浅谈混凝土凝结时间过长原因及预防措施

　　摘要：本文根据广州地铁工程的经验，分析了影响混凝土凝结时间的因素和工程中常见的混凝土凝结时间过长现象的产生原因，介绍了相应的预防措施，并提出了一些处理建议。

　　关键词：地铁工程；凝结时间过长；预防措施。

　　Abstract: in this paper, according to the experience of guangzhou metro engineering, this paper analyzes the impact factors of concrete setting time and engineering of common concrete setting time too long the causes of the phenomenon, this paper introduces the corresponding prevention measures, and puts forward some suggestion processing.

　　Key words: the subway engineering; Setting time is too long; The preventive measures.

　　1、前言

　　目前，广州地铁建设工程已全面采用预拌混凝土。预拌混凝土是通过集中生产并在规定时间内运送到指定地点交货使用的材料，是一种半成品材料。【1】混凝土作为影响地铁工程"百年大计"的最重要的建筑材料之一，其质量情况不但左右地铁工程的工期推进，更影响将来地铁系统的使用性能和寿命。

　　预拌混凝土一般由六大材料组成，即水泥、掺合料（通常是粉煤灰和矿渣粉）、河砂、碎石、水和外加剂材料。【2】混凝土在生产、运输及使用过程中，由于气温、原材料组分或用量的变化，往往会造成混凝土凝结时间出现异常现象，当混凝土凝结时间出现过长时，将对工程构件质量造成影响，严重者可能造成工程事故发生。本文通过对影响混凝土凝结时间因素以及造成混凝土凝结时间过长原因进行分析，并提出预防措施。

　　2、影响混凝土凝结时间因素【2】

　　2．1气温变化因素

　　气温的变化对混凝土凝结时间将产生直接影响，同一批次混凝土在不同温度下凝结时间是不同的。一般而言：温度高混凝土凝结时间变短，温度低混凝土凝结时间变长。

　　2．2水泥凝结时间变化因素

　　不同品种、不同生产厂家的水泥，其凝结时间是不同的。同一配合比生产的混凝土，使用的水泥凝结时间短其生产的混凝土凝结时间一般会短，使用的水泥凝结时间长其生产的混凝土凝结时间一般会长。

　　2．3外加剂缓凝组份变化因素

　　目前，使用得比较多的外加剂一般为复合型外加剂，其具有减水、缓凝、保塑等作用。外加剂缓凝组份变化对混凝土凝结时间起到决定性影响，在同等掺量下外加剂缓凝组份越少所配制的混凝土凝结时间越短，外加剂缓凝组份越多所配制的混凝土凝结时间越长。

　　2．4外加剂掺量变化因素

　　因复合型外加剂一般具有减水、缓凝、保塑作用，在配制混凝土时外加剂掺量越小所配制的混凝土凝结时间越短，外加剂掺量越大所配制的混凝土凝结时间越长，如果掺量过大（超掺）混凝土凝结时间就会过长，严重者甚至出现长期不凝固情况，造成工程事故的发生。

　　3、混凝土凝结时间过长原因分析

　　从影响混凝土凝结时间因素分析中可知，水泥凝结时间偏长、气温下降、外加剂缓凝组份过多、外加剂掺量过大均会造成混凝土凝结时间过长现象出现，而在这四大影响因素中，气温急剧下降、外加剂缓凝组份过多、外加剂掺量过大是造成混凝土凝结时间过长的主要原因。

　　3．1水泥与外加剂适应性问题

　　每一种混凝土外加剂都有自身特有的功能，掺加这种外加剂，能够对混凝土某一方面或某几方面的性能进行改善。因此可以这样理解水泥与外加剂的适用性问题：按照混凝土外籍及应用技术规范，将经检验复合有关标准的某种外加剂掺加到用按规定可以使用该品种外加剂的水泥所配置的混凝土中，如果能够产生应有的效果，该水泥与这种外加剂是适应的；相反，如果不能产生应有的效果，则该水泥与这种外加剂之间存在不适应性。【3】

　　因此，选择水泥和外加剂材料时需通过试验进行验证，水泥和外加剂材料进厂验收时，建议增加适应性试验。如果水泥或外加剂质量出现波动，造成相互间不适应的话，外加剂减水效果必然下降，混凝土生产中表现为用水量增加，如果为了保持生产用水量不变，而过多地增加外加剂掺量的话，则有可能出现混凝土凝结时间长的现象。

　　3．2气温与外加剂缓凝组份关系

　　气温与混凝土的凝结时间有着直接关系，同一配合比生产的混凝土，气温高时凝结时间就短，气温低时凝结时间就长。而外加剂中缓凝组分的主要作用是延长混凝土凝结时间，从而达到设计者所需要的凝结时间要求。因此，为了满足混凝土生产需要，在配制外加剂时必须考虑在不同温度下掺加不同（品种和数量）的缓凝组份，温度低时缓凝组份少，温度高时缓凝组份多。

　　混凝土搅拌站必须密切与外加剂供应商保持联系，尤其是在四、五月和十一月左右换季期间，混凝土搅拌站要将使用效果及时反馈给外加剂供应商，同时要了解外加剂供应商在生产中使用什么样的缓凝剂以及掺入量是多少，以便根据不同气温作出及时调配。

　　四月及五月初是广州地区冷暖替换季节，气温跨度一般从低时的15℃上升到30℃，在此期间如果外加剂缓凝组份保持不变的话，由于气温的不规则上升就会造成混凝土凝结时间变短、塌落度经时损失增大，势必影响到混凝土生产及质量。因此，在此期间外加剂缓凝组份需作出相应的增加，而且这种增加必须逐步进行。如果外加剂缓凝组份增加幅度过大，而混凝土搅拌站进货验收时又没有做凝结时间试验（或者外加剂供应商在调整缓凝剂时没有通知搅拌站），从而造成所生产的混凝土凝结时间出现过长现象。

　　十一月左右是广州地区暧冷替换季节，气温跨度一般从高时的28℃下降到12℃，在此期间外加剂缓凝组份需作出相应的减少调整，从而满足混凝土生产需要。如果外加剂缓凝组份保持不变的话，由于气温的不规则下降就会造成混凝土凝结时间偏长，如果遇到气温急剧下降的阴雨天时，就会造成混凝土凝结时间出现过长现象。

　　3．3外加剂出现超掺

　　复合型外加剂，一般具有减水、缓凝、保塑作用。在一定范围内外加剂掺量越大其减水、缓凝、保塑效果越好，但如果掺量过大（出现超掺），此时其减水效果不再明显，但其缓凝作用不断增加，从而造成混凝土凝结时间过长现象，严重者甚至出现长期不凝固情况，造成工程事故的发生。因此，应按照外加剂产品说明书所推荐的掺量范围，采用优选法（即黄金分割法）进行外加剂的试配试验。【3】

　　在混凝土生产中，外加剂超掺是造成混凝土凝结时间过长的最主要因原，必须引起足够重视。

　　4、预防混凝土凝结时间过长措施

　　4．1加强进厂材料的验收

　　在混凝土组成材料中，水泥凝结时间偏长、外加剂缓凝组份过多均会造成混凝土凝结时间过长现象，因此，必须加强进厂原材料的验收工作。

　　（1） 水泥材料：在日常水泥进厂检验中，建议增加水泥与外加剂净浆流动度试验，方法：用固定的外加剂样品，对进厂的不同批次水泥进行净浆流动度试验，根据试验结果作为混凝土生产中调配外加剂掺量依据。

　　对于新品牌、新品种水泥，进货前建议进行以下试验：水泥物检性能试验、水泥与外加剂适应性试验以及混凝土试配试验，通过试验找出生产不同等级混凝土时外加剂最佳掺量。

　　（2） 外加剂材料：在日常外加剂进厂检验中，每车进行比重及与水泥净浆流动度试验；每批次按规范要求进行检验。对于换季期间，要求外加剂供应商每次调整缓凝剂掺量时，必须及时通知搅拌站，且搅拌站必须进行试配试验，确认混凝土凝结时间、塌落度经时损失均能满足要求时方可使用。

　　（3） 对于不同季节使用的外加剂，应进行外加剂超掺破坏性试验。方法：选用一个常用配合比为基准配合比，按每次增加20%外加剂掺量进行试配试验，直到最后外加剂掺量为基准配合比的2倍或更多，成型测试不同掺量下试件的凝结时间、混凝土的3天、7天、28天、56天抗压强度结果，将结果进行汇总并制定相应的应急预案。

　　4．2密切注视气温变化

　　密切注视气温变化，尤其在四、五月和十一月左右换季期间，搅拌站试验室必须密切与外加剂供应商技术部门保持联系，搅拌站要将使用效果及时反馈给外加剂供应商，同时外加剂供应商在生产中使用什么样的缓凝剂以及各时期掺入量必须及时通知搅拌站，以便根据不同气温作出及时调配。

　　4．3外加剂计量设备的选用、检查、维修

　　外加剂计量设备构成：一般由外加剂泵--（中途缸--阀门）--计量器--阀门组成。设备组成中阀门设备为主要监控对象。在日常生产中，往往由于阀门的故障或失灵，致使阀门处于半开或全开状态，使计量中的外加剂出现大量漏料，造成外加剂超掺现象发生。为了减少双重漏料发生，建议取消（中途缸---阀门）部份。因此，在阀门设备的选用、检查、维修给予重视。

　　（1） 阀门设备的选用。目前市面上有电磁阀和气动阀两种，电磁阀故障比气动阀高，建议选用气动阀。气动阀又分为国产和进口产品。国产气动阀特点：阀门密封部分材质偏硬，易损坏，阀门与转动轴通过插销连接，由于接触面少易故障；进口气动阀特点：阀门密封部分材质为软胶，密封性好，阀门与转动轴通过方轴连接，安全可靠。因此宜选用进口气动阀。

　　（2） 阀门设备的检查。阀门设备的故障或失灵是造成外加剂超掺的主要原因，必须认真做好检查保养工作，建议应由维修组安排专人每天检查不少于一次，同时做好保养工作。

　　（3） 阀门设备的维修。当阀门出现故障时，基本上都会发生泄漏外加剂的现象，而且阀门设备基本上都是总成的，为了避免生产中外加剂发生出现超掺，当阀门出现故障时应采取更换方法进行处理。因此，建议根据本公司阀门设备的故障周期，进行定期更换。

　　5、突发性事件的处理方法

　　在预拌混凝土生产和使用过程中，凝结时间出现偏长现象时有发生。究其原因，有些是单因素造成的、有些是多因素叠加而成的，但不管是何种因素造成的，都会对混凝土质量产生不利的影响。因此，我们更应积极地采取有效措施预防类似事件发生。但事物并不以人的意志为转移，当发生混凝土凝结时间过长时我们更应积极面对，尽最大的努力减少事件的进一步扩展。当突发性事件出现时，建议按以下程序处理：

　　5．1迅速派出工程技术人员到工地现场，了解构件混凝土状况及发生凝结时间过长的范围。

　　5．2根据事件发生的范围大小，判断属于系统性原因还是突发性原因造成的，如果属于系统性原因造成的，很可能是由于外加剂缓凝组份过多或气温急剧下降、或者是上述两种因素叠加造成的；如果属于突发性原因造成的，很可能是由于外加剂计量设备原因致使外加剂超掺造成的。

　　5．3经判断属于突发性原因造成的，建议做好以下措施：

　　（1） 迅速检查外加剂计量设备故障原因，评估外加剂超掺量，根据外加剂超掺破坏试验结果进行评估，判断对混凝土质量影响程度，对构件混凝土作出处理。

　　（2） 如无法评估外加剂超掺量时，可采取对试件进行隔水蒸养方法试验，从而判断对混凝土质量影响程度，对构件混凝土作出处理。

　　凝结时间过长是商品混凝土的常见问题，应对此问题加以重视，否则容易造成工程事故的发生。因此，应对混凝土实行综合管理，从生产环境、原材料、生产设备到施工浇注过程都必须全盘管理到位。

　　参考文献：

　　【1】《GB/T14902-2003预拌混凝土》

　　【2】张承志 编著，《商品混凝土》，化学工业出版社，2006年

　　【3】王华生 赵慧如 编著，《混凝土技术禁忌手册》，机械工业出版社，2003年