倒出面上的渾濁液100mL。(2)對渾濁液進行抽濾，取50mL抽濾液進行pH值的測試，測量不少于10次，取平均值，并計算不确定度。為了濃度便于測試，可進行相同倍數的稀釋。第四步，将待測樣的pH值與參照樣對比，進行判斷：若pH(待測樣)與pH(A)接近(以pH值相差±0.1為準，或以不确定度區間判斷)，則判斷為可能是緩凝劑超摻，而水泥為正常值;若pH(待測樣)與pH(B)或pH(C)接近，則判定為水泥錯倉。第五步，若緩凝劑為葡萄糖酸鈉，可采用第二步的方法，配制不同緩凝劑超摻倍數的混凝土進行Na元素火焰光度計法測試，推測待測樣的緩凝劑超摻倍數和預估凝結時間。2試驗結果與分析2.1不同配比水泥淨漿pH值或Na濃度測試由于水泥水化将産生大量的Ca(OH)2，使溶液成堿性;而粉煤灰、礦渣粉的水化是消耗OH-。本試驗設計不同膠凝材料組成以及緩凝劑分别超摻1倍、2倍、3倍、5倍、7倍，測試其水泥漿稀釋液pH與Na元素含量，試驗結果見表2。從表2試驗編号1～5的pH值可以看出，随着緩凝劑超摻倍數的增加，水泥淨漿24h的pH值基本沒有變化，表明緩凝劑超摻7倍範圍内的超摻對齡期為20h的混凝土溶液pH無顯著影響;從試驗編号1～7的pH值可以看出，水泥量一定時(如試驗編号6水泥量為膠凝材料的60%，相當于C15混凝土的膠凝材料用量)，溶液的pH值均在11.9以上。試驗編号7，即水泥摻量約為膠凝材料的20%時，pH值有所下降;對比試驗編号1～7與試驗編号8~9的pH值可知，在未摻入水泥時，溶液pH值明顯低于摻入水泥的配比。上述試驗表明，緩凝劑超摻時，對20h不凝混凝土的pH無顯著影響，水泥被粉煤灰、礦渣粉完全替代，即水泥錯倉情況下，混凝土的pH有顯著差異。通過采用Na火焰光度計測試緩凝劑超摻情況下稀釋液濃度發現，緩凝劑摻量越高，稀釋液中鈉元素含量越高。從表2試驗編号1～7的Na元素火焰光度計法檢測濃度與緩凝劑超摻倍數的關系，進行線性回歸，回歸曲線見圖1。由圖1可以看出，超摻倍數與檢測濃度成線性正相關，相關系數R2=0.997，且相關度非常高。試驗所用水泥、水與減水劑混入稀釋液的鈉元素含量為4.935mg/L，所用材料中鈉元素可充分釋放于溶液中，同時，所用材料對鈉離子的幹擾效應較小，試驗結果較為準确，在所用原料沒有較大變動的情況下，試驗數據波動不大。上述試驗結果表明，可以通過溶液Na元素火焰光度計法檢測濃度推測緩凝劑超摻倍數。2.2不同緩凝劑超摻倍數對混凝土凝結時間的影響以建築工程項目最常見的C40混凝土配合比為基準，以緩凝劑超摻倍數為2倍、5倍、10倍配制不同混凝土，并測試凝結時間，試驗結果見表3。對不同緩凝劑超摻倍數的混凝土60d強度進行測試，試驗結果見表4。從表4的試驗結果可以看出，采用葡萄糖酸鈉作為緩凝劑時，随着超摻倍數的增加，混凝土凝結時間大幅度增加。在超摻10倍時，混凝土在38d左右凝結。對60d試件的抗壓強度進行測試結果表明，随着超摻倍數的增加，混凝土60d抗壓強度有一定程度的降低，但影響較小，緩凝劑超摻10倍時，混凝土60d強度也可達到了标準值的1.14倍。

3結論

(1)試驗超摻倍數在7倍範圍内，緩凝劑的超摻對24h齡期混凝土的pH無顯著影響;水泥被粉煤灰、礦渣粉完全替代，即水泥錯倉情況下，混凝土的溶液pH有顯著差異。(2)混凝土配制溶液Na元素火焰光度計法的檢測濃度與緩凝劑超摻倍數成線性正相關，可以通過溶液Na元素火焰光度計法檢測混凝土配制溶液的濃度，推測緩凝劑超摻倍數。(3)采用葡萄糖酸鈉作為緩凝劑時，随着超摻倍數的增加，混凝土凝結時間大幅度增加，超摻10倍時凝結時間達到38d。随着超摻倍數的增加，混凝土60d抗壓強度有所下降。

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