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摘要：概述了普通商品混凝土终凝时间的相关影响因素的关系研究以及主要因素包括风力风速、温度、阳光、湿度、坍落度。混凝土终凝是一个比较复杂的过程，不同的环境介质、热湿条件等引起的凝结过程所需要的时间也不同，尤其是温度对混凝土终凝过程影响的大小仍需要进一步的研究。针对不同的影响因素对混凝土终凝时间的影响程度，提出了在实际工程中采用的一些控制混凝土终凝时间的措施。
关键词：因素；终凝时间；普通商品混凝土
Abstract：the relationship between the final setting time of ordinary commercial concrete and the related factors，including wind speed，temperature，sunshine，humidity and slump，are summarized.The final setting of concrete is a complex process，which needs condensation caused by environmental medium，different heat and moisture conditions of the different periods of time，especially the temperature of the final setting of concrete process influence still need further research.In view of the influence degree of different influencing factors on concrete final setting time，some measures for controlling concrete final setting time are put forward in practical engineering.
Key word：Factors；final setting time；ordinary commercial concrete
引言
在人们的传统观念中是认为混凝土理所当然就是10个小时就必须终凝，从而忽视了对混凝土终凝时间的研究，继而在施工过程中就产生了终凝时间是固定的思想，因此付出了巨大的代价。规范GB175-2007_通用硅酸盐水泥中规定，硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于390min。但是为了提高混凝土的和易性和长时间储存性，商品混凝土中添加了粉煤灰和外加剂，不仅仅延迟了初凝时间，同时也延迟了终凝时间，或者是环境因素的物理作用，会使混凝土更加延迟终凝时 间，宏观上就会出现松软以及强度下降等，严重影响了混凝土结构的施工进度和质量，导致拆模时，混凝土表面脱皮，会导致抹灰大面积空鼓，同时会削弱结构钢筋保护层，严重者混凝土竖向结构未成型稳定拆模，会使混凝土结构倒塌，甚至造成人员伤亡和直接的经济损失。混凝土的终凝时间严重影响了施工周期正常的运转以及混凝土竖向结构未成型稳定拆模严重影响了其正常的工程质量以及建筑物的安全性，从而产生了混凝土结构安全的问题。据不公开调查，2014年中国国内由于混凝土终凝时间过长而提前拆模导致的质量问题所产生的补救费用约为20亿元人名币，2015年超过25亿元，2016年达到30亿元，且补救费用有逐年递增的趋势。这种问题有些是竣工验收过程中暴露出来的，有些严重的结构问题是在长时间隐藏后才爆发出来的，前期不重视的话，后期补救费用将大大增加。在众多对混凝土终凝时间影响的因素中，温度是影响混凝土终凝时间的一项重要内容，同时也是影响最复杂、最大的一种环境因素。环境时时刻刻都在变化，所以研究环境对商品混凝土终凝时间的影响指导工程生产是很有必要的。
1、水泥和混凝土的凝结
1.1水泥的凝结
水泥的凝结是水泥水化硬化过程中人为划分的一个阶段。用适量水拌和的水泥是一种具有可塑性和流动性的浆体，随着水化反应的进行，水化产物逐渐填充原来被水所占据的空间，当这些水化产物达到一定数量并彼此接触构成比较疏松的网状结构，使浆体失去流动性和部分可塑性，这时称为初凝。随着水化反应的继续进行，水化产物不断增多，它们相互接触连生，浆体完全失去可塑性，建立起充满全部间隙的紧密网状结构，并在网状结构内部不断充实水化产物，使水泥浆体具有抵抗外力的一定强度，这时为终凝。在初凝时间内，水泥浆体保持流动性、可塑性和和易性，施工时必须在初凝时间内完成水泥砂浆或混凝土的搅拌、运输和浇注等工序。
从上述凝结的概念可以看出，要达到凝结，必须有足够的水化产物在水泥颗粒之间搭接成网状结构，因此水泥浆的水灰比、水泥的活性及其它影响水化速率的因素均影响水泥的凝结。水灰比大，则水泥颗粒之间的距离大，即毛细孔大，需要较长的时间才能产生足够的水化产物来填充毛细管空间并相互接触连生，因此凝结时间要长。水泥活性高，则水化速度快，产生足够的水化产物填充毛细管空间所需的时间短，凝结时间短。凡是加速水泥水化的因素如碱的存在、
水泥颗粒细、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可使凝结时间变长。
1.2混凝土的凝结
混凝土由水泥、砂、石、水以及矿物掺和料和外加剂组成。它的凝结也是由于水泥与水反应所引起，因此与水泥的凝结密切相关。由于混凝土的水灰比、组成和凝结时间的测定方法和水泥浆体的不相同，因此其凝结时间与配制该混凝土所用的水泥凝结时间也不一致。一般地，混凝土的凝结时间都比水泥的长。与水泥类似，混凝土的凝结也是新拌混凝土失去施工性能而固化的开始，混凝土的凝结时间是从实用出发而人为规定的。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，具有一定强度- 约为0.72Mpa，此后强度以一定的速率增长。混凝土凝结和硬化的发展过程见图1。
混凝土凝结和硬化的发展过程图一
2、预拌混凝土产生超缓凝的原因
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，文献[11]报导，广州番禺大桥在夏季施工，日晒最高温度为41℃，且运输距离长，要求在室外温度混凝土拌和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27h15mm，终凝时间达35h16min。本项目的合作搅拌站在试验室曾用初凝时间为5h、终凝时间为6h30min 的某立窑P.O42.5R 水泥配制混凝土，水泥用量为370kg/m³、粉煤灰用量为76kg/m³，高效缓凝减水剂掺量为胶凝材料的1.4%（水剂，含固量为38%），混凝土初凝时间达30h，终凝时间达37h，混凝土1d不能脱模，3d抗压强度只有0.9Mpa，但7d、27d抗压强度仍然分别达到27.8 Mpa和36.6 Mpa。曾看到一则报导，某高层住宅楼混凝土5d 都不能凝固。为什么会出现超缓凝现象？笔者通过中山市上筑雅苑工程项目和中山市恒利商品混凝土搅拌有限公司商品混凝土搅拌站合作进行大量竖向结构试验，在其他因素相同情况下，普通硅酸盐水泥商品混凝土终凝时间影响因素试验数据如下：
认为，主要有以下几方面的原因。
2.1环境温度低
环境温度对混凝土凝结时间也有很大影响。环境温度低，水泥水化速度慢，凝结时间延长。表一为温度对混凝土终凝时间影响。以该表为例，若以环境温度34±2℃的凝结时间相对值为1.0，那么在27±2℃时初凝时间约为1.258，终凝时间约为1.141；当环境温度下降至20±2℃时，初凝时间相对值约为1.505，而终凝时间相对值约为1.282。可见环境温度降低将使混凝土凝结时间延长，特别是终凝时间延长更明显。在掺入缓凝剂的情况下，温度的影响可能更显著。因此在环境温度低的情况下应少掺或不掺缓凝剂，以免出现超缓凝现象。环境湿度增高对混凝土凝结时间的影响呈现相似的规律。表二为环境湿度对某混凝土凝结时间的影响。从表二可见，当环境湿度从60%增高至大于95%时，混凝土拌和物初凝时间延缓约1小时，而终凝时间也延缓了一个小时，几乎都延长了一个小时。坍落度增高对混凝土凝结时间的影响也呈现相似的规律。表三为坍落度对某混凝土凝结时间的影响。从表三可见，当坍落度从160mm增高至180mm时，混凝土拌和物初凝时间延缓约一个小时，而终凝时间也延缓了二个小时，几乎都延长了二个小时。
1、温度影响
3、预拌混凝土超缓凝的预防
3.1正确应对环境温度变化
水泥与缓凝剂或缓凝型减水剂也存在相互适应性的问题。对于温度较低的环境，宜用缓凝作用不很强的缓凝剂或者不加缓凝剂，例如，当环境温度处于气温为8℃左右时，混凝土运输距离非常近的情况下，可以酌情考虑不添加缓凝剂。
3.2选择凝结时间合适的水泥
水泥凝结时间太长是混凝土产生超缓凝的主要原因之一，因此不要选择凝结时间太长的水泥。就水泥品种而论，应首选硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，因为它们的凝结时间比较短。而矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥由于掺入较多的混合材，凝结时间一般都比较长，混合材掺量越多，凝结时间越长。盐水泥，不要选矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。选用的水泥除满足强度和匀质性要求外，一般要求终凝时间在5h以内，以便保证预拌混凝土能1d以内脱模。
3.3选择适量的水和矿物掺合料，控制混凝土坍落度的稳定性
不要对预拌混凝土任意加水，也不要掺入过量的矿物掺合料特别是一些活性低且比表面积小的矿物掺合料。普通硅酸盐水泥中已掺15% 以下的混合材，预拌混凝土中矿物掺合料的掺入量要酌减。
3.4混凝土超缓凝现象的处理
通过以上试验数据得知，温度对混凝土终凝时间最大，坍落度影响次之，湿度和风力风速对混凝土终凝时间影响较小，阳光直射也对混凝土有一定的影响。所以在生产过程中一定要综合考虑影响混凝土的各种因素，按照实际情况适当进行控制，将有助于提高施工进度和工程质量。混凝土的超缓凝若不是混凝土本身的质量问题而是由环境因素而引起的，则应加强养护而不要急于拆模。如果在2~3d 内能凝结，后期强度还是有可能达到设计强度等级的要求。如上所述，笔者试验的某混凝土因缓凝剂掺量过大，3d强度只有0.9Mpa，但7d和27d 强度仍分别达到27.1 Mpa和37.6 Mpa。若3d后仍不能凝结则后期强度就难保证了。混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2015第8.1条规定，具有重要装饰效果的清水混凝土构件有外表缺陷是严重质量缺陷。8.2 条外观质量规定，现浇结构的外观质量不应有严重缺陷。对已经出现的严重缺陷，应由施工单位提出技术处理方案，并经监理单位认可后进行处理；对裂缝、连接部位出现的严重缺陷及其他影响结构安全的严重缺陷，技术处理方案尚应经设计单位认可。对经处理的部位应重新验收。所以对于重要质量缺陷所带来的后果将会非常严重，在问题发生之前，必须引起重视采取相关的防范措施去杜绝减少此类问题的发生。如果混凝土拆模有脱皮现象，必须对混凝土进行早期空气养护，使混凝土表面产生致密的碳化层可有效降低空气对钢筋的侵蚀作用。
4、结束语
1）温度低则混凝土的凝结时间长。
2）混凝土湿度偏大或者夜晚施工，凝结时间更长，温度越低凝结时间越长。
3）预拌混凝土产生超缓凝的主要原因在于水泥凝结时间过长和环境变化过大。
4）环境温度太低也会使混凝土凝结时间延长甚至产生超缓凝。
5）为避免预拌混凝土出现超缓凝现象，应选用凝结时间较短的水泥，缓凝剂掺量不能过大且要准确，在环境温度低的情况下应少掺或不掺缓凝剂。
6）不同的环境条件下应根据实际情况及时调整混凝土的配合比。
参考文献：
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论文作者:宋中辉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/12
标签：混凝土论文; 时间论文; 水泥论文; 水化论文; 因素论文; 强度论文; 环境温度论文; 《基层建设》2017年第33期论文;