商品混凝土生產(chǎn)中外加劑適應(yīng)性問題

　　外加劑適應(yīng)性問題（不包含使用不滿足相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的外加劑、水泥所引起的問題） 通常是指在混凝土生產(chǎn)過程中水泥與外加劑出現(xiàn)不良反應(yīng)，造成拌合后的混凝土工作性和其他性能出現(xiàn)問題的現(xiàn)象。這個問題從外加劑開始在混凝土生產(chǎn)中應(yīng)用就出現(xiàn)了，多年以來世界各國學(xué)者、專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行了許多研究工作，但由于其原因過于復(fù)雜，始終未形成統(tǒng)一認(rèn)識，至今仍處于一事一議的狀態(tài)。外加劑適應(yīng)性問題在商混生產(chǎn)中也是經(jīng)常困擾工程技術(shù)人員的問題，因?yàn)樯袒熘惺褂猛饧觿┑牧肯鄬^大，對混凝土的工作性要求較高，尤其是為滿足某些性能需求而需要同時復(fù)合使用多種外加劑和摻合料，這就使商混生產(chǎn)中的外加劑適應(yīng)性問題更加復(fù)雜。商混中外加劑適應(yīng)性不良表現(xiàn)為以下幾個方面：初始混凝土的和易性、流動性差，不能滿足泵送要求，混凝土坍落度經(jīng)時損失大，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后難以泵送；混凝土出現(xiàn)假凝或過度緩凝。這些問題造成混凝土不能順利泵送施工，混凝土不能從罐車中正常排放、堵泵、堵管，混凝土在罐車假凝造成報(bào)廢，澆注后假凝、過度緩凝使混凝土出現(xiàn)質(zhì)量問題，甚至要將已澆注的混凝土拆除重新施工給商混企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失，并因工期延誤帶來其它方面損失。本文對商混生產(chǎn)中外加劑適應(yīng)性問題出現(xiàn)的原因做了一些初步探討，提出了一些解決方案供廣大工程技術(shù)人員在商混生產(chǎn)中參考。

　　水泥與外加劑適應(yīng)性問題

　　在商混中出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問題首先要從水泥與外加劑的適應(yīng)性方面考慮，通常不同品種水泥對同一種外加劑的適應(yīng)性是有較大差異的，這就決定了用同一種泵送劑有時無法使不同品種水泥配制的商混順利泵送，商混生產(chǎn)中水泥與外加劑的適應(yīng)性主要是水泥與泵送劑中的高效減水劑成分的相容性如何，水泥的各種熟料成分對高效減水劑有不同的吸附能力，C3A 或C3S 具有較高的吸附能力，所以混凝土要得到相同的和易性，C3A 或C3 S 含量高的水泥需要摻加更多的高效減水劑 。這就是為什么在商混生產(chǎn)中使用早強(qiáng)水泥容易出現(xiàn)外加劑不適應(yīng)問題的原因，因?yàn)橐话阍鐝?qiáng)水泥的C3A含量較高?，F(xiàn)在泵送劑一般采用萘系高效減水劑作為減水組分，萘系高效減水劑存在坍落度損失大的缺陷，這是由于水泥顆粒被減水劑分散之后，一定程度上加快了C3A 水化，在水泥顆粒表面形成一層水化物，將高效減水劑分子包裹，使靜電斥力減弱，已被分散的水泥顆粒又重新聚集的原因。

　　所以一般建議商混先拌合1～2min 后再加入泵送劑，使C3A先反應(yīng)掉一部分，然后減水劑開始起分散作用，這樣減水效果較好，坍落度損失也較小。萘系減水劑與水泥相易性的另一問題是在用于含堿量較高的水泥時會使減水效果下降。

　　商混中出現(xiàn)水泥與外加劑適應(yīng)性不良時，根本的解決方法是更換水泥品種或更換泵送劑品種，但在工程實(shí)際中由于經(jīng)濟(jì)等各種原因，通常是無法這樣做的。這時可以采用在原來泵送劑基礎(chǔ)上摻加適量高效減水劑的方法，這樣能使混凝土初始坍落度提高，滿足泵送需求，并且初始坍落度高，一般坍落度經(jīng)時損失相對也較小，如果坍落度損失依然過快，可以經(jīng)試驗(yàn)復(fù)合采用多種緩凝，保塑組份達(dá)到保持坍落度的目的，對頻繁更換水泥品種或使用早強(qiáng)水泥的商混企業(yè)特別要注意水泥與外加劑適應(yīng)性問題，每次更換水泥都要預(yù)先做試驗(yàn)，以免貿(mào)然使用出現(xiàn)質(zhì)量問題。

　　摻合料與外加劑適應(yīng)性問題

　　商混生產(chǎn)中經(jīng)常要摻加一些摻合料，如粉煤灰、礦渣、沸石粉、硅灰等礦物摻合料，這些摻合料有時會出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問題，原因是摻合料的化學(xué)成份復(fù)雜，活性不同，與外加劑中的化學(xué)成分可能出現(xiàn)復(fù)雜反應(yīng)，從而出現(xiàn)與外加劑適應(yīng)性不良，表現(xiàn)為初始坍落度低或坍落度經(jīng)時損失大。比如粉煤灰含碳量高時，會由于碳吸附較多減水劑使坍落度下降；粉煤灰、沸石粉需水量過高時也造成坍落度下降；摻硅灰的混凝土變粘流動性差，礦渣相對外加劑適應(yīng)性稍好。摻合料與外加劑的適應(yīng)性問題有時也出現(xiàn)在水泥中所摻加的摻合料上，如水泥中摻加石膏用于調(diào)凝，但石膏與外加劑之間有時會出現(xiàn)不良反應(yīng)，摻加硬石膏的水泥與外加劑作用后甚至?xí)霈F(xiàn)速凝。

　　出現(xiàn)摻合料與外加劑適應(yīng)性不好時，通常是在試驗(yàn)基礎(chǔ)上改摻更合適的摻合料，但也可在泵送劑基礎(chǔ)上再摻加一定量高效減水劑，一般也能解決這個問題。但如果是水泥中摻合料與外加劑出現(xiàn)問題，則要考慮更換外加劑品種或?qū)Ρ盟蛣┲械哪承┏煞诌M(jìn)行調(diào)整。

　　多種外加劑復(fù)合使用

　　商混生產(chǎn)中有時根據(jù)混凝土性能要求要同時復(fù)合使用除泵送劑以外的其它類型外加劑，如為提高早期強(qiáng)度加早強(qiáng)劑，為提高抗?jié)B性能加膨脹劑，為防凍害加防凍劑等，這種情況下經(jīng)常會出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問題。因?yàn)樵诙喾N外加劑復(fù)合使用時混凝土拌合物中存在多種化學(xué)組分，這些化學(xué)成分之間以及它們與水泥水化反應(yīng)之間可能出現(xiàn)的相互反應(yīng)變得非常復(fù)雜，甚至難以控制，出現(xiàn)適應(yīng)性不良的可能性增大。后果是混凝土出現(xiàn)假凝、速凝，或者過度緩凝甚至長時間不凝。

　　解決的方法是盡量采用同一外加劑廠家的產(chǎn)品，防止各種不同外加劑的相互干擾和外加劑中某些成分的不合理的重復(fù)疊加，從而起到相反作用，使混凝土工作性難以滿足泵送需求，更加危險(xiǎn)的是如不當(dāng)復(fù)合使用多種外加劑可能造成混凝土耐久性下降、強(qiáng)度下降等其他質(zhì)量問題。如果不是采用同一外加劑廠家的產(chǎn)品，需要預(yù)先進(jìn)行外加劑匹配試驗(yàn)，同時請專家針對這些外加劑復(fù)合后對混凝土耐久性的影響進(jìn)行判斷，確有疑問時應(yīng)該弄清每種外加劑的組成成份，經(jīng)過專家研究，不會造成不良影響時方可使用。

　　商混澆注后出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問題

　　有時由于運(yùn)輸距離較近，商混攪拌后坍落度還未明顯損失時混凝土已經(jīng)澆注完畢，澆注一段時間后出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問題，表現(xiàn)為混凝土假凝或過度緩凝，假凝和過度緩凝都是有可能造成較大危害的。假凝可能造成混凝土開裂，出現(xiàn)硬殼難以接茬；過度緩凝可能造成混凝土強(qiáng)度下降。出現(xiàn)這種問題時首先請專業(yè)技術(shù)人員針對水泥品種、各種外加劑組成成份、各種摻合料進(jìn)行綜合分析，以確定混凝土的各項(xiàng)耐久性能是否受到影響，如果確定耐久性能受到較大不良影響，則這些混凝土就要拆除重新澆注；如認(rèn)為對耐久性能沒有不良影響，則應(yīng)通過快速養(yǎng)護(hù)試件確定混凝土強(qiáng)度等級是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，如強(qiáng)度滿足要求，可以正常使用，如果強(qiáng)度不能滿足設(shè)計(jì)要求，則要拆除重新施工。

　　泵送劑生產(chǎn)與外加劑適應(yīng)性問題

　　商混中使用的外加劑主要是泵送劑，泵送劑廠家在生產(chǎn)時也要充分重視外加劑適應(yīng)性問題。比如泵送劑的主要成份高效減水劑多為萘系高效減水劑，在低濃型萘系高效減水劑中含有20 %左右的Na2 SO4 ,而硫酸鹽經(jīng)常是造成外加劑適應(yīng)性問題的一個重要因素。關(guān)于混凝土中硫酸鹽或SO3 對外加劑適應(yīng)性影響問題各種學(xué)術(shù)觀點(diǎn)很多，尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識，有時對坍落度沒有影響，有時有利于增大坍落度，有時又會使坍落度損失加快。因?yàn)榛炷林辛蛩猁}來源復(fù)雜，比如水泥中的石膏、外加劑中的Na2 SO4 等等，硫酸鹽的存在形式也不同，所起作用也因?yàn)樵诓煌嗥贩N不同條件下有所不同，所以也難以用一種方式描述。比如Nava 等人試驗(yàn)了硫酸鹽量對水泥漿粘度的影響，摻硫酸鹽時，C3A 與C4AF 吸附高效減水劑減少，增加了硅酸鹽的吸附量，硅酸鹽相的分散性增加，降低了水泥的粘度，水泥漿流動性增加，但硫酸鹽過量，會壓縮雙電層，降低Zeta 電位，使水泥漿粘度增加。Fuji 測定了Na2 SO4 摻量對萘系高效減水劑水泥砂漿流動性的變化形式是當(dāng)水溶性堿含量（eq·Na2O） 約為0.5 %時，摻萘系高效減水劑的水泥砂漿流動性最大，增加或減少堿含量都將降低水泥砂漿的流動性〔1〕。綜合以上兩種試驗(yàn)，筆者比較贊同以下觀點(diǎn)，摻入過量硫酸鈉時，初期由于有較多游離堿（Na2O）而形成的大量AFt 晶體，對水泥礦物包裹作用變差，包裹層容易破裂，漿體中CaSO4 濃度顯得不足，水泥顆粒水化硬化加快〔3〕，這樣就可能造成坍落度經(jīng)時損失大或出現(xiàn)假凝。但是也經(jīng)常遇到Na2 SO4 量不太大時出現(xiàn)問題，比如有時用低濃型高效減水劑配制泵送劑出現(xiàn)商混坍落度低，坍落度損失快，在配合比不變的情況下，只將泵送劑中的減水劑由低濃型換成高濃型，問題就得到解決。作者認(rèn)為這并不是由于高濃型與低濃型減水劑有效成分的差異引起的，而是高效減水劑中的Na2 SO4 的作用引起的，但至于Na2SO4 為什么有時會引起外加劑適應(yīng)性問題，現(xiàn)在還無法給出一個令人信服的解釋，是一個還需要深入研究的問題。作者考慮是不是Na2 SO4在某種條件下對減水劑有一種吸附作用，使減水劑的分散作用被削弱，這種推測供大家探討。

　　泵送劑的保塑緩凝成分通常是用兩種或多種化學(xué)成分復(fù)合搭配，這些成分的合理搭配也非常重要，有時兩種緩凝成份復(fù)合后會加強(qiáng)緩凝作用，但另外兩種緩凝成分復(fù)合就可能出現(xiàn)促凝，即使是兩種原來復(fù)合后加強(qiáng)緩凝作用的緩凝成分由于量的不同也可能出現(xiàn)相反作用。還有不同的緩凝成分對不同的水泥作用也不同，因此泵送劑廠家也需要特別注意外加劑適應(yīng)性問題，一個是注意原料匹配問題，一個是盡可能多地做與不同水泥的適應(yīng)性試驗(yàn)，以確保外加劑推向市場時盡可能降低出現(xiàn)適應(yīng)性問題的幾率。

　　經(jīng)驗(yàn)表明商混企業(yè)要注意保持水泥品種和外加劑品牌的相對穩(wěn)定，不要頻繁更換以免出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問題，在使用早強(qiáng)水泥時尤其要注意外加劑適應(yīng)性問題，早強(qiáng)水泥一般因?yàn)楹休^多的C3A 或C3S ,相對容易產(chǎn)生外加劑適應(yīng)性問題，在需要多種外加劑復(fù)合使用時，一定要預(yù)先做外加劑適應(yīng)性試驗(yàn)。要避免使用質(zhì)量不穩(wěn)定的小水泥廠的水泥，要使用產(chǎn)品質(zhì)量好、信譽(yù)程度高的外加劑廠家的外加劑，防止因水泥或外加劑質(zhì)量不穩(wěn)定而出現(xiàn)適應(yīng)性問題。商混生產(chǎn)中無論怎樣避免都可能遇到外加劑適應(yīng)性問題，出現(xiàn)問題時從上面闡述的幾個方面著手一般都可得到解決，使損失降到最低限度。歸納起來就是外加劑適應(yīng)性問題要從水泥品種、摻合料成分、外加劑組成成分以及配合比幾個方面著手，采取合理的措施，確保商混生產(chǎn)順利進(jìn)行，避免因外加劑適應(yīng)性問題給商混企業(yè)帶來不必要損失。