探析混凝土外加劑在海外的應(yīng)用

覃印光 QIN Yin-guang

（中交四航局第三工程有限公司，湛江 524005）

0 引言

1 試驗(yàn)背景

在工程建設(shè)中，混凝土作為主要建筑材料，其工作性能和使用功能都對(duì)工程的質(zhì)量安全有著關(guān)鍵性影響。而混凝土的和易性則是使用性能的具體表現(xiàn)，一般使用塌落度進(jìn)行表征。本工程建設(shè)過(guò)程中，從攪拌站到澆筑開(kāi)始一般存在2 小時(shí)的運(yùn)輸及等待時(shí)間，而經(jīng)過(guò)這段延續(xù)時(shí)間，所生產(chǎn)的混凝土的塌落度出現(xiàn)了比出機(jī)坍落度提高20～40mm 的現(xiàn)象, 違反了混凝土塌落度隨時(shí)間增加而逐漸降低的客觀規(guī)律?；炷了涠鹊脑龃?，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)混凝土的施工產(chǎn)生了難點(diǎn)，過(guò)大的塌落度容易形成離析現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土無(wú)法正常澆筑，強(qiáng)行使用還會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量隱患，只能進(jìn)行報(bào)廢處理，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失，因此需要進(jìn)行對(duì)混凝土塌落度變化的現(xiàn)象進(jìn)行試驗(yàn)研究，通過(guò)對(duì)結(jié)果的分析討論，解決混凝土的使用性能不足的問(wèn)題，對(duì)混凝土進(jìn)行更深層次的調(diào)整及優(yōu)化。

2 原因分析及整治方案

①混凝土工程中使用的外加劑為中國(guó)某品牌的高性能緩凝型型減水劑，在國(guó)內(nèi)諸多項(xiàng)目部的工程使用中都表現(xiàn)出了優(yōu)秀的使用性能及工作性能，對(duì)工程建設(shè)起到了重要的作用，但是在該工程建設(shè)中，由于當(dāng)?shù)厮鄨?zhí)行的是歐洲標(biāo)準(zhǔn)，且為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的普通硅酸鹽水泥，受限于當(dāng)?shù)剌^落后的科技水平，水泥的使用性能就存在較大的波動(dòng)，雖然質(zhì)量指標(biāo)符合設(shè)計(jì)文件及工程標(biāo)準(zhǔn)，但是，不管是與外加劑同時(shí)使用，或者是不摻加外加劑，在和易性的方面，都不盡如人意。

分析認(rèn)為：

1）現(xiàn)階段，國(guó)家針對(duì)混凝土外加劑質(zhì)量、用量進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范治理?；炷镣饧觿?yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50119—2013）中規(guī)定了多個(gè)嚴(yán)禁的項(xiàng)目，但在《混凝土外加劑》（GB8076—2008）中卻對(duì)其沒(méi)有任何限制;《聚羧酸系高性能減水劑》（JG/T223—2007）中有“對(duì)鋼筋銹蝕作用”項(xiàng)目，并指明按照《混凝土外加劑》（GB8076—2008）方法進(jìn)行檢測(cè)，而《混凝土外加劑》（GB8076—2008）中已沒(méi)有該項(xiàng)規(guī)定。各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差異較大，導(dǎo)致檢測(cè)工作沒(méi)有統(tǒng)一的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。引起部分廠家鉆空子行為，導(dǎo)致外加劑質(zhì)量下降。

2）因執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的不同，原材料產(chǎn)地的差異，材料生產(chǎn)工藝的差異，導(dǎo)致當(dāng)?shù)厮嗯c中國(guó)外加劑適應(yīng)性不良，相容性較差，需要對(duì)外加劑的種類或成分進(jìn)行調(diào)整。

具體措施為：

1）查閱外加劑的質(zhì)量證明文件，并針對(duì)國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)水泥及當(dāng)?shù)厮噙M(jìn)行配合比試驗(yàn)，驗(yàn)證其外加劑質(zhì)量；

《意見(jiàn)》指出，社保“黑名單”將實(shí)行“誰(shuí)列入、誰(shuí)管理、誰(shuí)負(fù)責(zé)”，遵循依法依規(guī)、公平公正、客觀真實(shí)、動(dòng)態(tài)管理的原則。

2）調(diào)整中國(guó)外加劑成分；

3）改用當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的Sika 外加劑。

②項(xiàng)目地處非洲中西部，氣候炎熱潮濕，一年中旱季及雨季特征皆十分顯著，旱季天氣都處于高溫天氣，而雨季則為暴雨連綿，而這兩種極端天氣，都會(huì)對(duì)外加劑的使用造成較大的影響。

分析認(rèn)為：高溫潮濕天氣會(huì)導(dǎo)致混凝土中水化反應(yīng)加速，混凝土中的水泥顆粒形成水泥漿體，釋放出自由水，增大了塌落度。

具體調(diào)整措施為延長(zhǎng)混凝土攪拌時(shí)間，減少外加劑的緩凝成分，令混凝土的前期水化反應(yīng)在攪拌站中完成，不會(huì)在混凝土罐車中仍持續(xù)進(jìn)行。

③混凝土的配合比存在缺陷，用水量過(guò)多或砂率配制不合理。

試驗(yàn)分析：混凝土配合比的優(yōu)劣，直接影響混凝土的使用性能，通過(guò)優(yōu)化混凝土配合比，可以驗(yàn)證中國(guó)外加劑與當(dāng)?shù)厮嗍欠翊嬖谄毡樾缘膯?wèn)題

具體調(diào)整措施為對(duì)混凝土配合比進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 不同水泥的外加劑性能驗(yàn)證試驗(yàn)

因?qū)χ袊?guó)產(chǎn)外加劑性能及質(zhì)量存疑，設(shè)計(jì)試驗(yàn)對(duì)其具體使用性能進(jìn)行驗(yàn)證，使用同樣的配合比，同樣的原材料，僅水泥的種類不同，以驗(yàn)證外加劑的質(zhì)量是否存在缺陷。試驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1 不同水泥的外加劑性能試驗(yàn)

通過(guò)實(shí)際的配合比試驗(yàn)，對(duì)中國(guó)水泥及當(dāng)?shù)厮嗟倪m應(yīng)性進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，在同樣配合比的情況下，中國(guó)水泥與國(guó)產(chǎn)外加劑的適應(yīng)性正常，和易性良好，而當(dāng)?shù)厮嗯c國(guó)產(chǎn)外加劑的塌落度仍存在不正常增大的現(xiàn)象，初步證明國(guó)產(chǎn)外加劑質(zhì)量無(wú)異常。

3.2 Sika 外加劑配合比試驗(yàn)

為驗(yàn)證當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的Sika 外加劑與當(dāng)?shù)厮嗟倪m應(yīng)性，對(duì)兩種外加劑進(jìn)行同配比的對(duì)比試驗(yàn)，具體分析使用性能。（表2）

表2 兩次同配合比試驗(yàn)的混凝土性能變化表

本文僅體現(xiàn)單次試驗(yàn)結(jié)果，實(shí)際通過(guò)多次配合比對(duì)比驗(yàn)證，在多次重復(fù)試驗(yàn)情況下，Sika 外加劑均未出現(xiàn)良好的試驗(yàn)結(jié)果及使用性能，且在Sika 公司的技術(shù)人員指導(dǎo)下，該外加劑仍不能符合工程設(shè)計(jì)要求，因此不予采用；國(guó)產(chǎn)外加劑在配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，出現(xiàn)塌落度增大的現(xiàn)象，但和易性良好，可通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)外加劑的成分進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)，驗(yàn)證其是否可達(dá)到良好的使用性能。

3.3 外加劑成分調(diào)整試驗(yàn)

表3 外加劑具體成分及說(shuō)明表

調(diào)整方向：在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中，出現(xiàn)較高頻率的現(xiàn)象為塌落度增大，原因?yàn)樗嗯c外加劑反應(yīng)速度較慢，在攪拌站下料后，仍持續(xù)進(jìn)行反應(yīng)，導(dǎo)致塌落度增大，因此，需要降低保塌效果，減少緩凝效應(yīng)，加快水化過(guò)程。

表4 調(diào)整后的外加劑成分表

表5 兩次同配合比試驗(yàn)的混凝土性能變化表

本文僅體現(xiàn)單次試驗(yàn)結(jié)果，此數(shù)據(jù)為進(jìn)行多次重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果后所取平均數(shù)，在多次試驗(yàn)結(jié)果下，在對(duì)外加劑的組成成分進(jìn)行調(diào)整后，混凝土的實(shí)際使用性能已可以達(dá)到較為良好的水平，因此，將此試驗(yàn)結(jié)果反饋與外加劑生產(chǎn)單位，按照此外加劑配方進(jìn)行生產(chǎn)。

3.4 實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)

試驗(yàn)室配合比生產(chǎn)已完成，混凝土配合比為室內(nèi)設(shè)計(jì)，與實(shí)際生產(chǎn)中的高溫高濕環(huán)境有所不同，因此再次設(shè)計(jì)控制變量法試驗(yàn)，在同樣配合比下進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)并且在攪拌站繼續(xù)進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)，驗(yàn)證混凝土實(shí)際使用性能。（表6）

表6 同試驗(yàn)配合比的生產(chǎn)結(jié)果表

3.5 其他因素影響試驗(yàn)（表7-表9）

表7 水膠比因素試驗(yàn)（2# 外加劑）

表8 砂率因素試驗(yàn)（2# 外加劑）

表9 攪拌時(shí)間因素試驗(yàn)（2# 外加劑）

4 試驗(yàn)結(jié)論

在通過(guò)多次重復(fù)型、交叉型的試驗(yàn)后，我部試驗(yàn)人員對(duì)國(guó)產(chǎn)外加劑及當(dāng)?shù)厣a(chǎn)水泥的適應(yīng)性試驗(yàn)得出以下結(jié)論：

①通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)水泥、國(guó)內(nèi)外加劑、非洲水泥、非洲外加劑的交叉試驗(yàn)后，結(jié)果顯示，國(guó)內(nèi)外加劑在質(zhì)量性能方面未發(fā)現(xiàn)缺陷，但在與非洲生產(chǎn)水泥的實(shí)際試驗(yàn)中，使用性能不良；以同樣水泥與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的Sika 外加劑進(jìn)行試驗(yàn)，所生產(chǎn)出的混凝土同樣存在適應(yīng)性問(wèn)題。因此排除了外加劑質(zhì)量缺陷的可能。

②當(dāng)?shù)厮嗟纳a(chǎn)流程及生產(chǎn)原料的不同，導(dǎo)致水泥的水化反應(yīng)速度較慢，在罐車中會(huì)繼續(xù)反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土的塌落度會(huì)增大，對(duì)于混凝土施工控制較為不利，因此我方試驗(yàn)人員對(duì)外加劑水成分進(jìn)行了調(diào)整，增加了減水成分，加速了水化過(guò)程，使水泥與外加劑充分反應(yīng)，讓塌落度達(dá)到當(dāng)前配合比的峰值，不會(huì)在罐車中仍舊繼續(xù)反應(yīng)以至于增大塌落度，同時(shí)，由于水泥的惰性性質(zhì)，可以減少保塌成分，使混凝土的工作性能穩(wěn)定。

③調(diào)整外加劑成分后，試驗(yàn)室配合比與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)進(jìn)行對(duì)比，高溫高濕環(huán)境對(duì)混凝土的塌落度損失影響更大，符合混凝土水化客觀規(guī)律，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，需要注意增大混凝土的出機(jī)塌落度，以確?；炷恋臐仓！?/p>

④在對(duì)同樣的外加劑反應(yīng)過(guò)程中，水膠比的變化僅會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度，對(duì)于混凝土的實(shí)際塌落度和和易性，無(wú)明顯影響，因此，對(duì)于和易性不良，不應(yīng)依靠改變水膠比，增大水泥用量的方法進(jìn)行處理，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，從多方面探究，以數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，以科學(xué)指導(dǎo)施工；

⑤通過(guò)對(duì)砂率的調(diào)整，可以提高混凝土的塌落度穩(wěn)定性。砂率的增加，改善了混凝土的集料級(jí)配分布，粗集料間的空隙被細(xì)集料充分填充，水泥更充分的分散在混凝土中，增加了水、外加劑及水泥的接觸面積，加速了水化反應(yīng)的進(jìn)行，水泥漿充分的包裹住集料，使混凝土的塌落度在攪拌中達(dá)到設(shè)計(jì)塌落度，而且集料空隙率減少，進(jìn)一步減少了水泡的存在，可以提高混凝土的保塌效果，但是，砂率的提高同時(shí)也會(huì)降低粗集料用量的減少，從而導(dǎo)致混凝土的實(shí)際強(qiáng)度降低，因此，砂率的增加需要根據(jù)混凝土的生產(chǎn)實(shí)際情況及混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)進(jìn)行控制，不應(yīng)一味增加。

⑥混凝土的攪拌時(shí)間也會(huì)對(duì)塌落度的大小產(chǎn)生影響，而靜置情況下，混凝土的塌落度僅會(huì)逐漸降低，而持續(xù)攪拌，則可以令混凝土的塌落度保持或下降較慢；混凝土在混凝土攪拌站150 秒的攪拌時(shí)間下，混凝土的水化反應(yīng)達(dá)到峰值，在罐車中的混凝土不會(huì)提高塌落度，而小于150秒時(shí)，塌落度未有下降，不符合塌落度應(yīng)隨時(shí)間而降低的客觀規(guī)律，證明反應(yīng)仍未正常完成；而超過(guò)150 秒，混凝土的塌落度無(wú)明顯變化，因此證明，適當(dāng)增加混凝土攪拌時(shí)間，可以提高混凝土塌落度穩(wěn)定性，而過(guò)多增加攪拌時(shí)間，并不會(huì)得出更好結(jié)果；考慮到生產(chǎn)效率等因素，150 秒為最佳攪拌時(shí)間。

5 結(jié)束語(yǔ)

外加劑應(yīng)用是提高混凝土性能，使其能夠適應(yīng)不同水運(yùn)工程質(zhì)量及施工要求的經(jīng)濟(jì)性方法。目前已在建設(shè)領(lǐng)域廣泛使用，并取得了良好的效果。但是，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于外加劑種類的不同，與水泥材料、使用環(huán)境的相適性差異、以及人為因素等問(wèn)題，使得外加劑的混凝土制作中的性能發(fā)揮并不穩(wěn)定。而目前各個(gè)國(guó)家的水泥、集料、水質(zhì)等混凝土原材料存在著各種各樣的差別。因此，外加劑的生產(chǎn)及研究應(yīng)進(jìn)一步深化，加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程控制，提高生產(chǎn)質(zhì)量類，且不能僅僅滿足于符合我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范，更需要不斷改革創(chuàng)新，不斷提升自身品質(zhì)及適應(yīng)性，并通過(guò)科學(xué)、規(guī)范的試驗(yàn)調(diào)整外加劑的生產(chǎn)配方及用量確定，從而進(jìn)一步提升外加劑在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中的性能發(fā)揮，提高混凝土的質(zhì)量。