混凝土缓凝问题及其预防措施.doc

摘　要:从水泥与混凝土的凝结机理以及缓凝剂、缓凝型减水剂对水泥与混凝土凝结的影响,分析探讨了预拌混凝土产生缓凝、超缓凝的原因及其预防措施,认为导致预拌混凝土产生缓凝或超缓凝的主要原因是: (1) 水泥本身的凝结时间过长; (2) 缓凝剂或缓凝型减水剂掺量过大。因此,在预拌混凝土生产过程中应选择凝结时间合适的水泥、准确把握与控制缓凝剂或缓凝型减水剂的掺量。 ??? 预拌混凝土在生产过程中往往掺加缓凝剂或缓凝型减水剂以改善其流动性,但有时会出现缓凝乃至超缓凝现象,甚至混凝土不能及时脱模或几天不凝结,有人把其原因归咎于水泥质量不好。但在上世纪70 年代至80 年代,水泥的质量比现在的差,为什么当时的现场搅拌混凝土对缓凝特别是超缓凝问题反映并不强烈,如今水泥的质量已大有提高,水泥的比表面积普遍增大,凝结时间也已相应缩短,为什么反而会出现缓凝或超缓凝现象? 文中拟从水泥和混凝土的凝结硬化机理以及缓凝剂或缓凝型减水剂对水泥与混凝土凝结的影响等角度出发,讨论预拌混凝土产生缓凝、超缓凝的原因并提出预防措施。 1 　水泥和混凝土的凝结 1. 1 　水泥的凝结 ??? 水泥浆体要达到凝结,必须有足够的水化产物在水泥颗粒之间搭接并连结成网络状结构。因此水泥浆的水灰比、水泥的活性以及影响水化速率的因素均影响水泥的凝结。水灰比大,水泥颗粒之间的距离就大,则需要更长时间才能产生足够的水化产物来填充并相互接触连生,因此凝结时间要长。水泥活性提高,水化速度加快,凝结时间则短。因此,凡是加速水泥水化的因素,例如碱的存在、水泥颗粒细和水化温度高等均可使凝结时间缩短,而缓凝剂如石膏的加入则使水化变慢从而使凝结时间变长。 1. 2 　混凝土的凝结 ??? 混凝土的凝结也是由于水泥与水反应所引起的,因此混凝土的凝结与水泥的凝结密切相关,两者在凝结时间的定义上也相似。混凝土的凝结也是表示新拌混凝土失去施工性能、固化或产生一定的力学强度的开始,其初凝、终凝时间也纯粹是从实用意义出发而人为规定的。初凝表示施工时间的极限,它大致表示新拌混凝土已不再能正常搅拌、浇注和捣实的时间,而终凝说明混凝土力学强度已开始发展并具有一定的强度(约为0. 7 MPa) ,此后其强度将以相当的速率增长。混凝土凝结和硬化的发展过程如图1 所示[1] 。但混凝土与水泥的凝结在时间上又有差别,一般情况下混凝土的凝结时间要远比水泥的长,这可从两者的组成、水灰比和测试方法的差异中找到答案。 ??? 混凝土拌合物的凝结时间的测定是采用贯入阻力试验方法,准确地说,是用从坍落度大于零的混凝土中筛出的砂浆来测定它的凝结时间的。在凝结时间的测试对象上混凝土与水泥不同,前者为砂浆而后者为水泥净浆。另一个不同点是水灰比,前者为m (水) m (灰) = 0. 24～0. 27 ,而后者范围很大,对于常见的C20～C30 混凝土,其水灰比大致在0. 50～0.65 的范围(与所用的水泥强度等级有关) 。用于测定混凝土凝结时间的试件水灰比越大,则凝结时间就越长。另外,由于水化产物多为胶体状物质,它会在水化水泥颗粒表面形成一层薄膜,阻碍水与未水化水泥的接触,水泥水化进入扩散控制阶段,水化速度和水化产物生成速度减慢,这就使得水泥颗粒之间的水化产物搭接连生,特别是在大水灰比时变得更加困难,凝结将更加缓慢。此外,即使具有相同的颗粒间距,水泥与砂子之间较两个水泥颗粒之间通过水化产物搭接所需的时间要长得多。因此,混凝土的凝结时间往往要比水泥的凝结时间长得多。水泥的凝结时间与混凝土的凝结时间关系见表1。文献[2 ]所研究的混凝土的m (水) m (灰) 处于0. 50～0.55 的范围,而文献[ 3 ]所研究的混凝土的水灰比为0. 54 。从上述结果可以看出: (1) 混凝土的凝结时间比水泥的长,主要是因为两者在测试对象的组成与测试方法上不同; (2) 未掺缓凝剂的混凝土的凝结时间大体上都比水泥延长1 倍左右,而试验所用混凝土的水灰比均约为水泥标准稠度用水量的两倍左右。由于影响水泥和混凝土凝结时间的因素很多,且统计数据有限,上述水泥与混凝土凝结时间之比只能作为一般混凝土凝结时间比水泥长的定性佐证,或作为与上述试验条件相近的混凝土凝结时间的参考,又由于是在特定条件下获得的,不宜随便套用。 2 　预拌混凝土的超缓凝现象及其原因 ??? 在预拌混凝土的硬化过程中,有时凝结时间特别长,有人称之为超缓凝。例如,宋优春等[4]报导,广州番禺大桥由于是在夏季施工,日晒最高温度为41 ,且运输距离长,要求在室外温度下混凝土拌合物的初凝时间至少要15h。最后采用木钙与高效减水剂复合,使混凝土在室内初凝时间达28h15min ,终凝时间达35h16min。为什么会出现这种超缓凝现象笔者认为主要有以下两方面的原因。 2. 1 　水泥凝结时间过长 ??? 混凝