预拌混凝土的超时缓凝现象和处理方法

　　在预拌混凝土生产与施工中，为了保持预拌混凝土在一定时间内拥有良好的工作性能，一般要使用含缓凝组分的泵送剂。如果由于某种原因造成泵送剂掺量过大，就可能出现已浇筑的混凝土凝结时间超过预期的问题。通常将混凝土凝结时间超过设计预期凝结时间（一般在2 d以上）的现象称之为超时缓凝现象。这与有意延长混凝土凝结时间不同，因为施工要求长时间缓凝是设计预期的、可控制的。而混凝土超时缓凝是一种意外，是在混凝土生产浇筑过程中难于发现的，往往要在浇筑完毕一两天工人拆模时才发现。实际上，随着预拌混凝土用量不断扩大，超时缓凝问题在使用预拌混凝土的工程中时有发生。

　　2 预拌混凝土超时缓凝现象的特征

　　2.1混凝土的凝结时间

　　以C30混凝土为试验对象，从试验结果表1可以看出，当泵送剂的掺量在正常掺量范围时，混凝土的初凝时间为15.5 h，终凝时间为18.5h；而当泵送剂超掺达到3倍及以上时，混凝土的初凝时间达到45.5h及以上（>1d），终凝时间更在58.0h及以上（>2d），远远超过混凝土的预期凝结时间，混凝土产生超时缓凝现象。从图1可以看出，超时缓凝混凝土的初凝与终凝时间间隔大于正常凝结混凝土，且超时缓凝越严重，混凝土的初凝时间延长不多，但终凝时间却显著延长，初、终凝时间间隔也越长。这是由于预拌混凝土使用的泵送剂的缓凝成分主要为糖和羟基羧酸盐，其作用主要是抑制水泥中C3S的水化，当泵送剂严重过量后，C3S的水化被严重抑制，使水泥混凝土体系中水化产物严重不足，难以达到终凝所需的贯入阻力（28 MPa），导致终凝被显著延长；而这种缓凝成分对水化速度很快的C3A作用并不明显，由于C3A的水化贡献，使混凝土初凝时间虽有所延缓，但影响程度不及终凝严重。因此，在判断和处理超时缓凝质量问题时，应以混凝土的终凝时间为考察指标。

　　2.2 混凝土的强度

　　试验以C30和C40混凝土为研究对象，测定7个不同龄期3、5、7、14、28、56、90 d的立方体抗压强度，结果见表2。强烈的缓凝作用造成水泥水化速度减慢，超时缓凝使混凝土的强度发展缓慢，且超时缓凝时间越长，各龄期强度越低。超时缓凝混凝土的强度都低于正常凝结混凝土，如图2所示。且随着缓凝时间的延长，强度发展变慢，同龄期混凝土的强度发展也越低，以C40为例，可以看出超时缓凝时间对混凝土抗压强度比的影响，见表3。

　　从表3可见，当超时缓凝混凝土终凝时间在52 h（>2 d）时，其28~90 d强度可达到正常凝结混凝土强度的89%至92%；终凝时间在68h（接近3d）时，其28~90 d强度可达到正常凝结混凝土的77%~79%，这种情况下，如果混凝土的配合比设计有足够的富余强度，超时缓凝混凝土的28 d强度是可能发展到设计强度的；而终凝时间在100 h（超过4 d）时，其28~90 d强度仅有正常凝结混凝土强度的13%至32%；这是因为超时缓凝时间太长，过度缓凝使水泥长时间不能进行水化反应，会造成混凝土内部水分过量蒸发和散失，水泥水化反应过于缓慢甚至停止，水化产物过少，28 d及其后期强度无法设计要求。因此，对于超时缓凝质量问题的处理，可根据其超时缓凝的时间来做初步判断。

　2.3混凝土的塑性变形

　　试验以C30混凝土为研究对象，采用CABR-NES型非接触式混凝土收缩变形测定仪，对比研究超时缓凝对混凝土塑性收缩的影响，试验结果见图3。

　　对比正常凝结混凝土和超时缓凝混凝土的收缩变形曲线（见图3），可以发现超时缓凝混凝土的塑性收缩显著高于正常凝结混凝土，这是由于超时缓凝混凝土的凝结时间很长，长时间处于塑性状态，和易性又差，水分比正常凝结混凝土更容易散失，且水分散失的时间更长。因此，发生超时缓凝现象的混凝土后应加强混凝土的养护，尤其是在混凝土表面覆盖保护以防止混凝土水分过量散失。

　　3 超时缓凝现象的判断与处理

　　（1）判断原则。①将混凝土的终凝时间作为超时缓凝现象的判断依据，终凝时间大于2 d即认为发生超时缓凝现象。②根据终凝时间长短和配制强度的富余程度，对问题混凝土的强度能否达到设计要求做出初步判断。一般终凝时间在2~3d，配制强度富裕较高（富裕系数大于1.3）的混凝土，28d强度极有可能达到设计要求，该批混凝土可密切观察几日在做处理；而对于终凝时间大于4 d的混凝土，其强度无法达到设计要求，应立即打掉重新浇筑。

　　（2）处理方法。对于发生超时缓凝的预拌混凝土，如果终凝时间在2~3d，应加强养护而不要急于拆模就可以通过加强混凝土的养护，监测混凝土强度发展，适当时间请权威机构对混凝土实体进行检测，出具相应的检测报告。检测的时间可视混凝土强度发展的表观情况而定，一般建议在混凝土凝结后的3 d或7 d的时候，检测方法可以采取同条件试件试压和回弹或者实体取芯的方式，在早期强度达到设计强度的70%以上就可以恢复施工。根据前面章节的研究结果，针对重庆地区近年来发生的某一典型的预拌混凝土超时缓凝现象，简述了判断与处理的过程，为今后此类事故的处理提供参考。

　　（3）工程情况。重庆某商品住宅楼工程使用预拌混凝土浇筑十层梁、板、柱，混凝土设计强度等级C30，配合比见表4，混凝土配制强度39.5MPa。浇筑完毕第2天发现混凝土未凝结，且表面呈现棕红色，见图4。

　　（4）处理。经过调查，该超时缓凝现象的原因是由于搅拌计量设备问题造成外加剂超量掺加引起的。通过密切观察，发现该批混凝土在3d左右开始凝结硬化，说明此批混凝土超时缓凝的终凝时间在3d左右；同时又查阅配合比设计书，得知该混凝土配合比设计时留有较高的富裕强度（同配合比正常凝结混凝土的28d强度为40MPa）。

　　因此，根据预拌混凝土超时缓凝现象的特征判断，该批混凝土的终凝时间约为3d，而且配制强度富裕较高，初步判断该批混凝土能达到设计强度。于是立刻采取覆盖养护措施，经过7d的覆盖养护（浇筑后第9天）后，进行取芯检测，芯样强度代表值达到30 MPa，达到设计预期强度，工程恢复施工，该事件除损失工期外，未造成其他经济损失。

　　4 结论

　　通过试验研究发现，超时缓凝问题显著影响混凝土的终凝时间、各龄期强度和混凝土塑性收缩，结果表明：终凝时间越长混凝土各龄期强度越低，并且发生超时缓凝现象会显著提高混凝土塑性收缩。判断和处理混凝土工程中超时缓凝质量问题时，可根据混凝土的超时缓凝时间和配制强度进行判断和处理，对于超时缓凝在2~3d的混凝土，其28 d强度可达到设计强度要求；而超时缓凝在4d及以上的混凝土，其28d强度无法达到计强度要求。