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问题探讨:混凝土凝结时间异常
2015-09-10 10:39:35   来源:   评论:0 点击:

刘娟红(教授,博士生导师,北京科技大学)(1)混凝土的急凝:混凝土搅拌后迅速凝结。其原因:水泥过热、水泥中石膏严重不足、冬季时使用热水温度过高同时投料顺序不正确,热水与水泥直接接触等。还有外加剂与水
刘娟红(教授,博士生导师,北京科技大学)


(1)混凝土的急凝:混凝土搅拌后迅速凝结。其原因:水泥过热、水泥中石膏严重不足、冬季时使用热水温度过高同时投料顺序不正确,热水与水泥直接接触等。还有外加剂与水泥严重不适应,例如:有些外加剂大大降低硬石膏在水中的溶解度,使溶液中可溶性SO3量不足,不能生成足够的钙矾石来抑制C3A的水化。用硬石膏或氟石膏作水泥调凝剂,遇到木质素类外加剂以及糖蜜类外加剂均会发生急凝。
(2)混凝土的假凝:假凝是指水泥加水拌和后,很短时间内拌合物就显示凝结的特点,但经过剧烈搅拌,混凝土拌合物又恢复塑性并达到正常凝结。假凝对混凝土最终强度影响不大,但影响施工和浇筑。假凝主要原因是C3A的活性与石膏的活性和数量不匹配所造成的。例如:过细的水泥,使C3A易过早水化,活性降低,导致早期溶解的C3A相对较少,还有多余的形成而溶出的CaSO4量较多,溶解速度过快,除与C3A 生成钙矾石外较大数量的次生石膏。次生石膏晶体较大,呈片状或长条状,导致水泥浆体迅速失去流动性、变硬。但随着C3A水化反应的进行,可能会使混凝土拌合物恢复流动性。C3A来源于熟料,CaSO4 主要来源于石膏等缓凝剂,如何确保熟料的品质、缓凝剂种类及掺量的合理性,并确保水泥在经过粉磨、储存及运输等过程后C3A的活性与石膏的活性和数量相匹配是解决混凝土假凝的问题关键。
(3)混凝土的凝结时间过长(缓凝):可分为两种情况,一种是整体混凝土严重缓凝;另一种是混凝土局部严重缓凝。整体混凝土严重缓凝,这对混凝土后期性能影响较大。原因主要是由外加剂造成,由于掺加了不合适的缓凝组分,或外加剂掺量超出了正常掺量,造成混凝土的过度缓凝。缓凝组分不同,受温度等影响以及缓凝效果有很大差异。混凝土局部严重缓凝,这对混凝土后期性能影响不大,可以延长拆模时间解决。如楼板、墙体、柱子等混凝土,绝大部分凝结正常,在局部面积不大的区域,混凝土不凝。原因主要有以下几点:加粉体外加剂,搅拌不均匀,造成外加剂局部富集;现场加水,混凝土粘聚性降低,混凝土离析,浇筑时振捣使局部浆体集中,水灰比变大且外加剂相对过量;使用液体外加剂时,长时间不清理沉淀物,此沉淀物粘稠不易搅碎,其成分基本为不易溶解的缓凝组分,从而造成混凝土的局部过度缓凝。

范孟岭( 高级工程师,深圳高速工程顾问有限公司)

混凝土公司的技术人员对凝结时间异常并不陌生,缓凝遇到的最多,另外还有严重缓凝、速凝和假凝。混凝土凝结时间异常有时和气候相关,如天气炎热、日照强烈时容易出现坍落度损失严重,从而引起混凝土快速凝结、硬化,造成施工困难;而在南方的冬天,经常会遇到混凝土凝结缓慢,为工期紧张的施工单位所诟病。因气候引起的凝结时间异常,可以通过技术人员的良好意识(预计气候变化,及时调整外加剂的缓凝功效)和配合比及时调整,来减轻不良后果。
让技术人员担心的是因为原材料引起的混凝土凝结时间异常,包括水泥矿物成分异常(如调凝成分失控)、外加剂中缓凝成分异常等。这种情况往往造成严重的后果,甚至会导致结构返工。这种情况无法从混凝土技术上进行解决,混凝土公司应该重视水泥和外加剂供方的顾客满意度调查,有混凝土从业者反映某供方产品会导致混凝土凝结时间异常的,应将该供方列为不合格供方,禁止向其采购。混凝土凝结时间异常影响到浇筑后的实体质量时,混凝土公司应和施工单位及业主等相关方积极沟通,避免因沟通不良引起结构返工(结构实体清除后重新浇筑)等后果。有些情况是不需要处理的,因为凝结时间异常并不是每次都影响到混凝土后期强度及耐久性。需要进行修补(如蜂窝狗洞)的,混凝土公司应予以配合。超过初凝时间的混凝土不应加水后继续灌注,否则必将产生严重的后果,引起更大的损失。这种混凝土时间允许的可以分离回收,时间不允许的必须及时冲水清罐,以免大量的混凝土在罐体里硬化,造成高昂的清罐费用或罐体报废。

 

黄清林(高级工程师,嘉兴南方水泥有限公司)


从事商品混凝土技术的同行们都清楚,商品混凝土的凝结时间异常一般表现为缓凝、速凝和假凝三种,缓凝是最为常见的,混凝土施工过程中, 如果产生异常凝结, 将对工程质量造成严重的危害。
混凝土的缓凝
(1)外加剂的超掺
随着商品混凝土和泵送混凝土的发展, 在混凝土的生产过程中通常掺加了减水剂、缓凝剂等外加剂。如果外加剂的掺量过大、或出现外加剂与水泥的相容性等问题而引起的混凝土凝结时间严重超过设计和预计的凝结时间, 不但对强度造成损失, 并影响工期,甚至有的造成混凝土长期不凝结,使结构破坏,以致造成严重的工程事故。
(2)减水剂与水泥、掺合料的相容性问题
影响减水剂与水泥、掺合料相容性的主要因素,对减水剂来说, 是其化学性质、分子量、交联度、磺化程度和平衡离子;对水泥来说, 是SO3含量同水泥中的C3A的含量、水泥细度和碱含量的匹配。其中水泥中的C3A的含量、SO3的形态和含量、减水剂对石膏的溶解度的影响和掺合料的种类通常是引起相容性问题的主要原因,也容易引起混凝土超时缓凝;
(3)水泥中SO3 含量
缓凝剂的缓凝作用也受某些水泥的SO3含量所影响。曾有某工程在施工中, 出现了超时缓凝现象。经调查发现浇注混凝土所用水泥在生产过程中因控制氟石膏掺量的微机失控, 造成氟石膏实际掺量剧减, 导致水泥中SO3含量仅有0.7%-0.8%严重偏低造成混凝土不凝。
(4)水泥掺合料
如今水泥中大多都有掺合料, 掺合料的加入既降低了水泥的成本, 又改善了水泥的某些性能。但掺合料品种或用量不当时, 则往往会引起混凝土异常凝结。如掺量过高时, 可能引起超时缓凝。
(5)不恰当的施工工艺或措施
在混凝土的生产和施工过程中不恰当的措施也可能引起混凝土的超时缓凝。如混凝土在生产时拌和水中含有油类、酸、糖, 在外掺缓凝剂的条件下会对混凝土产生严重的缓凝现象。

预防处理措施
(1)定期校称,防止计量不准造成外加剂超掺;
(2)采用的外加剂与水泥、掺合料要进行检测,掺量要通过试配确定;
(3)对每批水泥的进站要进行留样封存,发现异常,可进行追溯;
(4)正确的引导施工单位使用商品混凝土,杜绝不恰当的施工工艺影响使用效果。

 

混凝土的速凝
(1)半水石膏
水泥熟料加石膏共同磨细时, 磨机温度过高, 二水石膏脱水成半水石膏,这种半水石膏会造成混凝土速凝。
(2)无水石膏
水泥生产时采用无水石膏, 在外加剂渗入木钙溶液中, 无水石膏吸咐木钙能力很强, 被吸咐的木钙起了硫酸钙溶解的屏蔽作用, 因而硫酸钙的溶解速度大大降低, 水泥中C3A不能充分与硫酸钙水化生成钙矾石, 而直接与水生成水化铝酸钙, 因而引起速凝, 此外多羟基碳水化合物和羟基羧酸类外加剂也有与木钙类似的作用, 造成混凝土速凝。
(3)水泥温度过高
在水泥供应紧张时期,水泥刚磨好就直接装运使用,导致现拌混凝土出机温度高,若不采用其他措施进行处理,混凝土也会出现速凝现象。

预防处理措施
(1)搅拌站在采用水泥时, 应事先对水泥厂生产原料进行调查, 不能采用无水石膏、半水石膏、磷石膏等配制的水泥。
(2)对现磨的水泥因温度过高使用时必须采取有效措施进行调整,如添加适量的外加剂或采用冰水拌制等措施。
混凝土的假凝
假凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。在出机后,很短时间内达到初凝,然后再重新搅拌后又出现可塑性,这种现象叫假凝。造成假凝的因素很多,主要是由于水泥粉磨时磨内温度较高,使二水石膏脱水成半水石膏的缘故。当水泥拌水后,半水石膏迅速化为二水石膏,形成针状结晶网状结构,从而引起浆体固化。另外,某些含碱较高的水泥,硫酸钾与二水石膏生成钾石膏迅速长大,也会造成假凝。
预防处理措施:
(1)选用适合的水泥,一般掺有混合材料的水泥很少产生假凝现象;
(2)加入适量的外加剂,如减水剂或缓凝剂等;
(3)进行剧烈搅拌,在制备混凝土时延长搅拌时间也可消除假凝现象。

 

张伟(高级工程师)

混凝土的凝结时间异常一般表现为过度缓凝、速凝和假凝三种。水泥混凝土产生异常凝结现象的影响因素很多,混凝土外加剂、水泥、掺合料、环境温度以及风速都可能最终导致水泥混凝土异常凝结的发生。就现阶段混凝土工程质量状况来看,缓凝剂品种、缓凝剂掺量不当、外加剂与水泥的不适应、环境温度是水泥混凝土异常凝结甚至造成混凝土工程事故的主要原因。
混凝土过度缓凝产生的原因:
(1)混凝土外加剂里面缓凝剂组分超量,特别是蔗糖含量较多时;
(2)人为或者是机械故障造成的混凝土外加剂超掺;
(3)水泥误当成粉煤灰或矿粉使用;
(4)混凝土配合比设计不当,掺合料过多,特别是混凝土浇注环境气温较低时;
(5)气温影响,温度过低;
(6)养护不到位,尤其气温过低时;
(7)混凝土含气量过大,造成混凝土含气量达到8-10% ;
(8)混凝土坍落度过大甚至离析泌水,造成混凝土表层粉煤灰含量高,水灰比大;
混凝土速凝产生的原因:
(1)混凝土外加剂里面没有添加缓凝剂或者缓凝剂量不够;
(2)用硬石膏和含氟石膏做调凝剂的水泥,当用木质素磺酸盐类减水剂时,易产生混凝土速凝现象;
(3)水胶比低,养护不到位加上环境温度过高,风大混凝土过早失水水泥硬化加速;
(4)使用了硫铝酸盐水泥或者高铝水泥;
(5)水泥中C3A含量高,碱含量高;
混凝土假凝产生的原因:
(1)环境温度过高,风大混凝土过早失水,养护不到位不及时覆盖,特别对羧酸外加剂配制高标号混凝土时,混凝土表层很快失水发硬,下层的混凝土仍然还比较软,没有凝结;
(2)水泥,掺合料,砂石骨料等对混凝土外加剂的吸附随时间、泵压、环境温度条件下突然加大,坍落度很快损失掉,混凝土很散像豆腐渣。主要是外加剂及其种类和水泥等吸附量变化有关;
(3)水泥温度过高,水泥里面的二水石膏脱水变成了半水石膏或者无水石膏;


解决办法:
(1)夏季,混凝土搅拌站最好不用温度超过80℃的水泥来拌制混凝土;
(2)夏季,用地下冷水(必要时加冰);
(3)及时养护混凝土,不要使混凝土过早失水或者受冻;
(4)工程施工前,做水泥与混凝土外加剂的适应性试验,拌制混凝土观察流动性损失,考察当时温度下混凝土的凝结时间。判断混凝土外加剂合适性;
(5)搅拌站仪器设备的检修,可靠运行;
(6)混凝土外加剂产品要检验,可靠,质量稳定;
(7)合适的混凝土配合比;
(8)遇到异常凝结的混凝土,具体问题具体分析,危害工程质量时尽早凿除,越早越好。一般说来,过度缓凝超过4天,混凝土强度受损失就比较严重;混凝土假凝发生时,可以用同强度等级混凝土的水泥砂浆来重新搅拌后再施工浇注或者是用该砂浆对混凝土表面抹面收光。混凝土速凝后,如果没有浇注到模板里面,就坚决摒弃不用,如果浇注到模板里面看具体情况决定凿除或者保留。

 

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