【摘　要】　为了探讨配合比参数对混凝土凝结时间的影响,研究了水灰比、矿物掺合料品种与掺量、减水剂掺量对混凝土凝结时间的影响,并分析了其影响机理。结果表明:混凝土的凝结时间随着水灰比、矿物掺合料掺量和减水剂掺量的增加而增加,粉煤灰对混凝土凝结时间的延缓作用高于矿粉;水灰比增加0·08,混凝土终凝时间约延长20%。掺合料掺量为30%时,粉煤灰混凝土的终凝时间增加25·6%,矿粉混凝土的终凝时间增加8·2%,萘系减水剂的掺量为0·9%时,混凝土的终凝时间延长36·7%。

【关键词】　混凝土;凝结时间;水灰比;掺合料;外加剂

    预拌混凝土在施工过程中需要合适的凝结时间,但商品混凝土有时会出现凝结时间过长的现象,甚至会出现几天不凝结的现象,严重影响混凝土的施工进度与工程质量。影响混凝土凝结时间的因素有很多,如环境温度、水泥品种、水泥中的石膏类型与掺量等[1]。在原材料一定的情况下,配合比参数如粉煤灰的掺量等也会对混凝土的凝结时间产生较大幅度的影响[2],如果能深入了解各种配合比参数对混凝土凝结时间的影响规律,并在工程应用过程中加以合理调整,便可将混凝土的凝结时间控制在合理范围之内,保证施工进度,提高施工质量。

1　实验材料与方案

1·1　实验材料

    采用P·O42·5水泥R28=46·8MPa。采用粉状萘磺酸盐减水剂,Na2SO4·5H2O含量为4·6%;采用Ⅱ粉煤灰,28d抗压强度比为0·78。采用S95级矿渣微粉,28d活性指数为0·97河砂细度模数为2·8,5~31·5mm连续级配石灰石。

1·2　实验方案

    根据GB8076-1997检测混凝土的凝结时间。在水灰比对混凝土凝结时间的影响试验中,水灰比分别为0·35、0·37、0·39、0·41和0·43,水泥用量为400kg·m-3,砂率为38%,根据水灰比大小调整用水量;在矿物掺合料对混凝土凝结时间的影响试验中,胶凝材料总量均为400kg·m-3,砂率为38%,水胶比为0·4,粉煤灰与矿粉的掺量分别为10%、20%、30%和40%;在外加剂掺量对混凝土凝结时间的影响试验中,水泥用量为400kg·m-3,砂率为38%,水胶比为0·4,萘系外加剂掺量分别为0·3%、0·6%、0·9%。其它配合比条件相同。

2  实验结果与分析

2·1　水灰比对混凝土凝结时间的影响

不同水灰比混凝土凝结时间如图1所示。

    由图1可知,混凝土的凝结时间随着水灰比的增加而增加,水灰比每增加0·08,混凝土的初凝时间增加24·4%,终凝时间增加19·7%。水泥在加水搅拌后,熟料颗粒便会发生水化反应。在单位体积混凝土中水泥用量相同时,水灰比较低意味着单位混凝土中用水量较低,水泥熟料颗粒在水中的浓度相对较高,在较短时间内熟料水化反应产物便可在浆体中累计到一定浓度,使浆体达到一定的密实度,表现为水泥的凝结时间较快。随着水灰比的增加,单位混凝土中用水量增加,水泥颗粒的相对浓度下降,水泥熟料水化反应产物需要较长时间才能在浆体中累计达到一定浓度,表现为凝结时间的延缓。水灰比越大,水泥熟料的相对浓度越低,凝结时间也就越长。所以在混凝土生产过程中应严格控制各种组分的计量准确性,在施工现场严格禁止为了增加混凝土的坍落度加水,避免凝结时间延长、强度降低等不利情况的出现。

2·2　矿物掺合料品种与掺量对混凝土凝结时间的影响

不同掺量条件下矿粉和粉煤灰混凝土凝结时间如图2所示。

    由图2可知,混凝土的凝结时间随着粉煤灰与矿粉掺量的增加而增加;粉煤灰对混凝土凝结时间的延缓作用高于矿粉。当二者掺量均为30%时,粉煤灰混凝土的初凝时间增加34·6%,终凝时间增加25·6%,矿粉混凝土的初凝时间增加10·9%,终凝时间增加8·2%。水泥熟料颗粒水化生成的水化产物累计达一定程度,便会表现为胶凝材料的凝结。单纯由水泥做为胶凝材料的混凝土,水泥熟料颗粒水化反较为迅速,生成对强度有益的产物,表现为凝结时间较快。虽然掺合料具有一定活性,其活性成份能在常温下同水泥水化生成的Ca(OH)2发生化学反应,但掺合料的水化速度比水泥熟料颗粒要缓慢得多,直接导致掺有矿物掺合料的混凝土的凝结时间延长[4]。掺量越大,水泥熟料相对量减少,凝结时间的延长幅度越大。初凝之后,水化产物的积累速度比不掺粉煤灰时慢,表现为胶凝材料的初凝时间与终凝时间差增大。同时由于粉煤灰的活性低于矿粉,所以表现为在相同掺量下粉煤灰对混凝土凝结时间的延缓程度高于矿粉。www.tmgc8.com

　　矿物掺合料的掺入会延缓混凝土的凝结时间,所以在一些对混凝土凝结时间要求较短的工程部位,应采用不掺或少掺矿物掺合料的混凝土配合比。

2·3　外加剂掺量对混凝土凝结时间的影响

不同外加剂掺量对混凝土凝结时间的影响如图3所示。

    由图3可知,混凝土的凝结时间随着减水剂掺量的增加而增加。当萘系减水剂的掺量为0·9%时,混凝土的初凝时间增加46·7%,终凝时间增加36·7%。掺入减水剂后,减水剂分子吸附在水泥颗粒表面,形成有一定厚度的分子吸附层,使水泥颗粒表面带上电性相同的电荷,促进水泥颗粒的分散性能,进而在颗粒表面形成一层溶剂化水膜。由于减水组分对水泥颗粒的这些作用,在一定时间内水泥浆体分散体系保持稳定,阻碍了水化产物的聚结,进而延缓了水泥的凝结时间[6]。减水组分掺量越大,稳定体系持续的时间越长,凝结时间也就越长。减水剂掺量的增加对混凝土凝结时间的影响幅度较大,在混凝土生产过程中,应特别注意外加剂的计量,避免因掺量过大造成混凝土超缓凝现象。

3　结语

(1)  混凝土的凝结时间随着水灰比的增加而增加,相同配比的混凝土水灰比增加0·08,终凝时间约延长20%。

(2)　混凝土的凝结时间随着粉煤灰与矿粉掺量的增加而增加,粉煤灰对混凝土凝结时间的延缓作用高于矿粉。当二者掺量均为30%时,粉煤灰混凝土的终凝时间增加25·6%,矿粉混凝土的终凝时间增加8·2%。

(3)　混凝土的凝结时间随着减水剂掺量的增加而增加,当萘系减水剂的掺量为0·9%时,混凝土的终凝时间增加36·7%。

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