混凝土凝结时间异常的辨别与对策最新版.docx

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混凝土凝结时间异常的辨别与对策最新版

混凝土凝结时间异常的辨别与对策

水泥的异常凝结包括假凝、瞬凝（闪凝、急凝（速凝）和缓凝，其中假凝和瞬凝是比较常见且危害较大的异常凝结。

瞬凝和假凝是水泥流变性能差的极端表现，导致混凝土迅速失去塑性，无法进行施工。

缓凝是另一种混凝土异常凝结情况，常导致混凝土拆模时间延长，早期强度低，严重时超过72h不凝结，严重影响混凝土后期强度，过早拆模容易出现粘模掉皮。

（一）假凝和瞬凝产生的机理

（1）假凝：

水泥净浆或水泥砂浆加水搅拌后不久，在没有放出大量热的情况下迅速变硬，不需另外加水重新搅拌后仍能恢复其塑性的现象称为假凝。

表现为5min～10min失去流动性，出现“扒锅”或“粘底”现象。

（2）瞬凝：

水泥净浆或水泥砂浆加水搅拌后不久，有大量热放出，同时迅速变硬，不另外加水重新搅拌也不能恢复其塑性的现象称为瞬凝，也称闪凝。

水泥的正常凝结取决于C3S的水化速率，而异常凝结则与C3A、石膏的数量与活性及二者之间的平衡关系有关（如图1）。

在图1第Ⅰ象限中，C3A的数量和/或活性、石膏的数量和/或活性均偏高；第Ⅲ象限中，C3A的数量和/或活性、石膏的数量和/或活性均偏低，二者均为正常凝结。

在第Ⅱ象限，C3A的数量和/或活性高，同时石膏的数量和/或活性低。

此时C3A遇水即迅速反应，很快生成C4AH19（C4AH13）和C2AH8等六方型片状的晶体产物，互相搭接在水泥浆体中形成结构骨架，导致浆体迅速失去塑性，同时放出大量的水化热。

在第Ⅳ象限，C3A的数量和/或活性低，同时石膏的数量和/或活性高，此时不会产生前述水化产物，也不会有明显放热现象。

此时的水化产物是针状的次生石膏和板条状的钾石膏，及少量针状AFt。

瞬凝和假凝都是由于加水后快速形成了针片状水化产物而导致水泥浆体迅速失去塑性，但水化产物的种类不同。

在表象上看，伴有发热是瞬凝的特征；假凝没有明显发热，不加水搅拌后可以恢复塑性是假凝的特征，可以简单地依此判断是否存在瞬凝或假凝。

（二）造成瞬凝、假凝的原因

瞬凝是由C3A的数量和/或活性高，同时石膏的数量和/或活性低引起的，而假凝是由C3A的数量和/或活性低，同时石膏的数量和/或活性高引起的。

也就是说SO42-过低可能发生瞬凝，SO42-过饱和可能发生假凝。

可溶性碱既可以加速水泥中的C3A的早期水化加剧瞬凝现象，也可以与早期溶入液相的SO42-化合成板条状的钾石膏加剧假凝现象。

（1）瞬凝的原因

一般而言，水泥瞬凝的可能原因包括：

1.熟料中C3A含量高；

2.熟料中C3A活性高；

3.熟料中碱含量高；

4.水泥粉磨时使用较多硬石膏、磷石膏、氟石膏、天然半水石膏等作水泥调凝剂，这些物质导致速凝、假凝；

5.外加剂中使用含有木钙、糖钙、多羟基碳水化合物、羟基羧酸类有机物的成分，影响水泥中石膏的溶解速度；

6.当熟料中C3A含量和/或活性高时，虽使用二水石膏，但粉磨温度低；

7.水泥生产过程中温度过高二水石膏脱水成半水石膏或无水石膏。

8.水泥中使用三乙醇胺早强剂，其用量超过水泥用量0.06%，水泥初凝时间不合格。

9.水泥使用时的温度很高，水泥温度超过60℃，甚至更高时时也会出现这种现象。

10上述多种因素组合。

上述可能引起瞬凝的因素在程度较轻时则可能引起急凝，另外水泥细度过细，使用萤石、石膏矿化剂也可能导致急凝。

（2）假凝的原因

一般而言，水泥假凝的可能原因包括：

1.熟料中C3A含量低；

2.熟料中C3A活性低；

3.熟料中碱含量高；

4.水泥粉磨使用二水石膏且粉磨温度较高，例如超过120℃；

5.入库水泥温度偏高，水泥在库内储存时间较长，在库内脱水；

6.上述多种因素组合。

（三）瞬凝、假凝水泥的处理方法

（1）瞬凝和假凝水泥的判断

使用瞬凝或假凝水泥都会造成流态混凝土在加水后几分钟至几十分钟快速失去流动性，造成施工困难。

水泥发生瞬凝现象时，常伴有放热现象，混凝土在搅拌过程和出机后的温度会明显升高。

可以用红外线测温仪（或温度计）分别测量出机混凝土经过十几分钟至几十分钟的经时混凝土温度，考虑环境温度对混凝土温度的影响，如果混凝土经时温度上升超过5℃，即可判断水泥有瞬凝现象。

而假凝不会导致混凝土温度上升，混凝土在搅拌机延长搅拌时间几分钟（或在混凝土运输车内快速搅拌几分钟），混凝土的流动性将得到改善，可判断水泥有假凝现象，瞬凝水泥随搅拌时间延长而不会改善流动性。

（2）瞬凝（急凝）水泥的调整方法

水泥厂解决水泥的瞬凝和假凝问题较为便捷且成本很少。

瞬凝（包括急凝）水泥会导致混凝土坍落度损失加快，减水剂用量增加。

瞬凝水泥在混凝土拌和中可以采取的措施包括：

1.拌制混凝土时，添加石膏粉，使用数量依试验确定，且添加石膏粉后胶凝材料的SO3含量不得超过3.5%（搅拌站使用此办法有困难）；

2.在外加剂中采用补硫措施，使用量经试验确定；

3.在外加剂中增加缓凝剂用量，或生产时提高外加剂掺量，增加的用量经试验确定，应注意防止造成混凝土凝结时间过度延长。

实际操作时可以采取上述措施中的一种，或几种措施同时采用。

（3）假凝水泥的调整方法

假凝水泥在混凝土拌和中可以采取的措施包括：

1.混凝土生产时，适当增加外加剂掺量，增加量依试验确定，应注意避免出现缓凝事故；

2.延长混凝土在搅拌机中的搅拌时间，且在混凝土运输过程中，混凝土运输车一直处于快转；

3.混凝土入泵前在运输车中快速搅拌2min，或现场二次添加外加剂调整，注意调整外加剂的使用量；

4.适当减少混凝土中水泥用量，并增加矿渣粉、粉煤灰用量。

实际操作时可以采取上述措施中的一种，或几种措施同时采用。

（四）缓凝

（1）现象

混凝土凝结时间超过预期时间，混凝土超过24h不凝结，甚至超过72h，严重影响混凝土工程进度。

（2）原因分析

1.混凝土企业技术人员超量使用外加剂，尤其是原材料较差时，尤其骨料含泥量过大时，过多使用外加剂保坍。

2.生产过程中配合比使用错误，误将粉煤灰（或矿粉）当做水泥使用。

3.使用外加剂调整混凝土工作性时，外加剂使用过量。

4.计量设备长期使用，未按照要求自检、校准误差较大，或者外加剂传感器失灵，外加剂计量过多。

5.使用脱硫灰，粉煤灰中含有大量的硫酸钙和亚硫酸钙，导致混凝土凝结时间延长，有时缓凝时间超过48h，甚至更长，而且可能会造成混凝土后期强度降低。

6.矿粉以玻璃体结构为主，其主要化学成分为SiO2，Al2O3，，超掺矿粉会使混凝土凝结时间变长。

7.外加剂配方不合理的产品，缓凝组分含量高，如糖类用量大，自身凝结时间长，导致混凝土凝结时间过长。

8.冬末初春或者深秋初冬时节，突然气温大幅度降低，造成混凝土凝结时间延长。

若以环境温度15℃的凝结时间相对值为1.0，那么10℃时初凝时间约为1.2，终凝时间为1.4；当环境温度下降至5℃时，初凝时间相对值约为1.3，而终凝时间约为2.6。

（3）解决方案

1.当混凝土凝结时间超过72h时，应采取电热毯加热养护，观察其凝结情况，若不理想，应及时通知相关人员进行拆除，以免后续施工造成更大的损失。

2.适当延长拆模时间，加强养护，防止次生事故的发生。

3.分析产生异常原因，检查混凝土配合比是否合理，检查搅拌站仪器设备是否存在较大误差，人员是否操作不当，原材料（水泥、粉煤灰、外加剂等）是否合格等，针对查找原因采取相应措施处理。

4.注意外加剂中缓凝剂用量控制，如木质磺酸盐类，特别是含还原糖较少的木质磺酸盐在单独使用时以质量分数0.25%为宜，不可超过0.3%。

掺量过大可能造成长时间不凝结引起强度下降；羟基羧酸及其盐类有很强的缓凝作用，其掺量（以水泥质量计）应为0.03%～0.1%；糖类化合物掺量为0.1%～0.3%，该类缓凝剂或缓凝型减水剂的缓凝作用很强，掺量过大会引起缓凝甚至很长时间不凝结，环境温度低时应少掺或不掺此类缓凝剂。