耿加會(huì)，孫玉芹

（1. 河南舞陽(yáng)縣惠達(dá)公路工程有限公司，河南 舞陽(yáng) 462400；2. 廣饒縣建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，廣饒 257300）

0 事故概況

2013 年 8 月 21 日下午 16 時(shí)開(kāi)始對(duì)，我公司某工地五層結(jié)構(gòu)梁、板、柱進(jìn)行混凝土澆筑。澆筑混凝土速度大約一小時(shí) 10 方左右。8 月 22 日 9:00 左右工地施工人員反應(yīng)本次澆筑的最后兩車(chē)混凝土沒(méi)有凝結(jié)，發(fā)生緩凝現(xiàn)象。于是我公司派實(shí)驗(yàn)室人員到現(xiàn)場(chǎng)查看情況，未凝結(jié)的部位為五層結(jié)構(gòu)板面的最后澆筑部分，從生產(chǎn)記錄來(lái)看該部分混凝土出廠記錄分別為 2013 年 8 月 22 日 0:13 分 66 號(hào)車(chē) 12 方及 01:02 分 ，11 號(hào)車(chē)， 4 方，共計(jì) 16 方。我公司人員與施工單位協(xié)商：加強(qiáng)未凝結(jié)部分混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，對(duì)其進(jìn)行覆蓋。

1 混凝土原材料情況

水泥：河南寶豐大地集團(tuán)“大地”牌 P·O42.5，28d 強(qiáng)度48.3MPa，初凝時(shí)間 223min，終凝 284min；

粉煤灰：姚孟電廠Ⅰ級(jí)粉煤灰，需水量比 94%；

砂：泌陽(yáng)河砂，細(xì)度模數(shù) 2.9，含泥量 2.1%；

碎石：舞鋼 5～31.5mm 連續(xù)級(jí)配碎石；

減水劑：FDN 高效緩凝減水劑，減水率 22%，摻量2.0%，固含量 38%。

該工程部位配合比如表1 所示。

表1 工程部位配合比 kg/m3

商品混凝土加水?dāng)嚢韬?，由于水泥的水化，漿體逐漸失去流動(dòng)性和可塑性，這一過(guò)程稱為混凝土的凝結(jié)。GB/T50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》按照美國(guó)材料標(biāo)準(zhǔn)（ASTMC403）提出的貫入阻力試驗(yàn)來(lái)確定混凝土的凝結(jié)時(shí)間。若貫入阻力達(dá)到 3.5MPa 和 28MPa，則分別表示混凝土的初凝和終凝?；炷恋某跄龝r(shí)間不能過(guò)快，以便有足夠的時(shí)間完成商品混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆筑和振搗、抹面收光、養(yǎng)護(hù)；但混凝土凝結(jié)時(shí)間也不宜過(guò)長(zhǎng)，以便下一道工序的施工。商品混凝土在運(yùn)輸、施工的過(guò)程中影響澆筑的因素太多，一般應(yīng)將混凝土的初凝時(shí)間控制到6～10h，終凝時(shí)間控制在 10～14h，來(lái)滿足混凝土工程施工的需要。

超緩凝混凝土是指在正常的條件下，通過(guò)添加緩凝劑使混凝土凝結(jié)時(shí)間超過(guò) 24 小時(shí)的混凝土。商品混凝土在生產(chǎn)過(guò)程中，由于材料性能變化或環(huán)境溫度的突變以及操作失誤，有時(shí)會(huì)出現(xiàn) 24～36 小時(shí)甚至 72 小時(shí)不凝結(jié)現(xiàn)象。

2 混凝土凝結(jié)時(shí)間影響因素

2.1 水膠比對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

在試驗(yàn)條件相同的情況下，混凝土的凝結(jié)時(shí)間與水泥的凝結(jié)時(shí)間有很好的相關(guān)性，王善拔等[1]試驗(yàn)研究認(rèn)為：如測(cè)定水泥凝結(jié)時(shí)間通常水灰比是在 0.24～0.27 ，強(qiáng)度等級(jí)為 C30的混凝土水膠比一般為 0.46～0.50，兩者的水膠比相差一倍，凝結(jié)時(shí)間也相差一倍。姜曉妮等[2]試驗(yàn)研究認(rèn)為：混凝土的凝結(jié)時(shí)間隨著水灰比的增加而增加，水灰比每增加 0.08，混凝土的初凝時(shí)間增加 24.4%，終凝時(shí)間增加 19.7%。混凝土的水膠比大，水泥顆粒之間的距離大，必須產(chǎn)生較多的水化產(chǎn)物才能使水泥顆粒相互搭接連生。另外，水化產(chǎn)物會(huì)在水泥顆粒表面形成一層薄膜，妨礙水與未水化水泥的接觸，水分子向水泥顆粒內(nèi)部擴(kuò)散必須通過(guò)這一層薄膜，從而水泥水化受擴(kuò)散控制，水化速度減慢，因此，水灰比大時(shí)水泥顆粒之間的水化產(chǎn)物搭接連生更困難，凝結(jié)變得較緩，凝結(jié)時(shí)間更長(zhǎng)。此外，在水泥凈漿中，兩個(gè)水泥顆粒之間的空間分別由兩個(gè)水泥顆粒產(chǎn)生的水化產(chǎn)物搭接，而在水泥砂漿中，一個(gè)水泥顆粒與一個(gè)砂子之間的空間完全由水泥顆粒所產(chǎn)生的水化產(chǎn)物來(lái)填充，因?yàn)樯白硬划a(chǎn)生任何水化產(chǎn)物。因此，混凝土的凝結(jié)時(shí)間要比水泥的長(zhǎng)得多。

2.2 礦物摻合料對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

混凝土的凝結(jié)時(shí)間主要依靠水泥的凝結(jié)來(lái)完成拌合物的硬化成型的，水泥熟料的 4 大主要礦物成分為 C3S、C2S、C3A、C4AF，這 4 種礦物成分的水化速率為 C3A＞C4AF＞C3S＞C2S[3]。商品混凝土主要使用的礦物摻合料有粉煤灰和礦粉兩種，粉煤灰的主要化學(xué)成分 SiO2、Al2O3、Fe2O3，這 3 種氧化物的含量合計(jì)占總量的 70% 以上；礦渣粉的主要化學(xué)成分CaO、SiO2、Al2O3，這 3 種氧化物含量達(dá) 90% 以上。這些礦物摻合料的化學(xué)組分能與水泥的水化產(chǎn)物 Ca(OH)2進(jìn)行二次反應(yīng)，提高混凝土的后期強(qiáng)度和混凝土密實(shí)性，但在混凝土水化初期基本不參與水化反應(yīng)。因此，礦物摻合料的膠凝體系中 C3A 和 C4AF 等的含量相對(duì)純水泥膠凝材料有所降低，就減緩了 C3A 和 C4AF 的水化速度，混凝土的凝結(jié)時(shí)間隨著礦物摻合料摻量的增加而延長(zhǎng)。

2.3 外加劑對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

商品混凝土普遍使用高效減水劑或高性能減水劑。摻入減水劑后對(duì)水泥水化初期的影響：一方面減水劑吸附在水泥顆粒表面；一方面在水泥水化的堿性介質(zhì)中，減水劑分子鏈的活性基團(tuán)（如—COO-、—SO32-）與水泥生成的離子（如鈣離子等）產(chǎn)生不穩(wěn)定的絡(luò)合物，延緩水泥水化的進(jìn)行。其摻量越高對(duì)水化抑制作用時(shí)間越長(zhǎng)，因此，宏觀上表現(xiàn)為混凝土的凝結(jié)時(shí)間隨摻量的增加而延長(zhǎng)。

混凝土緩凝劑是一種能延遲水泥水化反應(yīng)，從而延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間的外加劑。一般來(lái)講緩凝劑有表面活性，它們?cè)诠?、液面產(chǎn)生吸附，改變固體顆粒的表面性質(zhì)，或者通過(guò)其分子中親水基團(tuán)吸附大量水分子形成水膜層，阻礙水化過(guò)程，起到緩凝效果。緩凝劑摻量越大緩凝效果越明顯。有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，葡萄糖酸鈉摻量在萬(wàn)分之二到萬(wàn)分之八的范圍內(nèi)，摻量每提高萬(wàn)分之二，水泥凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng) 100min 左右。

對(duì)于泵送的商品混凝土或者在夏季高溫環(huán)境下施工的混凝土，采用緩凝劑和高效減水劑復(fù)合使用的方法，延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間，減少坍落度損失，是保障混凝土正常施工的有效方法。

2.4 環(huán)境溫度、濕度對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

環(huán)境溫度對(duì)水泥的水化速度影響很大，溫度高水泥的水化速度快，溫度低水泥水化速度緩慢，當(dāng)溫度接近 0℃，水泥基本停止水化。空氣中濕度的變化也影響混凝土凝結(jié)時(shí)間，濕度大凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，濕度小凝結(jié)時(shí)間短。

2.5 本案例混凝土凝結(jié)時(shí)間估算

在假定外界溫度與實(shí)驗(yàn)室相同的條件下，我們可以大概估算該案例混凝土的凝結(jié)時(shí)間。水泥（T1）的初凝時(shí)間 223min，終凝 284min，測(cè)定出水泥凝結(jié)時(shí)間的水膠比為 0.26；而混凝土配合比的水膠比為 0.45；粉煤灰摻量為 25%；外加劑摻量為 2%，緩凝成分占外加劑總量的2%，即緩凝成分為膠凝材料摻量的萬(wàn)分之四，可以延長(zhǎng)近200min左右。該配合比凝結(jié)時(shí)間（T0）可以粗略估算：T0＝(T1×0.45/0.26)×25%＋200。通過(guò)簡(jiǎn)略估算我們?cè)撆浜媳瘸跄?6～10 小時(shí)，終凝時(shí)間在 10～14 小時(shí)。

3 本案例混凝土?xí)r間延長(zhǎng)的處理方案

本次混凝土施工發(fā)生在八月下旬，正直秋季，當(dāng)?shù)貧鉁貢円箿夭畲?，中午氣?30℃ 左右，夜間氣溫只有 15℃ 左右。白天溫度高，空氣干燥，混凝土凝結(jié)時(shí)間短，為保證正常施工的進(jìn)行，外加劑用量大；而夜晚溫度低、空氣濕度相對(duì)大，用相同用量的外加劑，混凝土凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，這是造成本次最后兩車(chē)混凝土凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)的主要原因。

觀察發(fā)現(xiàn)下午澆筑的混凝土全部終凝，夜間澆筑的混凝土板面尚未初凝。為了防止混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生次生事故。夜間澆筑的混凝土到上午 10 時(shí)沒(méi)有凝結(jié)，此時(shí)，氣溫上升到 24℃左右，氣溫仍然處于上升階段。隨著溫度的升高，水分蒸發(fā)量也隨之增大，如果不采取保水措施，混凝土一方面容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫，另一方面混凝土表面氣溫高，蒸發(fā)量大，表面凝結(jié)速度比內(nèi)部快，易形成表面凝結(jié)，內(nèi)部沒(méi)有凝結(jié)的橡皮泥現(xiàn)象。與施工單位協(xié)商對(duì)緩凝的混凝土進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，讓施工人員注意觀察混凝土凝結(jié)情況，接近初凝（手指按壓混凝土，可以按出 1～2mm 小坑，不粘手為初凝）開(kāi)始抹面，直至終凝（按壓混凝土表面不能按壓下去為終凝）這段時(shí)間，應(yīng)注意觀察混凝土表面情況，并根據(jù)需要再進(jìn)行一次或一次以上的收光，防止塑性收縮裂縫的發(fā)生。

經(jīng)過(guò)觀察該部位混凝土于下午 14 時(shí)全部終凝，凝結(jié)時(shí)間共計(jì) 15 個(gè)小時(shí)，混凝土凝結(jié)時(shí)間比其他部位延長(zhǎng) 5 個(gè)小時(shí)左右。由于及時(shí)采取了覆蓋養(yǎng)護(hù)的措施，保障混凝土表面水分不流失，沒(méi)有產(chǎn)生塑性收縮裂縫。 混凝土凝結(jié)時(shí)間在 15小時(shí)左右，沒(méi)有超過(guò) 24 小時(shí)，應(yīng)屬于意外緩凝，對(duì)混凝土后期強(qiáng)度不會(huì)產(chǎn)生不利影響。28d 后經(jīng)施工方、監(jiān)理單位、商混企業(yè)三方協(xié)商，讓當(dāng)?shù)刭|(zhì)監(jiān)站作為第三方進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。經(jīng)質(zhì)監(jiān)站試驗(yàn)人員回彈試驗(yàn)檢測(cè)，該測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度為 37.7 MPa，同批澆筑的其它兩個(gè)測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度為 38.2 MPa、37.9MPa。

4 結(jié)論

（1）商品混凝土為滿足攪拌、運(yùn)輸、泵送、澆筑等工藝的要求，應(yīng)將混凝土初凝時(shí)間控制在 6～10 小時(shí)，終凝時(shí)間控制在 10～14 小時(shí)。

（2）春、秋季節(jié)及氣溫突然變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整混凝土配合比及外加劑摻量。春秋季節(jié)晝夜溫差大，中午最高氣溫與晚上最低氣溫可以相差 15℃ 左右。上午生產(chǎn)的混凝土可以適量加大外加劑的用量，減低混凝土坍落度損失，保障混凝土施工。下午四點(diǎn)后，溫度開(kāi)始降低，混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失減小，應(yīng)降低外加劑摻量，從而減低外加劑中緩凝成分的用量，防止混凝土出現(xiàn)混凝土想象。

（3）當(dāng)出現(xiàn)混凝土凝結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，防止混凝土發(fā)生因緩凝引起的次生危害，通過(guò)及時(shí)的養(yǎng)護(hù)、施工，一般不會(huì)對(duì)混凝土后期強(qiáng)度產(chǎn)生不利的影響。

本案例雖然沒(méi)有造成質(zhì)量事故，但也影響了工程進(jìn)度，如果不及時(shí)采取措施，可能會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。因此我們?cè)谏唐坊炷辽a(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制各種原材料的質(zhì)量，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際及時(shí)調(diào)整混凝土配合比，保障混凝土質(zhì)量。

[1] 王善拔，賈懷鋒.水泥和緩凝劑對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響[J].水泥，2003(8):1-5.

[2] 姜曉妮，孫長(zhǎng)勇，高桂波.配合比參數(shù)對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響[J].低溫建筑技術(shù) ，2009(7):16-17.

[3] 張承志.商品混凝土[M].北京：化學(xué)出版社，2010.