淺析混凝土外加劑的劑量與水泥適應性研究

混凝土外加劑與水泥之間的適應性問題長期以來影響著實際工程對外加劑的應用效果，使用的外加劑要進行適應性試驗和摻量優(yōu)選，使用過程中對外加劑質(zhì)量和摻量要嚴格控制。因此，對水泥制品和混凝土的性能提出了新的要求，采用水泥、砂子、集料和水4組分制作的常用混凝土已不能滿足材料性能和施工性能要求。為了改善和提高混凝土性能和施工性能，現(xiàn)在廣泛采用化學外加劑作混凝土的第5組分來配制混凝上，在增加混凝土耐久性，提高工程質(zhì)量，配制特種混凝土等方面，混凝土外加劑發(fā)揮了不可替代的作用。

在混凝土、砂漿和凈漿的制備過程中，摻人少量的(不超水泥用量的5%)能對混凝土、砂漿或凈漿改變性能的一種產(chǎn)品，稱為混凝土外加劑。在混凝土中加入適量的外加劑，能提高混凝土質(zhì)量，改善混凝土性能，減少混凝土用水量，節(jié)約水泥，降低成本，加快施工進度。隨著技術(shù)的進步，外加劑已成為除水泥、粗細骨料、摻合料和水以外的第5種必備材料。摻外加劑是混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計和提高混凝土耐久性的一項重要措施。

盡管混凝土外加劑的隊伍不斷壯大，性能不斷提高。但是有一個實際問題卻一直嚴重影響著其應用效果。即外加劑與水泥之間有時存在不適應性現(xiàn)象。這種問題有時會導致嚴重的工程事故和不可估量的經(jīng)濟損失，給建設(shè)工程帶來嚴重的質(zhì)量和安全隱患。外加劑與水泥之間產(chǎn)生不適應性的原因錯綜復雜。工程中難以避免?？梢赃@樣理解混凝土外加劑與水泥的適應性與不適應性的概念：按照混凝土外加劑應用技術(shù)規(guī)范，將經(jīng)檢驗符合有關(guān)標準的某種外加劑摻加到用按規(guī)定可以使用該品種外加劑的水泥所配制的混凝土中，若能夠產(chǎn)生應有的效果，我們就認為該水泥與這種外加劑是適應的；相反，如果不能產(chǎn)生應有的效果，則該水泥與這種外加劑之問存在不適應性。

目前深圳地區(qū)使用緩凝減水劑的最普遍。高效緩凝減水劑是兼有緩凝和減水功能的外加劑。用在膠凝材料凈漿及膠砂強度配合比、環(huán)境相對濕度、成型條件不變的情況下，混凝土緩凝劑的不同摻量與水泥的適應性進行研究探討，且當其與水泥產(chǎn)生不適應性的時候能夠比較直觀快速地反應出。為了探討緩凝劑的劑量與水泥適應性這個問題，本文節(jié)選不同時期在多個實際施工工程中，緩凝減水劑與水泥進行試驗，均存在不適應的問題，這對于更好地認識混凝土緩凝劑應用中所存在的問題，確保工程質(zhì)量和安全，具有實際意義。

二、外加劑與水泥適應性檢驗的必要性

外加劑適應性必須檢驗，主要原因是，對于工程所使用的某種非基準水泥而言， 即使符合《混凝上外加劑》(GB8076)一等品的外加劑，同樣存在化學成分定性和劑量定量的不適應性問題。目前已經(jīng)知道， 所有的普通減水劑， 如木鈣、木鎂、木鈉、糖蜜、糖鈣、糖鎂等對水泥所使用的石膏調(diào)凝劑中的無水石膏、硬石膏、螢石膏、鎂石膏、工業(yè)膏渣、半水石膏、脫水石膏均存在化學上的不適應題，使用后不是減少單位用水量，而是增加了水量。其次，劑量適應性則主要取決于鋁酸三鈣的含量大小，鋁酸三鈣越高外加劑劑量適應性越差 不同產(chǎn)地的水泥中所含鋁酸三鈣含量差別較大，由于其強大的吸附能力，幾乎對所有的(高效)減水劑都存在劑量不適應問題。外加劑適應性的定量檢驗實測出所有的水泥在混凝土中的減水率與減水劑的摻量關(guān)系，求出最優(yōu)摻量即飽和摻量，超過飽和摻量，摻再多的外加劑也將不起減水作用，反而可能帶來副作用。按最優(yōu)(飽和)摻量的要求使用。是使用好減水劑的重要保證。

根據(jù)摻外加劑的水泥水化理論，凡是有利于水泥水化更完全、更徹底的外加劑特別是減水劑，均會一定程度地增大干縮。這是由于水化更充分的水泥石中會生成更多的水化硅酸鈣凝膠，在其貢獻更高更強的同時。也產(chǎn)生了更大的干縮。外加劑在化學適應的前提下。其產(chǎn)品的減水率并不代表實際減水率，這里還有劑量適應性問題。規(guī)范上所述的減水率是用基準水泥并按基準配合比的檢測結(jié)果，與實際工程所使用的水泥與減水劑測得的減水率有差別。在溫度、配合比不變的條件下減水劑存在最優(yōu)(飽和)摻量，緩凝劑對混凝土初凝時間的影響存在最優(yōu)摻量： 即摻加少量的緩凝劑能延長混凝土的初凝時間。當摻量增加到一定值時?；炷恋某跄龝r間達到極值。若再增加摻量，其緩凝效果反而降低。這與實際工程所使用的水泥和緩凝劑測得的初凝時間最優(yōu)摻量也有差別。

在使用緩凝劑時。通過試驗找出緩凝劑的最優(yōu)摻量。再根據(jù)施工要求的初凝時間，在最優(yōu)摻量的范圍內(nèi)采用與之對應的合理摻量，以求達到既經(jīng)濟又能滿足工程施工要求的目的。如果實際減水率遠小于產(chǎn)品減水率的外加劑，證明該減水劑劑量與工程使用的水泥適應性不佳。一般應更換外加劑或水泥。

三、緩凝減水劑與水泥的適應性試驗與分析

1。試驗方法

由于混凝土凝結(jié)硬化過程是膠凝材料凝結(jié)硬化的體現(xiàn)，兩者凝結(jié)過程的規(guī)律相似。所以。本文探討緩凝劑的劑量作用效果所使用的試驗方法是在膠凝材料凈漿及膠砂中進行。公路工程行業(yè)標準缺乏此項檢驗規(guī)程，因此試驗參考《公路工程水泥混凝土試驗規(guī)程》JTJ053規(guī)定方法進行。在相對濕度為98%，溫度為2O℃±2℃的恒溫恒濕箱中養(yǎng)護。

2。各工程項目的試驗目的、試驗材料及試驗結(jié)果

2。1 (1)1999年8月16日，深圳市坪西一級公路白石光跨線橋工程。

(2)目的：求出符合施工減水率(15%)和初凝時間(5-6小時)要求的緩凝高效減水劑摻量。

(3)水泥：山東魯南水泥廠“魯宏” 牌42.5MPa普通水泥。

外加劑：RST一2緩凝高效減水劑。常用摻量為0.4%～1.2%。常用量為0.6%。

(4)試驗得出緩凝劑的不同摻量對水泥膠凝材料凈漿、水泥膠砂影響結(jié)果見表：

2。2 (1)2000年7月25日，深圳市南嶺村村道工程。

(2)目的：求出符合施工減水率(15%)和初凝時間(4～5小時)要求的緩凝高效減水劑摻量。

(3)水泥：廣西紅水河水泥廠“紅水河”牌52.5MPa普通水泥。

外加劑：深圳市邁地混凝土外加劑有限公司開發(fā)的以β一奈磺酸鹽甲醛高縮合物為主要成分的MNF—SP緩凝高效減水劑(液體，固化率30%)，常用摻量為1.5%～3%，常用量為2%。

(4)試驗得出緩凝劑的不同摻量對水泥膠凝材料凈漿、水泥膠砂影響結(jié)果見表：

2.3 (1)2004年3月25日， 深圳市平湖新世界大道龍平線人行天橋工程。

(2)目的：求出符合施工減水率(15%)和初凝時間(4—5小時)要求的緩凝高效減水劑摻量。

(3)水泥： 湖南湘鄉(xiāng)“韶峰”牌42.5MPa普通水泥。

外加劑：惠州兆基建材有限公司生產(chǎn)的FDN一3緩凝高效減水劑(液體)，常用摻量為2.0%～3.5%，常用量為2.5%。

(4)試驗得出緩凝劑的不同摻量對水泥膠凝材料凈漿、水泥膠砂影響結(jié)果見表：

3。實驗結(jié)果分析及結(jié)論

試驗2.1，根據(jù)減水率得出外加劑的最優(yōu)摻量0.8%，再根據(jù)初凝時間得出合理摻量0.8%，但強度等級沒有達到要求，而且初凝時間不能滿足施工要求，如果再增大外加劑摻量，則引起拌和物開裂，外加劑摻量與水泥適應性差。試驗2.2， 根據(jù)減水率得出外加劑的最優(yōu)摻量2.0%，再根據(jù)初凝時問得出合理摻量2.0%，但強度等級沒有達到要求，當增大外加劑摻量，則引起拌和物開裂，外加劑摻量與水泥適應性差。2.3，根據(jù)減水率得出外加劑的最優(yōu)摻量3.0%，再根據(jù)初凝時間得出合理摻量3.0%，但隨著外加劑摻量增大，強度等級則逐漸降低，外加劑摻量與水泥適應性差。

從試驗我們可以看到： 隨著緩凝劑摻量的增大，減水率和初凝時間到一定量值趨于飽和，但并不是同時到達飽和點。當外加劑達到飽和摻量時，再增大外加劑摻量也不起減水或緩凝作用，還會給拌和物帶來副作用，如干縮開裂、強度等級降低等。因此，在工程施工中使用緩凝減水劑，必須嚴格控制劑量，不可用盲目超摻來增大減水率或緩凝，否則，可能會給工程質(zhì)量和安全帶來后患。

四、外加劑與水泥的適應性對施工質(zhì)量與安全的影響及應注意的問題

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工程技術(shù)的不斷提高，施工成本擺上了重要目標值。在混凝土中加入適量的外加劑，能提高混凝土質(zhì)量，改善混凝土性能，減少混凝土用水量，節(jié)約水泥，降低成本，加快施工進度，這給我們的施工帶來明顯的經(jīng)濟效益。但是，外加劑與水泥的適應性問題卻沒有引起足夠的重視，給工程帶來隱患，甚至造成了嚴重的質(zhì)量和安全事故。如：某個商品混凝土單位，為了給施工單位提供高強混凝土，在未經(jīng)檢驗外加劑劑量與水泥適應性的情況下，在拌制混凝土過程中添加了某種高效緩凝減水劑(2。5%)， 由于混凝土從完成攪拌出廠到施工現(xiàn)場泵送澆注所需的時間過長，在這段時間內(nèi)，混凝土的坍落度損失很大，給澆注造成困難。為了順利完成施工任務，商品混凝土位采取卸料時往混凝土拌和料中增加外加劑(約l%， 總劑量約為3。5%)和水的做法來提高混凝土的流動性，這種危險做法對混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量產(chǎn)生嚴重的后患。該混凝土7天強度達到設(shè)計強度的65%以上，28天強度卻遠遠低于設(shè)計強度，甚至比7天強度有所降低。經(jīng)檢驗，使用的高效緩凝減水劑摻量與水泥存在不適應問題。最后，該混凝土結(jié)構(gòu)物只能作報廢拆除處理，這給施工單位造成了嚴重的經(jīng)濟損失以及給社會帶來惡劣的影響。

前車可鑒， 如何在提高經(jīng)濟效益的同時， 確保質(zhì)量和安全，是值得我們深入探討和研究的課題。下面簡要列舉施工中使用外加劑應注意的幾個問題：相對于其他原材料而言，外加劑摻量雖然較少，但對混凝土質(zhì)量至關(guān)重要。因此，在工程應用前，應按照質(zhì)量標準、工程需要、施工條件和施工工藝等選擇合適的外加劑。再根據(jù)現(xiàn)有的標準，在使用前對外加劑要作勻質(zhì)性試驗。此外，在原材料中，水泥對外加劑的影響最大，還應注意水泥品種的選擇。水泥品種不同，將影響外加劑的使用效果一外加劑與水泥選擇好后，外加劑摻量與水泥適應性必須經(jīng)試驗論證，確定之后，應嚴格控制。一般不準兩種或兩種以上的外加劑同時摻用，除非有可靠的技術(shù)鑒定作依據(jù)。對水泥漿體的試驗，可以對水泥和外加劑之間的適應性進行初步的分析，但不能保證用同樣水泥和外加劑制備的混凝土流變性完美無缺。水泥漿體所得結(jié)果的有效性以后必須對混凝土進行試驗驗證。外加劑摻量確定之后進行混凝土試配，檢驗外加劑混凝土的性能。同時，在施工中注意，在混凝土攪拌過程中，外加劑的摻加方法對外加劑的使用效果影響較大，因此，還應通過試拌確定采用適宜的摻加方法。攪拌過程中要嚴格控制外加劑和水的用量，選用合適的摻加方法和攪拌時間，保證外加劑充分起作用。在運輸過程中還應注意保持混凝土的勻質(zhì)性，避免分層，摻緩凝型減水劑要注意初凝時間延緩，摻高效減水劑或復合劑要注意坍落度損失快等特點，做好充分的準備，以確保工程質(zhì)量。

五、結(jié)語

混凝土外加劑是一種特殊產(chǎn)品。在混凝土中通常用量很少。但作用明顯，因此產(chǎn)品質(zhì)量特別重要 不允許有任何質(zhì)量誤差，否則一旦發(fā)生混凝土工程事故，后果不堪設(shè)想。外加劑與水泥適應性的問題應該引起高度的重視。由于質(zhì)量檢驗部門對外加劑的性能檢測都是依據(jù)有關(guān)國家標準用基準水泥進行的，往往完全符合有關(guān)標準的水泥和外加劑，當在共同作為混凝土的原材料配制生產(chǎn)混凝土拌和料時就出現(xiàn)了不相適應的現(xiàn)象。工程中混凝土外加劑的使用，應通過試驗找出適宜摻量范圍，切勿盲目用超摻的方法來滿足工程對外加劑的要求。 以免因超摻造成經(jīng)濟損失。或者因超摻影響混凝土性能，從而造成質(zhì)量和安全事故。