混凝土不凝結(jié)原因分析及檢測方法

混凝土是建設(shè)工程最大宗的材料之一。在混凝土生產(chǎn)中，由于各種原因時常發(fā)生超緩凝的混凝土20h甚至更長時間不凝固的現(xiàn)象。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要有兩種：①緩凝劑超出正常摻量范圍，俗稱超摻；②由于水泥與粉煤灰、礦渣粉錯倉，即粉煤灰或礦渣粉等摻合料在原材料進倉時錯誤的進到水泥倉中，或者由于技術(shù)員的操作錯誤，將粉煤灰、礦渣粉當(dāng)做水泥使用，這兩種情況俗稱水泥與粉煤灰、礦渣粉“錯倉”。這兩種原因的混凝土不凝結(jié)后果是不一樣的，在目前普遍使用葡萄糖酸鈉作為緩凝劑的情況，超摻導(dǎo)致的混凝土不凝結(jié)一般是短暫的，隨著齡期的增長，混凝土一般都會凝結(jié)，后期強度略有下降，超摻量較大時，強度下降顯著，會嚴(yán)重影響工程質(zhì)量；水泥錯倉會導(dǎo)致混凝土配合比中沒有水泥，混凝土不會凝結(jié)，影響施工質(zhì)量，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失和負面影響。  

工程中出現(xiàn)混凝土長期不凝結(jié)時，如何快速判斷出混凝土不凝結(jié)原因，對于保證工期、工程質(zhì)量以及減少工程各方經(jīng)濟損失意義重大。本文提出了一種可以快速判斷混凝土不凝結(jié)原因方法，且只需測試pH值、Na火焰光度計即可判斷，儀器常規(guī)，方法簡便，有利于工程各方快速找出原因，及時處理。  

1原材料與試驗方法  

1.1原材料  

水泥采用P·O42.5級水泥；粉煤灰采用Ⅱ級粉煤灰，細度16%，需水量97.8%；礦粉采用S95級，比表面積428m²/kg，28d活性指數(shù)105%。水泥、粉煤灰和礦粉的化學(xué)組成見表1。細骨料采用Ⅱ區(qū)級配的河砂，粗骨料采用5～31.5mm連續(xù)級配花崗巖碎石；減水劑采用高性能聚羧酸減水劑，減水率≥25%。  

1.2試驗方法  

本文提出的快速判斷混凝土不凝結(jié)原因的方法步驟如下：  

第一步，對不凝結(jié)混凝土取樣適量，過2.36mm篩，篩去粗骨料，取篩下100g，加入無水乙醇終止水化。  

第二步，采用工程所用相同批次、種類材料配制三組參照：①正常膠凝材料組成配比的混凝土與不凝結(jié)混凝土的設(shè)計配合比相同，試驗組號為A；②將①中的水泥全部用粉煤灰替代，其他不變，試驗組號為B；③將①中的水泥全部用礦渣粉替代，其他不變，試驗組號為C。  

配制后齡期為20h時，按第一步處置。第三步，對上述第一步和第二步所取樣品處置如下：  

（1）采用去離子水200mL充分?jǐn)嚢瑁瑒?wù)必使砂表面裹附的膠凝材料與水化產(chǎn)物充分分散在溶液中，倒出面上的渾濁液100mL。  

（2）對渾濁液進行抽濾，取50mL抽濾液進行pH值的測試，測量不少于10次，取平均值，并計算不確定度。為了濃度便于測試，可進行相同倍數(shù)的稀釋。  

第四步，將待測樣的pH值與參照樣對比，進行判斷：若pH（待測樣）與pH（A）接近（以pH值相差±0.1為準(zhǔn)，或以不確定度區(qū)間判斷），則判斷為可能是緩凝劑超摻，而水泥為正常值；若pH（待測樣）與pH（B）或pH（C）接近，則判定為水泥錯倉。第五步，若緩凝劑為葡萄糖酸鈉，可采用第二步的方法，配制不同緩凝劑超摻倍數(shù)的混凝土進行Na元素火焰光度計法測試，推測待測樣的緩凝劑超摻倍數(shù)和預(yù)估凝結(jié)時間。  

2試驗結(jié)果與分析  

2.1不同配比水泥凈漿pH值或Na濃度測試  

由于水泥水化將產(chǎn)生大量的Ca（OH）2，使溶液成堿性；而粉煤灰、礦渣粉的水化是消耗OH-。本試驗設(shè)計不同膠凝材料組成以及緩凝劑分別超摻1倍、2倍、3倍、5倍、7倍，測試其水泥漿稀釋液pH與Na元素含量，試驗結(jié)果見表2。  

從表2試驗編號1～5的pH值可以看出，隨著緩凝劑超摻倍數(shù)的增加，水泥凈漿24h的pH值基本沒有變化，表明緩凝劑超摻7倍范圍內(nèi)的超摻對齡期為20h的混凝土溶液pH無顯著影響；從試驗編號1～7的pH值可以看出，水泥量一定時（如試驗編號6水泥量為膠凝材料的60%，相當(dāng)于C15混凝土的膠凝材料用量），溶液的pH值均在11.9以上。  

試驗編號7，即水泥摻量約為膠凝材料的20%時，pH值有所下降；對比試驗編號1～7與試驗編號8~9的pH值可知，在未摻入水泥時，溶液pH值明顯低于摻入水泥的配比。上述試驗表明，緩凝劑超摻時，對20h不凝混凝土的pH無顯著影響，水泥被粉煤灰、礦渣粉完全替代，即水泥錯倉情況下，混凝土的pH有顯著差異。  

通過采用Na火焰光度計測試緩凝劑超摻情況下稀釋液濃度發(fā)現(xiàn)，緩凝劑摻量越高，稀釋液中鈉元素含量越高。從表2試驗編號1～7的Na元素火焰光度計法檢測濃度與緩凝劑超摻倍數(shù)的關(guān)系，進行線性回歸，回歸曲線見圖1。  

由圖1可以看出，超摻倍數(shù)與檢測濃度成線性正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R2=0.997，且相關(guān)度非常高。試驗所用水泥、水與減水劑混入稀釋液的鈉元素含量為4.935mg/L，所用材料中鈉元素可充分釋放于溶液中，同時，所用材料對鈉離子的干擾效應(yīng)較小，試驗結(jié)果較為準(zhǔn)確，在所用原料沒有較大變動的情況下，試驗數(shù)據(jù)波動不大。上述試驗結(jié)果表明，可以通過溶液Na元素火焰光度計法檢測濃度推測緩凝劑超摻倍數(shù)。  

2.2不同緩凝劑超摻倍數(shù)對混凝土凝結(jié)時間的影響  

以建筑工程項目最常見的C40混凝土配合比為基準(zhǔn)，以緩凝劑超摻倍數(shù)為2倍、5倍、10倍配制不同混凝土，并測試凝結(jié)時間，試驗結(jié)果見表3。對不同緩凝劑超摻倍數(shù)的混凝土60d強度進行測試，試驗結(jié)果見表4。從表4的試驗結(jié)果可以看出，采用葡萄糖酸鈉作為緩凝劑時，隨著超摻倍數(shù)的增加，混凝土凝結(jié)時間大幅度增加。在超摻10倍時，混凝土在38d左右凝結(jié)。對60d試件的抗壓強度進行測試結(jié)果表明，隨著超摻倍數(shù)的增加，混凝土60d抗壓強度有一定程度的降低，但影響較小，緩凝劑超摻10倍時，混凝土60d強度也可達到了標(biāo)準(zhǔn)值的1.14倍。  

3結(jié)論  

（1）試驗超摻倍數(shù)在7倍范圍內(nèi)，緩凝劑的超摻對24h齡期混凝土的pH無顯著影響；水泥被粉煤灰、礦渣粉完全替代，即水泥錯倉情況下，混凝土的溶液pH有顯著差異。  

（2）混凝土配制溶液Na元素火焰光度計法的檢測濃度與緩凝劑超摻倍數(shù)成線性正相關(guān)，可以通過溶液Na元素火焰光度計法檢測混凝土配制溶液的濃度，推測緩凝劑超摻倍數(shù)。  

（3）采用葡萄糖酸鈉作為緩凝劑時，隨著超摻倍數(shù)的增加，混凝土凝結(jié)時間大幅度增加，超摻10倍時凝結(jié)時間達到38d。隨著超摻倍數(shù)的增加，混凝土60d抗壓強度有所下降。