商品混凝土缓凝事故四例原因分析与预防措施

商品混凝土缓凝事故四例原因分析与预防措施1前言随着商品混凝土在建筑工程上的广泛应用，商品混凝土的缓凝问题越来越受到人们的关注。商品混凝土与现浇混凝土相比，出现缓凝事故的次数相对较多，这主要是商品混凝土的特性所决定的。商品混凝土是一个过程产品，其质量受到的影响是多方面的，涉及面也比较广泛，有些问题并不具代表性，但通过总结分析，其中又有一些需要引起人们注意的原因。为了确保商品混凝土在较长时间内保持可泵性，在商品混凝土内普遍掺用泵送剂。众所周知，泵送剂的组成必须有缓凝组分，这个缓凝组分如控制不严，应用不当，必将出现缓凝事故，当然缓凝事故与水泥品种、混凝土用水量、环境温度等多方面因素有关。笔者在商品混凝土及外加剂领域内工作多年，积累了一些经验，现总结出几个典型事例供同行们参考。2混凝土的凝结时间与缓凝事故2.1影响混凝土凝结时间的主要因素（1）水泥品种的影响水泥凝结越快，新拌混凝土凝结时间也越短。矿渣硅酸盐水泥的凝结时间一般比硅酸盐水泥要长，初凝为2～3h，终凝为5～9h，早期强度（3d，5d）较普通水泥低，但后期强度可以超过普通水泥。（2）化学外加剂的影响商品混凝土中都掺有泵送剂，泵送剂中含有一定量的缓凝组分，缓凝组分掺量越多，缓凝时间越长。（3）矿物外加剂的影响矿物外加剂掺量越多，混凝土的凝结时间越长。粉煤灰对混凝土的凝结时间影响较大些，而矿渣对混凝土的凝结时间影响要小一些。（4）水灰比的影响水灰比越大混凝土的凝结时间越长，也可以说混凝土中用水量越多，混凝土凝结时间越长。（5）环境温度的影响环境温度高混凝土凝结时间短，反之温度低混凝土的凝结时间要长。（6）环境湿度的影响在干燥环境下混凝土水分的蒸发较快，混凝土凝结时间较短；沿海地区湿度较大，混凝土凝结的时间相对较长。2.2混凝土的凝结时间的检验方法及控制指标（1）国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080“凝结时间试验”方法通过测定对混凝土拌合物筛出砂浆，用贯入阻力仪测定贯入阻力（MPa）来确定凝结时间。初凝时间：贯入阻力为3.5MPa时的时间（h∶min）；终凝时间：贯入阻力为28MPa时的时间（h∶min）。（2）试验室检验混凝土的凝结时间及控制指标根据我们的经验，在试验室内第一天下午拌制混凝土入模，人工进行插捣，到第二天上午拆模，不掉边，不掉角，即为满足凝结时间要求。凝结时间一般控制24h之内。（3）施工现场混凝土凝结时间检验方法及控制指标初凝时间：混凝土收水，失去流动性，用手按有手印但不沾手；终凝时间：混凝土变色，用手按无手印，有力学强度。在辽宁地区一般情况下，4～6月份，凝结时间约为14～19h，7～9月份，凝结时间约为4～8h；能上人放线即为满足凝结时间要求。2.3缓凝事故带来的危害（1）延误工期缓凝事故的发生，一般采取延长养护期的办法来观察混凝土强度的发展，因此缓凝事故的发生，后果首先是延误工期。（2）无法达到设计要求经长时间养护观察的混凝土强度等各项指标，仍无法达到设计要求。（3）造成经济损失混凝土长时间缓凝无法达到设计要求，可采取加固，降低使用荷载让步处理，如按上述处理仍达不到要求，或者工期紧迫，只有砸掉并重新浇筑混凝土，因此造成经济损失。2.4缓凝事故处理方法（1）延长养护期，观察混凝土强度发展情况，如在规定时期内达到设计要求，即可转入正常施工。（2）延长养护期后经检验混凝土强度等各项指标未能达到设计要求，可采取考核60d或90d强度，重新核算设计做让步处理，或者加固补强，降低使用荷载等办法处理。（3）经上述办法处理仍不能满足设计要求和使用要求，或者工期紧张不能再拖延，可执行最后办法砸掉并重新浇筑混凝土。3混凝土的凝结时间应以小时进行计算，不应以天数来计算3.1事情的经过[案例1]在丹东某项工程由商品混凝土公司供应混凝土浇筑梁板，混凝土等级C25，由泵车泵送，于2000年5月7日晚5点开始筑筑到9点结束，共发12车72m3混凝土。第二天早晨发现混凝土未凝结，工人无法上去放线。施工部门认为混凝土二天未凝结，随即告诉商品混凝土公司要求前来处理。商品混凝土公司接到通知，立即组织有关单位人员，前往施工现场调查处理。3.2调查与取证（1）到商品混凝土公司调查了解生产，运输情况1）到实验室查阅原材料及配合比商品混凝土所用水泥，混凝土外加剂等原材料均符合国家标准有关规定。查阅C25混凝土配合比通知单：水泥410kg/m3（矿渣硅酸盐水泥P·S42.5），砂720kg/m3，碎石1110kg/m3，水175kg/m3，泵送剂4.1kg/m3（掺量1%），水灰比0.43，砂率39.3%。以上配合比符合国家规范和设计要求。2）到搅拌楼控制室查阅生产纪录首车发车时间：2000年5月7日15：59；尾车发车时间：2000年5月7日20：07。3）运输时间0.5h，泵送浇筑时间0.5h，合计1h。（2）到施工现场调查了解情况根据施工现场人员反映，5月7日晚上5点多钟开始浇筑混凝土到晚上9点多钟结束，到第二天（即5月8日）早晨发现混凝土未凝结，工人无法上去放线，影响正常施工，立即通知商品混凝土公司前来处理。商品混凝土公司接到通知，立即组织有关人员前往施工现场察看，到5月8日上午11点钟左右，混凝土已凝结硬化，工人已开始上去放线。（3）计算混凝土的凝结时间首车发车时间为5月7日15：59，到5月8日11点钟工人开始放线时止为19h。尾车发车时间为5月7日20：07到5月8日上午11点钟工人能上去放线止为15h。（4）计算上人放线时的混凝土最低强度假定放线人员及工具等重量为150kg，两只脚的面积为：250mm×100mm×2=50000mm2计算混凝土强度：150×9.8/50000mm2=0.0294MPa通过上述计算可知，混凝土经15～19h已终凝硬化，并具备一定的强度。3.3原因分析（1）矿渣硅酸盐水泥对混凝土凝结时间及强度的影响1）矿渣硅酸盐水泥的特性①凝结时间：一般比硅酸盐水泥要长，初凝2～3h，终凝5～9h；②早期强度：（指3d，7d强度）较普通水泥低，但后期强度可以超过普通水泥。③外界温度对矿渣硅酸盐水泥，凝结硬化速度的影响也较硅酸盐水泥大，如环境温度偏低，将显著影响水泥的早期强度。2）矿渣硅酸盐水泥的特性直接影响到混凝土的凝结时间和早期强度，可以说这次“凝结时间长”主要是矿渣硅酸盐水泥引起的。（2）泵送剂的掺量偏多因运距较近，仅0.5h；夜间施工，环境温度低，坍落度损失较小。泵送剂掺量应选择下限0.8%，而不应该选择上限1%。（3）自然环境的影响丹东地区5月初环境温度较低，夜间温度更低，湿度较大，水分不易蒸发，矿渣硅酸盐水泥对温度较敏感，这些因素会直接影响到混凝土凝结时间。（4）水灰比大，混凝土凝结时间长C25混凝土水灰比较大，用水量较多，有资料显示，对于混凝土凝结时间的影响将是“非常显著”的。3.4经验与教训（1）关于混凝土的凝结时间计算混凝土的凝结时间计算应以小时为单位，不应以天数来计算。此次“凝结时间”如以天数计算，确实是2d混凝土未凝结，但以小时计算则应为15～19h。国家标准GB/T50080和GB/T1346中检验混凝土和水泥凝结时间的计量单位均为小时：分，施工现场检验混凝土凝结时间也应按小时来计算。如以天数为单位进行计算是不准确的，二天未凝结，往往被人理解为48h，容易产生错觉，实际上只有15～19h，相差一倍以上。经走访当地建筑工程施工人员，并查阅有关资料，得知在当时（5月份）当地（丹东地区）混凝土凝结时间15～19h上人放线实属正常。（2）水泥品种的选择很重要矿渣硅酸盐水泥特性是凝结时间长，早期强度发展慢，对温度较敏感，易产生离析泌水，在气温较低的条件下，又要求尽早拆模上人放线，最好用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥。（3）泵送剂掺量的确定泵送剂的掺量应结合工程具体情况，经过试验来确定。如运距较近，夜间施工温度较低，坍落度损失较小，应选择下限。（4）严格控制用水量用水量大，新拌混凝土凝结时间长，强度增长较慢。3.5处理与跟踪这次“凝结时间”以天数计算为2d，以小时计算为15～19h，根据多年施工经验认为在当时当地条件属正常凝结。经跟踪访问用户没有反应，按正常施工进行。4普通泵送剂与高效泵送剂性能不同不能互相代用4.1事故的经过[案例2]长春某项工程应用商品混凝土浇筑地下室底板，混凝土等级为C45P8。5月22日中午开始浇筑混凝土，发现坍落度特别大，出现离析泌水现象。到晚上7点多钟，混凝土表面出现硬壳，下部混凝土未凝结，用脚踩似橡皮泥，混凝土表面出现裂纹，虽经抹压也未愈合。到第三天，即5月24日晚上，混凝土全部凝结硬化，以小时计算约有55h。该项工程原来采用高效泵送剂掺量2%，满足泵送施工要求，凝结时间正常，后来由于某种原因高效泵送剂断档，又是夜间施工，找不到相关人员；在这种情况下，为了解决应急，决定用普通泵送剂代替高效泵送剂，掺量由2%提高到2.8%，结果出现上述3d未凝结现象。后经及时采取补救措施，经检验达到设计要求。4.2原因分析（1）商品混凝土公司管理方面不得力，外加剂用量估计不准，出现高效泵送剂断档现象。（2）商品混凝土公司对高效泵送剂和普通泵送剂性能不够了解，应用上出现差错。（3）缓凝组分超量当用普通泵送剂掺量2.8%代替高效泵送剂掺量2%时，缓凝（保塑）组分为0.06/1.5×2.8=0.112。很明显看出缓凝（保塑）组分增大近一倍，超出该品种缓凝组分“最佳掺量”0.03%～0.07%。也超出了“掺量范围”0.03%～0.1%，这就是这次混凝土3d未凝结硬化的根本原因。（4）搅拌站微机失灵，计量不准确，出现失误施工现场混凝土出现长时间不凝结事故后，经查找原因，发现微机失灵，外加剂掺量过多，加水量也不准确，直接影响到混凝土的凝结时间。（5）自然环境的影响长春地处北方地区，时间在5月份，正是春季，风大，昼夜温差较大，湿度很小。所以尽管风力不大，温度适宜，但由于湿度较低，新浇混凝土表面失水仍然很快。混凝土表面较内部先凝结硬化，导致上下硬化速度及化学收缩不一致，产生裂纹。（6）施工部门没有及时养护混凝土出现长时间不凝结现象后，经到施工现场了解得知，施工部门没有及时进行有效的养护，出现微小裂纹也没有在第一时间内抹压；造成失水过多，微小裂纹发展，混凝土上部失水干缩受下部混凝土约束，表面产生不规则的塑性裂纹。4.3预防措施（1）加强商品混凝土公司内部管理，做到供应部门与生产部门及时协调，保证及时供应各种原材料。（2）商品混凝土公司技术部门应加强学习，掌握混凝土外加剂方面的知识，做到灵活应用。（3）施工部门应做到及时养护和抹压。4.4事故的处理办法（1）立即停止在混凝土表面上所做的一切工作，覆盖草袋后浇水养护，不得少于14d，并派专人负责此项工作。（2）已出现微小裂纹的部分应立即浇水养护，裂纹会自行愈合。较大裂纹可用水泥净浆内掺膨胀剂（9：1）封闭，于终凝前搓抹裂缝处，并用湿草袋覆盖养护。（3）做好记录，并观察裂缝是否有发展趋势。（4）该裂缝属非结构性裂纹，对混凝土强度无影响。4.5结论3d未凝结的混凝土经查找原因，并及时采取补救措施，使混凝土正常凝结硬化，经一年多时间跟踪观察未发现异常现象。5商品混凝土的二次流化应采用高效减水剂不应采用泵送剂5.1混凝土缓凝事故情况（1）混凝土缓凝事故情况[案例3]该项工程为现浇混凝土柱及剪力墙，为C50混凝土，施工进行到二层发现混凝土3d不能拆模，计算时间约有66h。由于3d不能拆模，是否会影响到后期强度？如不影响可继续施工；如影响应立即拆除重新浇筑。（2）商品混凝土公司介绍混凝土生产及施工现场情况这次供应的C50混凝土泵送剂原来掺量1%～1.2%，发现初始坍落度偏小，达不到要求，后来增大到1.6%～1.9%，满足要求。施工现场由塔吊用吊斗浇筑混凝土，浇筑一次需要20多分钟，在这中间还需要停下吊运钢筋，模板等；这样下来浇筑一车混凝土需要2～4h，坍落度损失严重，无法继续浇筑，只好采用泵送剂进行二次流化，掺量没有严格控制满足要求为止。（3）混凝土外加剂厂介绍泵送剂生产及应用情况外加剂厂与该商品混凝土公司已合作多年，没有出现技术问题。这次出现缓凝事故后，外加剂厂检查产品原材料及配方均无变化，掺量原来为1%～1.2%，这次C50混凝土掺量提高到1.6%～1.9%。（4）参加会议人员共同到施工现场考察，勘测混凝土缓凝事故情况参加会议人员共十余人到二楼查看已拆模缓凝混凝土，发现已凝结硬化，表面粗糙，用手按已无手印，并具有一定力学强度。（5）对缓凝事故混凝土处理意见根据现场情况混凝土已凝结硬化，混凝土强度可正常发展，但应注意养护，延长拆模时间，并做好记录，以备存查。5.2缓凝事故原因分析（1）缓凝组分掺量过多1）经与混凝土外加剂厂了解泵送剂说明书中推荐掺量1%～1.2%。泵送剂配方中缓凝组分为葡萄糖酸钠，每吨泵送剂中用50kg，折算成胶凝材料掺量为50/1000×1.2%=0.06%。商品混凝土公司生产C50混凝土掺量提高到1.6%～1.9%，这时葡萄糖酸钠的掺量为50/1000×1.9%=0.095%。2）施工现场由于卸料等待时间过长，坍落度损失严重，决定采用泵送剂进行二次流化，掺量没有进行严格控制，随意添加，这样葡萄糖酸钠在混凝土中的含量已无法考量。根据以上情况C50混凝土葡萄糖酸钠掺量已达0.095%，再加上二次流化用泵送剂带入的葡萄糖酸钠，估计要达到0.10%～0.12%。这样计算起来葡萄糖酸钠掺量将超过原来的一倍以上。一般情况下缓凝组分超过推荐掺量的1～2倍可以使混凝土长时间不凝结，在含气量没有增加的情况下可再经过一段时间或更长一些时间养护后，混凝土强度可继续发展，混凝土后期强度可得到保证。目前我国配制泵送剂使用葡萄糖酸钠较多，掺量范围在0.03%～0.07%之间，如果掺量过多，凝结时间将明显延长，强度的下降随着掺量的变化很明显，详2。根据以上计算分析，认为这次缓凝事故是由于葡萄糖酸钠掺量过多引起的。（2）环境温度偏低查阅《我国主要城市冬期施工起止日期》3。辽阳地处沈阳与鞍山之间，该缓凝事故混凝土施工日期为4月2日至4月4日，从表3可以看出：该项工程施工期间为冬季，应遵守冬期施工有关规范规定。辽阳地区4月上旬气温白天最高气温可达10℃，夜间最低温可达0℃及0℃以下。有资料显示混凝土凝结时间在环境温度0～4℃时混凝土的凝结时间比15℃时延长3倍，温度低到-0.3～-0.5℃时混凝土开始冻结，水化反应基本停止。掺葡萄糖酸钠混凝土的凝结时间，将随环境温度降低，水泥水化速率减弱，凝结时间将明显延长，早期强度降低也更加明显。为此在《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119第5.2.2条明显规定缓凝剂“宜用日最低5℃以上施工的混凝土”。这次混凝土缓凝事故的发生与环境温度偏低有直接关系。5.3预防措施（1）二次流化混凝土应选用高效减水剂不应用泵送剂，其掺量应通过试验后确定，不应随意掺加。（2）泵送剂中的缓凝组分应根据环境温度、混凝土等级及施工方法经试验后确定，不能固定永远不变。（3）葡萄糖酸钠如掺量过大，由于缓凝性太强，如果混凝土3d内不终凝便会导致后期强度大幅度降低。（4）施工部门应组织好混凝土的浇筑施工，避免混凝土卸料等待时间过长，影响继续施工。6水泥质量不稳定，波动引起混凝土大面积缓凝[案例4]辽阳地区某商品混凝土公司在2009年6月26日发生一起混凝土大面积缓凝事故，为此公司将水泥厂和外加剂厂请来共同研究、查找原因及处理办法。与此同时公司试验室做试验查找原因。外加剂与公司合作多年，自年初到现在已使用泵送剂数百吨，质量稳定与该品种水泥适应性好，6月26日发生缓凝事故前，泵送剂已送到公司院内储罐中储存，质量不会变化。该品牌水泥自年初使用到现在已使用近千吨与外加剂适应性好，没有发生什么问题，唯有6月24日进的这批水泥发生大面积缓凝，就在当天（6月26日）又送来一批水泥，经试验与前期水泥相同，又恢复到前期正常水泥的性能。根据以上情况分析认为，发生混凝土大面积缓凝事故与6月24日进场的水泥有直接关系，为此公司试验室做试验与前期水泥进行对比查找原因。6.1发生大面积缓凝事故水泥情况（1）水泥出厂检验报告4。（2）熟料化学分析结果报告5。（3）进场水泥复验结果1）标准稠度需水量26.8%；2）凝结时间：初凝190min，终凝240min；3）细度2%。6.2外加剂与水泥适应性试验（净浆试验）（1）试验方法：详见《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119附录A。（2）材料：水泥：6月24日进场PSB32.5；高效减水剂：沈阳产，系前期水泥正常使用的品牌。（3）试验结果：不同掺量净浆流动度试验6。（4）净浆流动度经时损失试验，7。6.3混凝土拌合物性能试验（1）稠度试验（坍落度经时损失试验）1）试验方法：详见《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080和《泵送剂》JC473。2）混凝土配合比（C30混凝土）：水泥305kg/m3；粉煤灰85kg/m3；矿粉55kg/m3；砂750kg/m3；碎石1005kg/m3；水170kg/m3；泵送剂8kg/m3（掺量1.8%）。3）原材料：水泥：6月24日进厂水泥；泵送剂：前期水泥正常使用品牌。4）试验结果初始坍落度157mm，1h后坍落度保留值50mm，损失值107mm。（2）凝结时间试验1）试验方法将上述留置的试块放在室内（室内环境温度为28℃左右，湿度55%左右），观察凝结时间。初凝：混凝土失去流动性，用手按有手印但不粘手。终凝：混凝土变色，用手按无手印，有力学强度2）试验结果：初凝24h，终凝>50h6.4混凝土力学性能试验（各龄期混凝土抗压强度试验）（1）试件制作和养护将前面做凝结时间试验的混凝土试块，拆模后移入标养室，进行养护，到各规定龄期进行试验。（2）抗压强度试验结果3d强度8.8MPa；7d强度27.7MPa。6.5施工现场混凝土凝结时间情况施工现场出现大面积缓凝，当时最高气温32℃，相对湿度55%，长达30多小时未凝结，由于混凝土表面已失水硬化，而混凝土内部由于缓凝仍为塑性状态，硬化混凝土受到内部混凝土的约束而呈现橡皮泥状混凝土，并伴有少量微小裂纹发生。事故前正常水泥在当时条件约经4～8h即可上人放线。6.6缓凝事故水泥与前期正常水泥试验结果对比（表8）从表