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水泥混凝土引起超時(shí)緩凝的現(xiàn)象及原因分析
[摘要]本文通過(guò)水泥混凝土可能產(chǎn)生異常凝結(jié)行為的分析,闡述了產(chǎn)生水泥混凝土引起超時(shí)緩凝的現(xiàn)象和主要原因。
[關(guān)鍵詞]水泥混凝土 超時(shí)緩凝 超量摻加
水泥混凝土加水后,由于水泥的水化,隨著時(shí)間的推移,漿體逐漸失去流動(dòng)性、可塑性,這一過(guò)程稱為混凝土的凝結(jié)。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)按照美國(guó)材料試驗(yàn)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)3.5MPa和28MPa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,以便施工時(shí)有足夠的時(shí)間來(lái)完成混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆搗和砌筑等操作,混凝土的終凝也不能過(guò)遲,以便混凝土能夠盡快的硬化,達(dá)到一定的強(qiáng)度,以利于下道工序的進(jìn)行。
水泥混凝土凝結(jié)時(shí)可能產(chǎn)生的異常凝結(jié)行為主要為:假凝、瞬凝、超時(shí)緩凝和不凝。假凝其特征是水泥和水接觸后幾分鐘內(nèi)就發(fā)生凝固,且沒(méi)有明顯的溫度上升現(xiàn)象。此時(shí)再加拌和(無(wú)須加拌和水),仍可以恢復(fù)塑性,用于澆注并以通常形式凝結(jié);瞬凝,特征是水泥和水接觸后漿體很快地凝結(jié)成為一種很粗糙的、和易性差的混合物,并在大量放熱的情況下很快凝結(jié);超時(shí)緩凝就是混凝土的終凝時(shí)間嚴(yán)重超過(guò)設(shè)計(jì)或預(yù)計(jì)的凝結(jié)時(shí)間。在水泥混凝土施工過(guò)程中,如果產(chǎn)生異常凝結(jié),將對(duì)工程質(zhì)量造成嚴(yán)重的危害。
一、水泥混凝土產(chǎn)生超時(shí)緩凝的現(xiàn)象
隨著商品混凝土和泵送混凝土的發(fā)展,在混凝土的生產(chǎn)過(guò)程中通常摻加了減水劑、緩凝劑等外加劑和活性摻和料。如果外加劑的摻量過(guò)大、或出現(xiàn)外加劑與水泥和活性摻和料的相容性等問(wèn)題而引起的水泥混凝土凝結(jié)時(shí)間嚴(yán)重超過(guò)設(shè)計(jì)和預(yù)計(jì)的凝結(jié)時(shí)間造成混凝土很長(zhǎng)時(shí)間才凝結(jié),對(duì)強(qiáng)度造成損失,并影響工期,有的造成混凝土長(zhǎng)期不凝結(jié),使結(jié)構(gòu)破壞,以致造成嚴(yán)重的工程事故。
二、水泥混凝土產(chǎn)生超時(shí)緩凝的原因
1.緩凝組分的超量摻加
混凝土工程中常用緩凝劑來(lái)延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間,使新拌混凝土較長(zhǎng)時(shí)間保持塑性,以便澆注,提高施工效率,在泵送混凝土中緩凝劑和高效減水劑復(fù)合使用可以減少坍落度損失,保持良好的泵送性能。緩凝劑和緩凝減水劑均具有一個(gè)適宜的摻量范圍(按水泥質(zhì)量的百分含量)如:木質(zhì)素磺酸鈣摻量為0.2~0.3%,葡萄糖酸鈣的摻量為0.1~0.3%;工程中通常規(guī)定木質(zhì)磺酸鈣和葡萄糖酸鈣類緩凝劑的摻量不超過(guò)0.25%。研究表明隨著緩凝劑摻量增加,緩凝作用增強(qiáng),在適宜的范圍內(nèi)摻緩凝劑不但不會(huì)影響后期強(qiáng)度,反而有所提高;但超劑量(大于適宜摻量的5倍)的使用緩凝劑不但產(chǎn)生嚴(yán)重緩凝,而且還要造成強(qiáng)度損失,嚴(yán)重者造成長(zhǎng)時(shí)期不凝結(jié)硬化,造成嚴(yán)重后果,產(chǎn)生工程質(zhì)量事故。
2.減水劑與水泥、摻和料的相容性問(wèn)題
在現(xiàn)代混凝土技術(shù)中,并不是每一種符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水泥在使用一定的減水劑時(shí)都有同樣的工作性能,同樣也不是每一種符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的減水劑對(duì)每一種水泥流變性能的影響都一樣,這就是水泥和減水劑的相容性問(wèn)題。與水泥一樣,摻和料與水泥之間也存在相容性問(wèn)題。影響減水劑與水泥、摻和料相容性的主要因素,對(duì)減水劑來(lái)說(shuō),是其化學(xué)性質(zhì)、分子量、交聯(lián)度、磺化程度和平衡離子;對(duì)水泥來(lái)說(shuō),是SO??3含量同水泥中的C??3A的含量、水泥細(xì)度和堿含量的匹配。其中水泥中的C??3A的含量、SO??3的形態(tài)和含量、減水劑對(duì)石膏的溶解度的影響和摻和料的種類通常是引起相容性問(wèn)題的主要原因。
減水劑與水泥的相容性問(wèn)題對(duì)水泥混凝土凝結(jié)的影響,既有過(guò)早凝結(jié)硬化的,如:假凝、瞬凝,也有超時(shí)緩凝的�；炷凉こ讨懈咝p水劑的超量摻加,由于表面電荷有時(shí)異常高度集中而引起水泥漿體絮凝和高度觸變性,表現(xiàn)為超時(shí)緩凝;同時(shí)由于水泥與減水劑相容性引起水泥混凝土假凝、瞬凝其產(chǎn)生的水化產(chǎn)物覆蓋在水泥顆粒表面,阻礙水泥與水進(jìn)一步反應(yīng),使水泥水化反應(yīng)的誘導(dǎo)期延長(zhǎng),也可能表現(xiàn)為水泥混凝土超時(shí)緩凝;另外摻和料的摻加及其與減水劑的相容性問(wèn)題也可能引起水泥混凝土的超時(shí)緩凝。
3.水泥中SO??3含量
緩凝劑的緩凝作用也受某些水泥的SO??3含量所影響。如在觀音閣水庫(kù)大壩混凝土的施工中,出現(xiàn)了超時(shí)緩凝現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)觀音閣水庫(kù)大壩澆注混凝土所用水泥在生產(chǎn)過(guò)程中因控制氟石膏摻量的微機(jī)失控,造成氟石膏實(shí)際摻量劇減,導(dǎo)致水泥中SO??3含量?jī)H有0.7~0.8%嚴(yán)重偏低造成混凝土不凝。
4.水泥摻和料
目前,工程中使用的水泥大多都有摻和料,摻和料的加入既降低了水泥的成本,又改善了水泥的某些性能。但摻和料品種或用量不當(dāng)時(shí),則往往會(huì)引起混凝土異常凝結(jié)。如摻量過(guò)高時(shí),可能引起超時(shí)緩凝。
5.不恰當(dāng)?shù)氖┕すに嚮虼胧?
在混凝土的生產(chǎn)和施工過(guò)程中不恰當(dāng)?shù)拇胧┮部赡芤鸹炷恋某瑫r(shí)緩凝。如混凝土在生產(chǎn)時(shí)拌和水中含有油類、酸、糖,在外摻緩凝劑的條件下會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生嚴(yán)重的緩凝現(xiàn)象。如:湖南某糖廠施工了一批預(yù)制構(gòu)件,施工后一個(gè)星期仍未硬化,后經(jīng)調(diào)查,發(fā)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件養(yǎng)護(hù)覆蓋層為裝過(guò)糖的舊麻袋,其中糖隨養(yǎng)護(hù)用水摻入混凝土中而引起超時(shí)緩凝。因?yàn)樘菗饺胨嗷炷林?能吸附在水泥混凝土表面上,形成同種電荷的靜水膜,使水泥顆粒相互分散,不致相互聚合成較大的粒子,從而起到緩凝作用。
另外在上述原因引起混凝土超時(shí)緩凝的前提下,混凝土的初凝和終凝時(shí)間延長(zhǎng),而施工卻按預(yù)計(jì)的凝結(jié)時(shí)間進(jìn)行養(yǎng)護(hù),而此時(shí)混凝土還沒(méi)有終凝,過(guò)早的實(shí)施養(yǎng)護(hù),會(huì)破壞混凝土的結(jié)構(gòu),使混凝土的早期強(qiáng)度發(fā)展受到損失,在某種意義上也推遲了水泥混凝土的凝結(jié)硬化。
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