聚羧酸系減水劑檢測過程中存在的問題與思考

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(國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，北京 100013)

引言

聚羧酸系減水劑是由含有羧基的不飽和單體與其他單體共聚而成，使混凝土在減水、保坍、增強、收縮及環(huán)保等方面具有優(yōu)良性能的系列減水劑。從1986年日本觸媒公司首次將產(chǎn)品推入市場至今，聚羧酸系減水劑作為高性能混凝土的重要組成部分，越來越多地受到工程技術(shù)人員的重視，工程應(yīng)用日益增加。

聚羧酸系減水劑在現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)中被列為高性能減水劑，希望其能比其他減水劑對水泥的適應(yīng)性更好、更安全、有效。但實際情況卻總是事與愿違，在工程應(yīng)用中經(jīng)常遇到這樣或那樣的問題，與用戶原來對聚羧酸系減水劑過高的期望值產(chǎn)生了差距。筆者所在單位長期進(jìn)行聚羧酸系高性能減水劑的產(chǎn)品檢測，積累了大量的檢測數(shù)據(jù)。通過對檢測結(jié)果和檢測過程中的現(xiàn)象進(jìn)行分析與比較，發(fā)現(xiàn)了聚羧酸系高性能減水劑在檢測過程中存在的一些問題。

本文通過對比聚羧酸系高性能減水劑現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)GB 8076—2008《混凝土外加劑》與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T 223—2007《聚羧酸系高性能減水劑》在技術(shù)參數(shù)、基準(zhǔn)水泥、砂石骨料、攪拌時間及目前檢測過程中的進(jìn)場復(fù)試項目等方面的異同，探討了在聚羧酸系減水劑檢測過程中存在的問題及解決方法，供參考。

1 技術(shù)參數(shù)

由于聚羧酸系減水劑的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用技術(shù)規(guī)范是由不同的單位負(fù)責(zé)起草的，對質(zhì)量要求的側(cè)重點不同，使得聚羧酸系減水劑的生產(chǎn)與使用環(huán)節(jié)存在脫節(jié)的現(xiàn)象，這對聚羧酸系減水劑的應(yīng)用和發(fā)展有不利的影響。

目前，聚羧酸系高性能減水劑的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)包括：GB 8076—2008《混凝土外加劑》、JG/T 223—2007《聚羧酸系高性能減水劑》、GB 50119—2013《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》等。其中GB 8076—2008和JG/T 223—2007為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了減水劑的各項技術(shù)參數(shù)和部分物理性能的檢測方法；GB/T 8077—2012為方法標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了外加劑勻質(zhì)性檢測方法；GB 50119—2013規(guī)定了減水劑進(jìn)場所要進(jìn)行的檢測項目。同時，在交通、鐵路、水利等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，對聚羧酸系減水劑的技術(shù)參數(shù)和檢測方法提出了不同的要求。

國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)參數(shù)設(shè)置上基本類似，JG/T 223—2007中明確了對甲醛含量的要求。GB 8076—2008中規(guī)定基準(zhǔn)混凝土和受檢混凝土的單位水泥用量為360 kg/m3，砂率為43%～47%，用水量為坍落度控制在(210±10)mm時的最小用水量。JG/T 223—2007中規(guī)定，進(jìn)行混凝土拌合物1 h坍落度保留值測定時，受檢混凝土的單位水泥用量為390 kg/m3，砂率為44%，用水量為坍落度控制在(210±10)mm時的最小用水量；進(jìn)行其他性能測定時，基準(zhǔn)混凝土和受檢混凝土的單位水泥用量為330 kg/m3，砂率為38%～40%，用水量為坍落度控制在(80±10)mm時的最小用水量。

這兩個標(biāo)準(zhǔn)在單位水泥用量、砂率和用水量上均存在一定的差異，在某些適應(yīng)性較差的聚羧酸減水劑的檢測過程中，難免會出現(xiàn)采用GB 8076—2008檢測時合格，但采用JG/T 223—2007檢測時某些參數(shù)不合格的現(xiàn)象。

同時，這兩個標(biāo)準(zhǔn)中的混凝土配合比存在明顯的局限性，未考慮礦物摻合料對聚羧酸減水劑的影響。目前，實現(xiàn)混凝土高性能化的主要手段是摻加高效外加劑和活性礦物摻合料，其中礦物摻合料已成為高性能混凝土必不可少的重要組分，它對于改善混凝土的性能起著關(guān)鍵性的作用，單純使用水泥作為膠凝材料的混凝土已越來越少，故檢測過程中的配合比應(yīng)與實際使用過程中的配合比相一致，應(yīng)采用工程實際使用的原材料對減水劑性能進(jìn)行檢測，以確保實際工程質(zhì)量。

2 基準(zhǔn)水泥

基準(zhǔn)水泥是檢驗混凝土外加劑性能的專用水泥，它是由硅酸鹽水泥熟料與二水石膏共同粉磨而成的強度等級42.5 MPa的P·Ⅰ型硅酸鹽水泥。GB 8076—2008《混凝土外加劑》附錄A中規(guī)定了基準(zhǔn)水泥的技術(shù)條件，現(xiàn)在基準(zhǔn)水泥已批量生產(chǎn)和銷售。國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定采用基準(zhǔn)水泥進(jìn)行檢測，但是，基準(zhǔn)水泥的“不基準(zhǔn)”和質(zhì)量波動一直是混凝土外加劑檢測中存在的問題。不同批次的基準(zhǔn)水泥由于化學(xué)組成和礦物組成的差異，導(dǎo)致基準(zhǔn)水泥自身的需水量有一定差異，這對加水量特別敏感的聚羧酸系減水劑的檢測結(jié)果帶來不利影響。

因此，提高基準(zhǔn)水泥的穩(wěn)定性是外加劑檢測中必須要解決的問題，同時要探索更合理、更便捷的檢測方法，使外加劑檢測能更真實準(zhǔn)確地反映外加劑產(chǎn)品的性能，從而更好地指導(dǎo)外加劑產(chǎn)品的工程應(yīng)用。目前，在工程實際應(yīng)用中，很多外加劑廠家會根據(jù)工程實際所用的水泥，對外加劑的配方進(jìn)行改進(jìn)，以改善水泥與外加劑的相容性。此時，如果仍采用基準(zhǔn)水泥進(jìn)行檢測，所得結(jié)果可能會大相徑庭。針對這些現(xiàn)象，鐵路和公路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均明確要求現(xiàn)場抽檢試驗采用工地實際所用水泥進(jìn)行檢測。

3 砂石骨料

按GB 8076—2008《混凝土外加劑》的規(guī)定，砂應(yīng)符合GB/T 14684《建設(shè)用砂》中Ⅱ區(qū)要求的中砂，但細(xì)度模數(shù)為2.6～2.9，含泥量<1%；石子為符合GB/T 14685《建設(shè)用碎石、卵石》要求的公稱粒徑為5～20 mm的碎石或卵石，采用二級配，其中5～10 mm的占40%，10～20 mm的占60%，滿足連續(xù)級配要求，針片狀物質(zhì)含量<10%，空隙率<47%，含泥量<0.5%，如有爭議，以碎石檢測結(jié)果為準(zhǔn)。

按JG/T 223—2007《聚羧酸系高性能減水劑》的規(guī)定，砂應(yīng)符合JGJ 52《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》要求的細(xì)度模數(shù)為2.5～2.8的中砂；石子應(yīng)符合JGJ 52《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》要求的二級配碎石，粒徑為5～20 mm(圓孔篩)，其中5～10 mm的占40%，10～20 mm的占60%。

這兩個標(biāo)準(zhǔn)對聚羧酸系減水劑檢測中所用的砂石骨料的要求基本一致。但在實際應(yīng)用過程中，對碎石的要求易于滿足，而含泥量符合要求的Ⅱ區(qū)中砂則難以滿足。以北京為例，市場上含泥量<2.5%的中砂基本上很少見到。雖然基準(zhǔn)砂石骨料在市場上也有銷售，但價格不菲，會造成檢測成本增加過大。

4 攪拌時間

GB 8076—2008《混凝土外加劑》中規(guī)定：“外加劑為粉狀時，將水泥、砂、石、外加劑一次投入攪拌機，干拌均勻，再加入拌合水，一起攪拌2 min。外加劑為液體時，將水泥、砂、石一次投入攪拌機，干拌均勻，再加入摻有外加劑的拌合水一起攪拌2 min”。JG/T223—2007《聚羧酸系高性能減水劑》中規(guī)定：“先將砂、石、水泥加入攪拌機干拌10 s，之后加入聚羧酸系高性能減水劑及拌合水，繼續(xù)攪拌120 s”。按此規(guī)定的時間，一些聚羧酸系高性能減水劑的作用效果相當(dāng)明顯，混凝土流動性很好，當(dāng)再繼續(xù)攪拌時，混凝土流動性就會逐漸變差，并趨于穩(wěn)定。這個現(xiàn)象說明，在混凝土攪拌初期，一些聚羧酸系高性能減水劑會很快產(chǎn)生作用，但這種作用并不穩(wěn)定，經(jīng)過一定時間后，其作用效果才逐漸穩(wěn)定。對于另一些聚羧酸系高性能減水劑，其作用效果可能在2 min之后才能顯現(xiàn)。如果攪拌時間控制不好，將會對檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性造成不利影響。

在檢測過程中還發(fā)現(xiàn)，摻加聚羧酸系高性能減水劑的混凝土對于用水量或外加劑摻量變化的敏感性大于摻加傳統(tǒng)的減水劑。用水量不足，混凝土不能出現(xiàn)預(yù)期的狀態(tài)；增加10 kg/m3的用水，混凝土可能就處于離析狀態(tài)，控制難度較大。

5 進(jìn)場復(fù)檢項目

目前，聚羧酸系高性能減水劑的進(jìn)場復(fù)試項目包括：pH值、密度(液體)/細(xì)度(粉劑)、固含量(液體)/含水率(粉劑)、減水率(某些單位以砂漿減水率替代)等，只要常規(guī)復(fù)試項目合適，基本就可認(rèn)為減水劑成品合格。檢測聚羧酸系減水劑是否合格包括兩部分，一是作為化工產(chǎn)品本身是否合格，二是作為混凝土的減水劑是否合格。聚羧酸系減水劑作為一種化工高分子產(chǎn)品，在原材料、工藝、生產(chǎn)過程方面嚴(yán)格控制的情況下，得到的減水劑母液性能和質(zhì)量基本上是穩(wěn)定的。復(fù)配為成品之后的產(chǎn)品質(zhì)量與母液的質(zhì)量息息相關(guān)，復(fù)配中添加的輔料能夠影響到混凝土的性能，但起決定作用的還是母液。而衡量混凝土中某種原材料是否合格，就必須考慮與混凝土中其他原材料之間相互適應(yīng)的問題。水泥凈漿流動度只能說明與這種水泥的適應(yīng)性較好，具體到混凝土的擴展度也要考慮組成混凝土的其他原材料的影響，不能只考慮減水劑本身。

因此，建議以現(xiàn)場原材料、實際配合比拌制混凝土，通過混凝土流動性以及經(jīng)時損失的測試、粘聚性的觀測，全面評價聚羧酸系高性能減水劑的應(yīng)用效果。新修訂的GB 50119—2013《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》附錄A中規(guī)定，采用工程實際所用水泥、砂(篩除>5 mm以上部分)、礦物摻合料和外加劑，按照工程實際所用混凝土配合比剔除粗骨料的砂漿比例、將水膠比降低0.02，以砂漿擴展度法確定減水劑與混凝土其他原材料的相容性，只有相容性檢測結(jié)果滿足規(guī)范要求方可使用。

6 結(jié)語

現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)由于對聚羧酸系減水劑質(zhì)量要求的側(cè)重點不同，因而制定的檢測方法和要求也有較大的差異。在檢測過程中，應(yīng)針對不同的需求執(zhí)行不同的檢測方法標(biāo)準(zhǔn)，以更好地保證工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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[4] GB/T 8077—2012，混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.