沈阳工业大学建筑与土木工程学院 辽宁沈阳 110870
摘要：在混凝土的工程领域中凝结时间是一个十分重要的影响因素，它对混凝土强度、施工时间、施工后续工序安排等方面有很大影响，因此研究如何调控凝结时间尤为重要，本研究主要阐述了混凝土凝结机理和凝结时间的影响因素，以及控制不当带来的危害和防治措施。
关键字：凝结时间；混凝土强度；凝结机理；
0引言
凝结时间是混凝土水化过程中两个关键时间段的总称，即初凝时间和终凝时间。水泥浆开始失去塑性之前称为初凝时间。水泥浆彻底失去塑性并开始有强度称为终凝时间。初凝时间的最小值对施工准备时间、施工效率与混凝土运输时间提出硬性要求，其最大值影响着混凝土强度的增长及后续工序安排。而往往在自然状态下，混凝土在还未进入工作流程前就很快凝结，大大影响大方量生产、长距离运输、超一定规模施工。因此，对于大量使用混凝土的工程来说，严格控制混凝土的凝结时间十分重要，如果能找到好的方法对工程来说意义重大。
1混凝土凝结机理
侯东伟[1]通过研究发现，拌制混凝土时，在初始凝结过程中水泥水化反应产物开始逐渐结成网状，且会抑制网内组分颗粒的自由流动，从而开始削弱混凝土的塑性流动性能。同时侯教授还认为固态形成的时刻对早龄期混凝土结构开裂控制与风险评估，均具有重要的理论与现实意义。
一般认为，使混凝土具有强度的主要原因是胶凝材料的水化硬化，它也决定了集料的粘结，因此郭群[2]猜测混凝土的凝结过程与水泥等胶凝材料的凝结过程是同时进行的。
2混凝土凝结时间控制措施
2.1配合比
2.1.1水灰比
水灰比反应了拌合料中熟料颗粒的浓度，水灰比愈大，溶剂量越大，熟料颗粒密度越小，水化反应速率越小，而水化反应物累计到凝结态的浓度需要的时间也就越长，表现为凝结时间较长，随着水灰比的逐渐减小，熟料颗粒的密度增大，水化反应速率增大，表现为凝结时间的延缓。姜晓妮[3]的研究发现，凝结时间与水灰比整体上呈正相关。
2.1.2矿物掺合料种类与掺量
董梅认为，只用水泥作胶凝材料的混凝土，熟料颗粒水通过增大矿物掺量而使水泥掺量相对减少，凝结时间得以延长。初凝后，水化产物的积累速度相比于水泥水化较慢，表现为胶凝材料的初凝时间与终凝时间差增大。
姜晓妮试验表明，混凝土的凝结时间与着粉煤灰与矿粉掺量呈正相关，且粉煤灰对混凝土凝结时间的延缓作用更大。
2.2外加剂
2.2.1缓凝剂
控制C-S-H和CH生长最有效的办法是对其进行化学干预即——掺入外加剂。而不同的外加剂，不同的掺量，都会对混凝土的凝结时间、抗压强度等工作性能产生不尽相同的影响，只有对“症”下药，才能使混凝土的工作性能得以优化。张莎莎的研究结果显示，加入缓凝剂会延长凝结时间，并用葡萄糖酸钠进行试验，发现一定试验条件下，其掺量为0.06%时延长效果最佳。但会降低混凝土早期的抗压强度。
2.2.2早强剂
通过对多份研究报告分析[4-5]，各类早强剂中，无机盐类的适用范围最广，其早强效果也是最佳；大量的实验研究证明，使用无机盐类早强剂，对于缩短混凝土凝结时间，提高早期强度有显著作用。相同条件下，对混凝土凝结时间受硫酸钠影响程度最大；
3实际施工对凝结时间的要求
在相同的生产、运输条件下，不同的施工工艺、不同的施工部位，不同的施工规模对混凝土的凝结时间有着不尽相同的要求。
冬季、低温施工普遍要求混凝土有较短的凝结时间，以避免冻伤，可以通过降低水灰比、添加早强剂、蒸汽养护等措施实现。
4常见病害及防治
4.1入模前混凝土塌落度过小
导致入模前混凝土塌落度过小的原因有多种，运距过远、气温过高、气候干旱、交通堵塞拥挤、现场压车过多、施工机械故障都会导致混凝土的设计初凝时间失效，致使混凝土特性和表观发生变化，较为常见且易被检测就是塌落度过小，且超出设计、规范标准，表观初凝，旋转罐体发出较大噪音。
4.1.1使用过小塌落度混凝土的危害
杜绝使用初凝的混凝土，即使勉强浇筑，其混凝土的实际强度和设计强度的差值无法估量，结构使用功能大打折扣。
4.1.2防治措施
以上诸多因素并不可规避，只能通过综合考虑各种因素，结合实际，合理调度，使设计塌落度满足设计、规范及施工使用要求，并在生产过程中严格控制各种组分的计量准确性，并适当加上安全系数。
4.2混凝土二次加水
根据图纸设计，板状结构钢筋排布较密，节点布筋复杂，按照常规塌落度，混凝土难以浇筑，振捣棒难以插入，因此出现振捣不充分、浇筑死角等问题，使得混凝土性能同样难以充分发挥，因此现场人员通过二次加水的方式稀释混凝土以提高坍落度。浇筑时二次加水能降低混凝士的粘稠性，增大混凝土流动性，便于作业人员施工，降低劳动强度，且在外观不会或不易出现质量问题。而在后续的强度检测中出现强度偏低于设计值的情况。
4.2.1混凝土二次加水的危害
1）改变混凝土原有配合比
商混配合比是严格按照规范要求，综合各种因素经过多次调试而确定的，其浮动值正常条件下始终处于合理区间，二次加水改变了混凝土中水的占比，增大水胶比，增加水与水泥的反应速率，反应后剩余过多的水分在蒸发后在结构中留下孔隙，降低混凝土密度，从而降低混凝土强度。
2）形成薄弱层
搅拌程度在现场无标准，难以掌控，因此一旦二次加水，次生危害就不可避免，造成混凝土不匀质，产生浮浆，局部产生很大的水囊，形成薄弱层，强度不均匀，最终影响混凝土的整体强度，降低其耐久性。
5结论
通过改变矿物掺量会对混凝土凝结时间造成影响，增加矿物比重，使水泥掺量相对减少，凝结时间得以延长；通过调节外加剂的含量和种类亦会对混凝土凝结时间造成影响，三种早强剂比对实验，硫酸钠对混凝土凝结时间等性能的影响程度最大；在湿度30%，温度30℃的试验条件下，通过掺入0.06%葡萄糖酸钠能够使延长混凝土的凝结时间达到最佳效果。外加剂亦会对混凝土塌落度产生影响，实验结果显示，掺入0.06%葡萄糖酸钠缓凝剂的会使混凝土坍落度增加0～25 mm。
参考文献
[1]侯东伟,张君,孙伟.基于早期变形特征的混凝土凝结时间的确[J].硅酸盐学报,2009,37(7)
[2]郭群. 影响预拌混凝土凝结时间的因素[J].混凝土,2002,6
[3]姜晓妮,孙长永,高桂波.配合比参数对混凝土凝结时间的影响[J]. 低温建筑技术,2009,7
[4]周圣. CFBC脱硫灰注浆材料的研制[D].江苏南京:东南大学,2006
[5]姜梅芬,吕宪俊.混凝土早强剂的研究与应用进展[J].硅酸盐通报. 2014,33(10)
本文是国家自然科学基金项目的研究成果，课题编号是51474050