一则商品混凝土不凝结案例的调查与分析

石从黎，宋开伟，汪文全

（重庆市建筑科学研究院，重庆 400015）

一则商品混凝土不凝结案例的调查与分析

石从黎，宋开伟，汪文全

（重庆市建筑科学研究院，重庆 400015）

针对某商品混凝土的“不凝结”现象，本文调查了混凝土不凝结的原因，验证了混凝土的生产配合比，检验了基坑渗水的水质，分析了不凝结混凝土的物理、化学性质。结果表明：混凝土不凝结的原因是基坑内渗水造成混凝土严重离析分层。为今后处理类似问题提供了参考。

商品混凝土；不凝结；分析

1 前言

随着商品混凝土技术的发展，商品混凝土的组分越来越复杂，应用范围越来越广泛，施工工艺也越来越多样。与此同时，混凝土出现的质量问题越来越新异，原因分析也越来越困难。

本文以某商品混凝土奇特的“不凝结”现象（见图1）为研究对象，通过现场调查，验证试验，以及采用了物理、化学、物相等现代测试方法来探索该工程混凝土“不凝结”现象的成因，为质量监督部门分析类似问题提供了科学的方法和依据。

图1 混凝土不凝结现象

2 调查与分析

2.1 不凝结现象的调查

重庆某商业住宅工程的66根挖孔桩采用强度等级为C30、坍落度为200mm的商品混凝土一次性浇筑，浇筑方式为高抛工艺，浇筑过程顺利，施工单位和混凝土供应单位都对混凝土的质量无异议。但是，混凝土在浇筑成型14d后，却发现部分（9根）挖孔桩混凝土凝结硬化异常，主要表现为：混凝土呈深青色，质地松软、无强度，出现了“不凝结”的现象，见图1。

2.2 混凝土配合比的验证

为了排除混凝土配合比及生产原材料对混凝土凝结性质的影响，从混凝土生产企业抽取了相同品种的混凝土生产原材料，按照浇筑当日混凝土施工配合比（见表1）进行验证试验。

验证结果为：混凝土坍落度正常（200mm）；混凝土粘聚性良好，无离析、泌水现象；混凝土凝结正常，初凝时间为14h；混凝土凝结硬化正常，3d强度达到16.9MPa。说明混凝土原材料与生产配合比对混凝土的凝结硬化性能没有不良影响。

2.3 基坑渗水的检验

调查发现该工程为砂岩基坑，附近有地表水源，水源中有工业污水排入，而且基坑有明显的渗水、积水现象。为了排除基坑渗水对混凝土的腐蚀性，在离地表水源最近的基坑提取水样进行水质分析，具体检验分析结果如下：

水样水质微浊、稍有异味，水样中pH值、Cl-、不溶物含量和溶解性固体的含量均满足混凝土拌合用水的要求（化学分析结果见表2）。此外，采用COD方法测定水样有机物含量为40.67mg/L（国标规定一级污水排放标准要求有机物含量低于100mg/L），说明基坑渗水的有机物含量较低，对混凝土的性质不会构成明显影响。

表1 混凝土施工配合比

表2 基坑渗水的化学分析结果 mg/L

为了验证水质分析的结果，试验测定了使用基坑渗水的水泥凝结时间（见表3），结果表明，使用基坑渗水的水泥净浆凝结时间与使用蒸馏水的相当，说明基坑渗水对水泥凝结时间没有明显的影响。

因此，排除基坑渗水对混凝土凝结性质的不利影响。

表3 基坑渗水对水泥凝结时间的影响

2.4 不凝结混凝土的检验

2.4.1 不凝结混凝土的水泥水化产物

按照国标GB/T176-2008《水泥化学分析方法》对不凝结混凝土样和正常混凝土的化学成分进行分析（其中正常硬化混凝土是将正常凝结混凝土破碎、剔除骨料颗粒后，收集的硬化水泥石）。

从表4的结果可以看出，不凝结混凝土样品的pH值在12以上，达到正常水化的水泥石范围，说明不凝结混凝土中有强碱性盐存在，极有可能是水泥的水化产物氢氧化钙。而且不凝结混凝土的化学成分与水泥及正常硬化混凝土的化学成分和相对含量都非常接近。

然后，根据不凝结样品的化学成分，采用X射线衍射分析测试了不凝结混凝土中结晶矿物（图2），结果显示，不凝结混凝土中明显存在有羟钙石（氢氧化钙）和钙矾石，这是典型的水泥水化产物。通过与正常硬化的混凝土对比，三者的X射线衍射分析图谱基本一致，只是衍射峰的强度稍有区别。说明样A和样B代表的不凝结混凝土的主要矿物成分与正常水化的水泥石基本一致。

因此，不凝结混凝土的化学分析和矿物分析证明了不凝结混凝土中有大量水泥水化产物存在。

表4 化学成分分析结果 %

2.4.2 不凝结混凝土的水泥水化程度

由于不凝结混凝土中有明显的水化产物（氢氧化钙）存在，因此通过测定氢氧化钙的含量就可以反应水泥水化产物的数量和水化反应的程度。

将不凝结混凝土样品A、B和正常硬化混凝土中的水泥石用无水乙醇中止水化和脱水，在60℃下干燥6h，取粉碎研磨过筛的试样，按照GB/T 176-2008《水泥化学分析方法》中规定的甘油-乙醇法，测定样品中Ca(OH)2含量。

表5 氢氧化钙含量

检测结果显示（表5），不凝结混凝土样品的氢氧化钙含量与正常硬化混凝土的氢氧化钙含量接近，这虽然不能精确定量不凝结样品中水泥水化产物的数量，但足以说明不凝结混凝土中的水泥含量与正常硬化样混凝土中的水泥含量相当，同时也说明了基坑混凝土有足够数量的水泥且水泥水化程度正常。

因此，该工程基坑混凝土的“不凝结”现象不是由于混凝土中水泥不足或未水化造成的。

2.4.3 不凝结混凝土的结构特征

试验测定取样样品A、B的密度和含水率，结果见表6。可以发现，不凝结混凝土的含水率极高（A样含水49.3%，B样含水71%），而正常硬化的混凝土的含水率约为4%，说明不凝结混凝土在形成结构的过程中，颗粒间隙之间有大量自由水存在。

对于不凝结混凝土的干容重（0.66g/cm3、0.82g/cm3），远远低于正常水化的水泥石密度，甚至低于液态水的密度，而不凝结混凝土的材料密度达到2.2g/cm3，通过计算可知，不凝结混凝土的密实度很小（A样为0.30，B样为0.36），孔隙率很大（A样为0.70，B样为0.64），说明该物质结构松软多孔。

由此可知，不凝结混凝土形成的主要原因为：不凝结混凝土松软多孔，虽然水泥水化充分但不足以填充颗粒之间的空隙，固体颗粒之间的搭接较少，加上孔隙内富含大量水分，使得混凝土混凝土结构松软，无法形成强度，状似“未凝结”。

为了探明该松软结构的形成原因，将发生质量问题混凝土挖孔桩剔除，然后观察其内部结构，可以发现该挖孔桩混凝土存在严重离析现象（见图3），胶凝材料富集在上部，砂石堆积在下部，并且砂石表面光洁，有明显的淘洗特征。

2.5 原因分析

根据前面的调查分析结果，该工程混凝土的质量问题并非真正的混凝土不凝结现象，而是一种混凝土无强度现象。

由于该工程混凝土具有水泥水化充分、含水率极高、结构松软、离析分层等特征，而且混凝土浇筑前基坑有明显的渗水和积水现象，由此，分析该工程混凝土质量问题产生的原因为：基坑中有大量渗水和积水，使混凝土在浇注过程中被水淘洗，经振动棒震动后，混凝土严重离析分层，出现粗集料下沉，胶凝材料上浮的现象。使得桩下部砂石堆积，缺乏足够的胶凝材料进行粘接，导致下部结构松散、强度低下；上部胶凝材料聚集，形成极为疏松多孔结构，胶凝材料颗粒之间空隙大且充满自由水，水泥颗粒虽然正常水化反应，但生产水化产物不足以填充颗粒之间的空隙，固体颗粒之间的搭接较少，表现为结构松软疏松，无强度，状似混凝土“未凝结”。

表6 样品的容重及含水率

3 结论

本文采用物理、化学、物相等方法对现场采集的样品进行测试分析，为混凝土不凝结现象的分析提供了科学依据。分析结果表明，该质量问题并非真正的混凝土不凝结，而是由于桩基基坑有渗水和积水，混凝土在浇注过程中出现严重离析分层，材料颗粒空隙充满自由水，水泥颗粒虽然正常水化反应，但是由于空隙过大，生成的水化产物不能填满空隙，固体颗粒之间的搭接较少，导致混凝土松软、疏松、没有强度。

[1]卓蓉晖,胡言,牟善彬.灌注桩混凝土不凝结探因[J].国外建材科技,2002,23(3):13-17.

[2]GB/T176-2008《水泥化学分析方法》[S].北京:国家建筑材料工业局,2008.

[3]常铁军,祁欣.材料近代分析测试方法[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000:53-56.

[4]杨再富,石从黎,宋开伟等. 超时缓凝对混凝土强度发展的影响[J].商品混凝土,2010,(9): 61-63.

Investigation and analysis on unsetting of ready-mixed concrete

Shi Congli , Song Kaiwei,Wang Wenquan
(Chongqing Research Institute of Building Science, Chongqing 400015)

Abstrac:According to the phenomena of unsetting of ready-mixed concrete, this paper investigated characteristics of unsetting, verif ed mix proportion, examined seepage in foundation pit, analyzed physical and chemical properties of unsetting concrete. The results showed that the unsetting reason of concrete was that serious concrete segregation caused by excess water in digging pile. This gave a reference to the similar projects in the future.

ready-mixed concrete, unsetting, analysis

石从黎（1981-），男，硕士，工程师，毕业于重庆大学建筑材料专业，主要从事混凝土检测与结构鉴定，以及土木建筑材料的研究开发。

[单位地址]重庆市渝中区人和街31号重庆市建筑科学研究院混凝土工程研究所（400015）