一、混凝土的初凝時(shí)間怎么確定？

      凝結(jié)時(shí)間分為初凝時(shí)間和終凝時(shí)間。初凝時(shí)間為水泥加水拌合起，至水泥漿開始失去塑性所需的時(shí)間。終凝時(shí)間從水泥加水拌合起，至水泥漿完全失去塑性并開始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。水泥凝結(jié)時(shí)間在施工中有重要意義，初凝時(shí)間不宜過短，終凝時(shí)間不宜過長。 

      硅酸鹽水泥初凝時(shí)間不得早于45min，終凝時(shí)間不得遲于390min；普通水泥初凝時(shí)間不得早于45min，終凝時(shí)間不得遲于600min。 

水泥初凝時(shí)間不合要求，該水泥報(bào)廢；終凝時(shí)間不合要求，視為不合格。

      混凝土的初凝時(shí)間一般是根據(jù)水泥品種而定，基本沒有統(tǒng)一的時(shí)間，但是有個(gè)大致范圍就是2-3小時(shí)。 

      如果加入早凝劑，初凝時(shí)間大致可以縮短到半小時(shí)；如果加入緩凝劑，初凝時(shí)間可以延長到5-10小時(shí)。 

      具體的初凝時(shí)間一般由試驗(yàn)決定，而且是每家工廠的每一批水泥都要做試驗(yàn)。

      初凝時(shí)間是指水泥加水拌和到水泥漿開始失去可塑性的時(shí)間；終凝時(shí)間是指水泥加水拌和到水泥漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強(qiáng)度的時(shí)間。

　　為保證水泥漿在工程施工中有足夠的時(shí)間處于塑性狀態(tài)，以便于操作使用，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水泥的最短初凝時(shí)間；為使已形成工程結(jié)構(gòu)形狀的水泥漿盡早取得強(qiáng)度，以便能夠承受荷載，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水泥終凝時(shí)間不得遲于規(guī)定的時(shí)間。 

　　從水泥漿體結(jié)構(gòu)的形成過程可知，必須使水化產(chǎn)物長大、增多到足以將各種顆粒初步聯(lián)接成網(wǎng)，形成凝聚結(jié)構(gòu)，才能使水泥漿體開始凝結(jié)。從水泥漿體的流變特征看，必須將外力增加到一定程度，所產(chǎn)生的剪應(yīng)力將形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)拆散，才能使?jié){體流動(dòng)。通常將拆散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)所需的剪應(yīng)力稱為“屈服值”。水泥拌水后，屈服值立即隨水化的進(jìn)展而提高，然后變慢，接著再以更快的速度上升。一般認(rèn)為，開始的屈服值提高是由于快速形成了鈣礬石；水泥中如有半水石膏存在，還會(huì)有二水石膏形成的原因。至于屈服值的第二次快速上升則歸結(jié)于硅酸三鈣強(qiáng)烈水化所形成的C-S-H。所謂“初凝時(shí)間”實(shí)際上相當(dāng)于屈服值提高到某一規(guī)定數(shù)值，即將開始第二次快速上升的時(shí)間。由此可以表明，初凝時(shí)間既決定于鋁酸三鈣和鐵相的水化，也與硅酸三鈣的水化密切相關(guān)；而初凝到終凝的凝結(jié)階段則主要受硅酸三鈣水化的控制。 

     水泥試驗(yàn)條件規(guī)定如下：試驗(yàn)室溫度應(yīng)為17～25℃，相對(duì)濕度大于50％；養(yǎng)護(hù)箱溫度為20±1℃；水泥試樣、標(biāo)準(zhǔn)砂、拌和水及試模的溫度均應(yīng)與試驗(yàn)室溫度相同；試驗(yàn)用水須為潔凈的淡水。 

      （1）國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水泥初凝時(shí)間不得早于45min，一般為1～3h；終凝時(shí)間不得遲于12h，一般為5～8h。 

      （2）測(cè)試方法是在水泥中加入標(biāo)準(zhǔn)稠度的用水量，制成凈漿試模，由加水時(shí)起，至凝結(jié)時(shí)間以測(cè)定儀的試針沉入凈漿中距底板0.5～1.0mm的時(shí)間為初凝時(shí)間，至試針沉入凈漿中不超過1.0mm的時(shí)間為終凝時(shí)間。

       混凝土初凝時(shí)間一般在2~4小時(shí)，加了緩凝劑可以達(dá)到6~10小時(shí)，但由于混凝土在運(yùn)輸過程中不斷的進(jìn)行拌和運(yùn)動(dòng)，對(duì)混凝土初凝時(shí)間也會(huì)延長。夏季氣溫高，對(duì)混凝土初凝也有很大影響。

凝土初凝和終凝

       凝結(jié)時(shí)間分成初凝和終凝。當(dāng)混凝土剛開始失去塑性叫做初凝，當(dāng)混凝土完全失去塑性就叫做終凝。 

       一般來說混凝土的凝結(jié)時(shí)間和水泥的凝結(jié)時(shí)間有關(guān)。對(duì)普通水泥而言，初凝不小于45min，終凝不遲于10h。混凝土也差不多。 

但是現(xiàn)在的混凝土往往都摻有一些混合材和外加劑，會(huì)影響正常的凝結(jié)時(shí)間，尤其是外加劑?；炷镣饧觿┓趾芏嗥贩N，有關(guān)凝結(jié)時(shí)間的有混凝劑和速凝劑等等，可以延長或者縮短凝結(jié)時(shí)間。 

       一般來說，凝結(jié)時(shí)間過長，對(duì)后期強(qiáng)度影響不是很大?；炷翉?qiáng)度主要和水灰比和水泥用量有關(guān)。但是如果凝結(jié)時(shí)間過長，而在這段時(shí)間混凝土受到意外的傷害，這個(gè)就難說不會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度了。 

       混凝土凝固時(shí)間一般稱養(yǎng)護(hù)時(shí)間，以天為單位又稱齡期?；炷恋膹?qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加而不斷增長，呈曲線關(guān)系。14天以前，曲線較陡，14天以后曲線開始變得平緩，28天以后曲線更加平緩。就是說混凝土隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長，強(qiáng)度不斷地增長，開始較快，以后則漸緩，大約在2～3年以后，強(qiáng)度才停止增長。 

       混凝土強(qiáng)度的增長不僅與養(yǎng)護(hù)時(shí)間有關(guān)，還與水泥的品種、養(yǎng)護(hù)條件、環(huán)境溫度有很大的關(guān)系。如使用425號(hào)普通硅酸鹽水泥配制的混凝土在自然條件下養(yǎng)護(hù)，環(huán)境溫度20℃時(shí)，7天可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%，28天可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95～100%；而在環(huán)境溫度10℃時(shí)7天只能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的45%左右，28天也只能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%左右。在負(fù)溫度的條件下，只要混凝土受凍前強(qiáng)度已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%以上，混凝土的強(qiáng)度也能增長，但增長較慢。

       水泥從加水拌和后45分鐘到1小時(shí)，水泥的凝膠開始凝結(jié)，這時(shí)簡(jiǎn)稱初凝；至拌和后12小時(shí)，水泥凝膠的形成大致終了，這段時(shí)間稱為終凝。但這時(shí)所形成的水泥凝膠還處在軟塑狀態(tài)中，還需要等幾小時(shí)以后，才能逐漸硬化，變成固體狀態(tài)。一般把水泥拌和后由流動(dòng)狀態(tài)失去可塑性變?yōu)楣腆w狀態(tài)的這段時(shí)間稱為“凝結(jié)過程”，而把以后逐漸產(chǎn)生強(qiáng)度的時(shí)間稱為“硬化過程”。

      水泥漿在初凝之前具有一定的流動(dòng)性，在這段時(shí)間里宜進(jìn)行運(yùn)輸、澆灌、搗固等工作。自初凝到終凝以前，它的流動(dòng)性逐漸消失，如再經(jīng)振動(dòng)，則已凝結(jié)的膠體還能閉合，但自拌和后6小時(shí)（即近于終凝時(shí)）至8小時(shí)，它已喪失流動(dòng)性，不具備強(qiáng)度，遇有損傷則不能自行閉合，所以不能承受外力，在這段時(shí)間內(nèi)必須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，保證其強(qiáng)度的穩(wěn)定發(fā)展。

凝結(jié)=流態(tài)--失去可塑性-->固態(tài)=初凝+終凝

初凝：逐步失去塑性而得到初步硬化。-->施工時(shí)間限界。

終凝：完全失去塑性而開始具有強(qiáng)度。

二、混凝土不凝結(jié)原因分析及檢測(cè)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(shí)常發(fā)生超緩凝的混凝土20h甚至更長時(shí)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(cuò)倉，即粉煤灰或礦渣粉等摻合料在原材料進(jìn)倉時(shí)錯(cuò)誤的進(jìn)到水泥倉中，或者由于技術(shù)員的操作錯(cuò)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(cuò)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(huì)凝結(jié)，后期強(qiáng)度略有下降，超摻量較大時(shí)，強(qiáng)度下降顯著，會(huì)嚴(yán)重影響工程質(zhì)量；水泥錯(cuò)倉會(huì)導(dǎo)致混凝土配合比中沒有水泥，混凝土不會(huì)凝結(jié)，影響施工質(zhì)量，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和負(fù)面影響。

      工程中出現(xiàn)混凝土長期不凝結(jié)時(shí)，如何快速判斷出混凝土不凝結(jié)原因，對(duì)于保證工期、工程質(zhì)量以及減少工程各方經(jīng)濟(jì)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(cè)試pH值、Na火焰光度計(jì)即可判斷，儀器常規(guī)，方法簡(jiǎn)便，有利于工程各方快速找出原因，及時(shí)處理。

1.原材料與試驗(yàn)方法

1.1原材料

     水泥采用P·O42.5級(jí)水泥；粉煤灰采用Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度16%，需水量97.8%；礦粉采用S95級(jí)，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(xì)骨料采用Ⅱ區(qū)級(jí)配的河砂，粗骨料采用5～31.5mm連續(xù)級(jí)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(yàn)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(duì)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(jì)配合比相同，試驗(yàn)組號(hào)為A；②將①中的水泥全部用粉煤灰替代，其他不變，試驗(yàn)組號(hào)為B；③將①中的水泥全部用礦渣粉替代，其他不變，試驗(yàn)組號(hào)為C。

     配制后齡期為20h時(shí)，按第一步處置。

     第三步，對(duì)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(duì)渾濁液進(jìn)行抽濾，取50mL抽濾液進(jìn)行pH值的測(cè)試，測(cè)量不少于10次，取平均值，并計(jì)算不確定度。為了濃度便于測(cè)試，可進(jìn)行相同倍數(shù)的稀釋。

     第四步，將待測(cè)樣的pH值與參照樣對(duì)比，進(jìn)行判斷：若pH（待測(cè)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(cè)樣）與pH（B）或pH（C）接近，則判定為水泥錯(cuò)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(jìn)行Na元素火焰光度計(jì)法測(cè)試，推測(cè)待測(cè)樣的緩凝劑超摻倍數(shù)和預(yù)估凝結(jié)時(shí)間。

2.試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1不同配比水泥凈漿pH值或Na濃度測(cè)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(yàn)設(shè)計(jì)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(cè)試其水泥漿稀釋液pH與Na元素含量，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

     從表2試驗(yàn)編號(hào)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(duì)齡期為20h的混凝土溶液pH無顯著影響；從試驗(yàn)編號(hào)1～7的pH值可以看出，水泥量一定時(shí)（如試驗(yàn)編號(hào)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(yàn)編號(hào)7，即水泥摻量約為膠凝材料的20%時(shí)，pH值有所下降；對(duì)比試驗(yàn)編號(hào)1～7與試驗(yàn)編號(hào)8~9的pH值可知，在未摻入水泥時(shí)，溶液pH值明顯低于摻入水泥的配比。上述試驗(yàn)表明，緩凝劑超摻時(shí)，對(duì)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(cuò)倉情況下，混凝土的pH有顯著差異。

     通過采用Na火焰光度計(jì)測(cè)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(yàn)編號(hào)1～7的Na元素火焰光度計(jì)法檢測(cè)濃度與緩凝劑超摻倍數(shù)的關(guān)系，進(jìn)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(cè)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(yàn)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(shí)，所用材料對(duì)鈉離子的干擾效應(yīng)較小，試驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確，在所用原料沒有較大變動(dòng)的情況下，試驗(yàn)數(shù)據(jù)波動(dòng)不大。上述試驗(yàn)結(jié)果表明，可以通過溶液Na元素火焰光度計(jì)法檢測(cè)濃度推測(cè)緩凝劑超摻倍數(shù)。

2.2不同緩凝劑超摻倍數(shù)對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

     以建筑工程項(xiàng)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(cè)試凝結(jié)時(shí)間，試驗(yàn)結(jié)果見表3。對(duì)不同緩凝劑超摻倍數(shù)的混凝土60d強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果見表4。從表4的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用葡萄糖酸鈉作為緩凝劑時(shí)，隨著超摻倍數(shù)的增加，混凝土凝結(jié)時(shí)間大幅度增加。在超摻10倍時(shí)，混凝土在38d左右凝結(jié)。對(duì)60d試件的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試結(jié)果表明，隨著超摻倍數(shù)的增加，混凝土60d抗壓強(qiáng)度有一定程度的降低，但影響較小，緩凝劑超摻10倍時(shí)，混凝土60d強(qiáng)度也可達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)值的1.14倍。

結(jié)論

     （1）試驗(yàn)超摻倍數(shù)在7倍范圍內(nèi)，緩凝劑的超摻對(duì)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(cuò)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(jì)法的檢測(cè)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(jì)法檢測(cè)混凝土配制溶液的濃度，推測(cè)緩凝劑超摻倍數(shù)。

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