浅谈 混凝土凝结时间及影响因素的研究

耿俊雅 郑丽娜

商丘工学院 ，河南 商丘 46 5000

摘 要：通过对混凝土凝结时间相关文献研究分析，论述当前对混凝土凝结时间及检测方法的研究现状，总结了混凝土凝结时间影响因素，并对混凝土的反常凝结行为进行了分析讨论。归纳表明，混凝土凝结时间主要分成初凝和终凝。混凝土凝结时间主要受水泥熟料的矿物组成和水泥细度、集料级配、掺合料类别及掺量、外加剂、混凝土强度等级及水灰比、混凝土养护温度以及施工工艺等因素影响。

关键词：混凝土；凝结时间；影响因素；反常凝结

引言

英国工程师阿斯普丁（1824年）发明波特兰水泥之后，使得制作混凝土胶凝材料产生了质的变化，混凝土强度得到极大的提高并改善其它性能^[1]。预拌混凝土和商品混凝土也是当今混凝土工业发展方向。早在20世纪40年代以原材料基地、原材料运输、配料、搅拌、输送、定量控制等形成的商品混凝土工厂就已问世^[2]。无论是从施工操作科学性的角度，还是从工程经济性的角度出发，混凝土凝结时间一直是施工单位和混凝土生产单位关心的问题。因此研究影响混凝土凝结时间的因素，掌握如何简单有效地控制混凝土凝结时间，都具有重要的实际意义。

1 混凝土的凝结时间及测定方法

混凝土的凝结时间是指水泥从加水拌和开始到失去流动性的时间即从可塑状态到固体状态所需要的时间。水泥和水间的反应是混凝土产生凝结的主要原因，但因各种因素影响导致混凝土凝结时间与配置该混凝土所用水泥的凝结时间并不一致，这是由于水化水泥浆体中的凝结和硬化过程受到水化产物空间填充情况造成的。因此水灰比对凝结时间有明显的影响，配置混凝土的水灰比与水泥浆体测定凝结时间不同时，会导致水泥浆体凝结时间和所配混凝土凝结时间也不相同^[3]。除此之外，混凝土凝结时间还受其他各因素影响，例如环境温度变化、混凝土中掺入某些外加剂（缓凝剂或速凝剂）等，这都将会明显影响混凝土凝结时间^[4]。目前，混凝土凝结时间常用贯入阻力方法进行测定^[5]。

2 混凝土凝结时间影响因素

2.1水泥的影响

引起混凝土凝结的关键是混凝土中水泥石的水化反应，因此混凝土的凝结与水泥的凝结密切相关^[6]。但混凝土的凝结时间和配制该混凝土所用的水泥凝结时间并不一致，这是由于混凝土的凝结时间的测定方法与配制该混凝土所用的水泥有所不同。一般情况下，混凝土凝结时间都大于水泥的凝结时间，水泥凝结时间长则混凝土凝结时间长^[7]。水泥的熟料矿物成分和水泥细度是影响混凝土凝结时间的因素。

2.2集料级配的影响

集料约占混凝土体积70~80%，集料对混凝土性能有重要影响。集料大多数来自天然的岩石是颗粒状材料。级配指集料中不同粒径颗粒的分布情况。级配良好的集料空隙率和总表面积较小，能达到节约水泥、提高混凝土密实性和强度的目的。级配也决定了用水量的多少，对混凝土凝结时间产生波动。当用水量过多时，混凝土凝结时间就会增长。

2.3掺合料类别及掺量影响

在混凝土拌合过程中掺入适量掺合料，能与水泥互补短长，均衡协合，改善混凝土的一系列性能。这些掺合料可以替代部分的水泥，降低混凝土生产成本，保护生态环境。掺合料的掺入会影响混凝土的水化过程，进而影响混凝土的凝结时间。李友群、苏健波^[8]等人通过在混凝土中掺加不同含量的粉煤灰，研究优质粉煤灰对混凝土基本性能的影响，数据证明了掺加粉煤灰可推迟混凝土凝结时间，改善和易性并延缓早期强度的增长速度。

2.4外加剂的影响

在混凝土中掺入不同外加剂，可改善和提高混凝土的流变性能和硬化后的力学性能及耐久性能。目前，缓凝剂和减水剂是商品混凝土中最常用的外加剂。在混凝土中掺入缓凝剂，能抑制水泥的水化反应，延长新拌混凝土的初凝时间，防止坍落度过早损失；掺入减水剂，可得到较低的水灰比，较高的抗压强度和弯拉强度。合理使用外加剂能改善混凝土工作性能和力学性能。

2.5混凝土强度等级及水灰比的影响

混凝土的强度等级影响着混凝土的凝结时间。在相同的养护温度下，混凝土的强度等级越高，所用的水泥标号、配合比等会发生变化，要求采用的水泥标号更高用水量降低，其凝结时间就越短。这表明，提高混凝土的强度等级，能够缩短混凝土的凝结时间。混凝土的凝结时间与配置该混凝土所用水泥的凝结时间并不一致，因为水化水泥浆体中的凝结和硬化过程受到水化产物空间填充情况的影响，因此水灰比会明显影响凝结时间。

2.6混凝土养护温度的影响

混凝土的水化过程就是混凝土硬化过程，水化过程中混凝土结构慢慢发生变化最终形成完整的结构，分子运动是随着温度的增加而变得更加剧烈，从而使整个体系形成稳定结构时间变短，减少混凝土凝结时间^[9]。

3 混凝土的反常凝结行为

3.1假凝结、瞬凝和超缓凝

混凝土可能会在混合完成后的短时间里快速地变硬，重新搅拌又恢复流动性，而且混凝土会继续进行正常的凝结，因此假凝结比其他的任何一种凝结都引起人们的重视。水泥中C

₃A的活性很高就可能会发生瞬凝。瞬凝是由于单硫型硫铝酸钙的大量形成和其他的铝酸钙的水化引起的。这是一种不能被进一步的混合所中断的快速凝结，表明混凝土已经产生了一定的强度。因此，瞬凝是一种比假凝结更严重的情况^[10]。在预拌混凝土的硬化过程中，有时凝结时间特别长称为超缓凝。

3.2反常凝结行为的防止

对于假凝结和瞬凝，只要换另一种等效的外加剂或改变加人水泥中石膏量即可解决；推迟掺加外加剂也可以防止出现假凝结和瞬凝。除了考虑夏季运输距离长外，避免超缓凝现象的发生可以采取下列措施：

1. 正确使用缓凝剂或缓凝型减水剂，缓凝剂使用参照《混凝土外加剂应用技术规范》的规定^[11]。对于凝结时间比较长的水泥，宜用缓凝作用不很强的缓凝剂如木质磺酸盐类特别是还原糖含量较少的木质磺酸钙且掺入量要少。

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。

3. 选择适量的水和矿物掺合料。

4. 在环境温度低的情况下应少掺或不掺缓凝剂。

4 结语

通过对混凝土凝结时间相关文献的研究分析，论述了当前对混凝土凝结时间及检测方法的研究现状，总结了混凝土凝结时间影响因素，并对混凝土的反常凝结行为进行了分析讨论。混凝土的凝结时间分为初凝时间和终凝时间，由贯入阻力的方法测定；混凝土凝结时间主要受水泥熟料的矿物组成和水泥细度、集料级配、掺合料类别及掺量、外加剂、混凝土强度等级及水灰比、混凝土养护温度以及施工工艺等因素影响。混凝土的反常凝结行为主要有假凝结、瞬凝、超缓凝，通过合理的选择外加剂及控制用量、选取合适的水泥、水和外加剂的参合量等可避免混凝土的反常凝结行为发生。

参考文献

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[2] 吴科如，张雄. 建筑材料[M]. 上海:同济大学出版社,1999.

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[10] MINDESS S, YOUNG J F .Concrete[M]. 1nd ed. 方秋清，杜如楼，等，译. 北京:中国建筑工业出版社,1989.

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