預(yù)拌商品混凝土摻用外加劑要特別重視其適應(yīng)性
2006-08-31 00:00
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外加劑應(yīng)用規(guī)程的實(shí)施己經(jīng)多年，對(duì)于預(yù)拌商品砼外加劑的適應(yīng)性問(wèn)題在專業(yè)期刊上有一些論述。其適應(yīng)性通常是指在砼拌制過(guò)程中水泥與外加劑產(chǎn)生的不良反應(yīng)，造成生產(chǎn)的砼工作性和其他性能出現(xiàn)問(wèn)題的現(xiàn)象。這個(gè)不良現(xiàn)象從外加劑開始在砼生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)就出現(xiàn)了，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外專業(yè)技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行了許多研究，但由于原因復(fù)雜未得到統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，仍無(wú)一個(gè)滿意的結(jié)果。
外加劑適應(yīng)性問(wèn)題在預(yù)拌商品砼生產(chǎn)中經(jīng)常困擾現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員，因?yàn)樯唐讽胖惺褂猛饧觿┑牧肯鄬?duì)較大，對(duì)砼的工作性能要求高，尤其是為滿足某些性能需求如高溫、泵送距離長(zhǎng)需要同時(shí)復(fù)合使用外加劑和摻合料，這就使得預(yù)拌砼生產(chǎn)中外加劑的適應(yīng)性問(wèn)題更加突出。商品砼外加劑適應(yīng)性不良主要表現(xiàn)形式為：初始砼的和易性、流動(dòng)性差，不能滿足泵送需要；砼塌落度經(jīng)時(shí)損失大，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后不能用泵輸送；氣溫較高時(shí)砼產(chǎn)生假凝或過(guò)度緩凝等。產(chǎn)生的這些問(wèn)題造成不能順利泵送施工，砼在罐車中不能正常排放，堵管堵泵，砼在罐車中凝塊報(bào)廢，若澆筑后出現(xiàn)假凝、延時(shí)凝結(jié)造成砼出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重的對(duì)已澆筑的砼拆除重新施工，造成的損失和工期拖延是很嚴(yán)重的?，F(xiàn)就預(yù)拌砼生產(chǎn)中外加劑適應(yīng)性問(wèn)題產(chǎn)生的原因作一般性探討，其處理方法在應(yīng)用時(shí)參考。
1 水泥同外加劑的適應(yīng)性
預(yù)拌商品砼出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問(wèn)題時(shí)，首先要考慮水泥同外加劑的適應(yīng)性問(wèn)題，通常情況下不同品種水泥對(duì)同一種外加劑的適應(yīng)性是存在差異的，這就決定了用同一種泵送劑有時(shí)無(wú)法使不同品種水泥配制的砼順利泵送，預(yù)拌商品砼生產(chǎn)中水泥與外加劑的適應(yīng)性也就是水泥與泵送劑的高效減水劑成分的相容性。水泥中的各種熟料成分對(duì)高效減水劑有不同的吸附能力，C3S或C3A具有較強(qiáng)的吸附能力，所以砼要得到相同的和易性，C3S或C3A含量高的水泥需要摻入更多的高效減水劑。
這就是為什么在預(yù)拌商品砼生產(chǎn)中使用早強(qiáng)水泥容易出現(xiàn)外加劑不適應(yīng)問(wèn)題的主要原因，因?yàn)橐话阍鐝?qiáng)水泥的C3A含量最高。目前使用的泵送劑多采用萘系高效減水劑作為減水組分，萘系高效減水劑存在塌落度損失過(guò)大的缺陷，這是因?yàn)樗囝w粒被減水劑分散之后，在很大程度上加快了C3A的水化，在水泥顆粒表面形成一層水化物，將高效減水劑分子包圍住使靜電斥力減弱，已被分散的水泥顆粒又重新聚集的原故。所以要求預(yù)拌商品砼時(shí)先拌合1min～2min后再加入泵送劑拌合，使C3A先反應(yīng)損失一部分，然后減水劑開始進(jìn)行分散作用，這樣攪拌會(huì)使減水效果好一些，塌落度損失也會(huì)減少。萘系減水劑與水泥的相容性的另一個(gè)問(wèn)題是在用于含堿量較高的水泥時(shí)會(huì)使減水效果下降。
預(yù)拌商品砼發(fā)生水泥與外加劑適應(yīng)性不良反應(yīng)時(shí)，有效的處理方法是更換水泥品種或重新選擇泵送劑，但在工程實(shí)際施工過(guò)程中因多種原因很難做到更換水泥或泵送劑。這時(shí)可采用在原來(lái)泵送劑的基礎(chǔ)上摻加適量高效減水劑的措施，這樣能使砼初始塌落度有所提高以達(dá)到泵送需要。塌落度的提高是經(jīng)時(shí)損失相對(duì)較小，假如塌落度損失仍然較快，要經(jīng)試驗(yàn)復(fù)合采用幾種緩凝、保塑組分達(dá)到保持塌落度損失過(guò)快的目的，對(duì)水泥品種儲(chǔ)備量小更換過(guò)快或使用早強(qiáng)水泥的預(yù)拌商品砼站更要注意水泥與外加劑的適用性問(wèn)題，每次需要變換水泥品種時(shí)都要提前作試驗(yàn)，以免隨意性使用發(fā)生質(zhì)量事故。
2 外加劑與摻合料的適應(yīng)性
預(yù)拌商品砼在生產(chǎn)中要摻加一些摻合料，如礦渣、粉煤灰、沸石粉、硅灰等礦物摻合料，這些摻合料也會(huì)產(chǎn)生外加劑的適應(yīng)性問(wèn)題。主要原因是摻合料的化學(xué)成分比較復(fù)雜，活性成份也不同，與摻人的外加劑的化學(xué)成分會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜反應(yīng)，從而出現(xiàn)與外加劑的適應(yīng)性不良，表現(xiàn)在塌落度經(jīng)時(shí)損失大。例如粉煤灰含碳量高時(shí)，會(huì)由于碳吸附較多減水劑使塌落度下降；粉煤灰、沸石粉需水量過(guò)大時(shí)也會(huì)促使塌落度下降；摻硅灰的砼變粘流動(dòng)性差，而砼渣相對(duì)外加劑的適應(yīng)性略好。摻合料與外加劑的適應(yīng)性問(wèn)題有時(shí)也出現(xiàn)在水泥中所摻加的摻合料上，如水泥中摻人石膏調(diào)節(jié)凝結(jié)，但石膏與外加劑之間有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng)，摻加硬石膏的水泥與外加劑作用后會(huì)發(fā)生速凝。
發(fā)生摻合料與外加劑適應(yīng)性不良時(shí)，通常要進(jìn)行試驗(yàn)重新選擇更適合的摻合料。但還可以在泵送劑摻人的情況下再摻一定量的高效減水劑，也可解決這個(gè)問(wèn)題。但如果是水泥中摻合料與外加劑出現(xiàn)不相容，則要考慮更換外加劑的品種或調(diào)整泵送劑的摻量。
3 復(fù)合多種外加劑的適應(yīng)性
預(yù)拌商品砼要根據(jù)砼的需要同時(shí)摻用幾種外加劑，如為提高砼的早期強(qiáng)度摻用早強(qiáng)劑；為提高砼的抗?jié)B透摻人膨脹劑；為防止凍害而摻人防凍劑等。這種情況下會(huì)產(chǎn)生外加劑的適應(yīng)性問(wèn)題，因?yàn)樵诙喾N外加劑復(fù)合使用時(shí)砼拌合料中有多種化學(xué)成分，這些化學(xué)成分之間以及同水泥水化反應(yīng)時(shí)可能出現(xiàn)的相互反應(yīng)變得十分復(fù)雜，難以人為的進(jìn)行控制，出現(xiàn)適應(yīng)性不相容的可能性會(huì)增大。其后果是砼出現(xiàn)假凝、速凝、甚至延時(shí)不凝的現(xiàn)象。處理的方法是要盡量采用同一廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，防止和減輕不同外加劑的相互排斥及某些成分的干擾疊加，從而產(chǎn)生相反的不良作用，會(huì)進(jìn)一步造成砼工作性不能滿足泵送的要求，產(chǎn)生更大的危害的是若摻用多種外加劑不當(dāng)可能造成砼耐久性的下降，產(chǎn)生強(qiáng)度及其他潛在質(zhì)量隱患問(wèn)題。如果不能采用同一外加劑生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，必須提前進(jìn)行與外加劑相容性的試配，同時(shí)請(qǐng)相關(guān)人員對(duì)外加劑在復(fù)合使用后，對(duì)砼強(qiáng)度及耐久性所造成的影響進(jìn)行評(píng)估。
4 砼施工后出現(xiàn)的不相容性
預(yù)拌商品進(jìn)到施工現(xiàn)場(chǎng)的距離都較遠(yuǎn)，在塌落度還未出現(xiàn)明顯損失時(shí)砼已在模板內(nèi)澆筑完，但在澆筑一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生外加劑相容性不良的問(wèn)題。一般表現(xiàn)為砼的急速凝結(jié)或過(guò)度緩凝，急速凝結(jié)或過(guò)度緩凝都會(huì)造成較大的危害性。急速假凝會(huì)造成砼的開裂，出現(xiàn)硬槎（殼）難以同新砼接槎，過(guò)度緩凝會(huì)造成砼的強(qiáng)度大輻度降低。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)要請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員針對(duì)水泥品種、各種外加劑組成成分、摻人摻合料進(jìn)行綜合分析，如果認(rèn)為會(huì)產(chǎn)生對(duì)砼強(qiáng)度及耐久性有較大影響時(shí)，則必須對(duì)所澆砼全部拆除，重新綁扎鋼筋澆筑新拌砼；如果確定對(duì)砼強(qiáng)度及耐久性不會(huì)產(chǎn)生影響，則要通過(guò)快速養(yǎng)護(hù)的砼試件經(jīng)試驗(yàn)室試壓砼的實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)，同設(shè)計(jì)要求比較，如強(qiáng)度可以滿足正常使用則不與處理，否則必須拆除重新施工。
5 外加劑同泵送劑的適應(yīng)性
預(yù)拌商品砼主要采用的外加劑是泵送劑，泵送劑廠家生產(chǎn)的泵送劑要充分注意與其他外加劑的（適應(yīng)性）相容性問(wèn)題。比如泵送劑的主要成分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)常是造成外加劑不相容問(wèn)題的重要因素。至于砼中硫酸鹽或SO3對(duì)外加劑相容性的影響問(wèn)題也有不同的觀點(diǎn)，并未形成統(tǒng)一的看法。有的認(rèn)為對(duì)塌落度不會(huì)產(chǎn)生影響，可能有利于增大塌落度，有的會(huì)使塌落度損失加快。因?yàn)轫胖辛蛩猁}的來(lái)源比較復(fù)雜，例如水泥中的石膏、外加劑中的Na2 SO4 等，且硫酸鹽的存在形式不同，所起的作用因水泥品種不同也有差別，不能用一固定的方式表述。經(jīng)試驗(yàn)硫酸鹽含量對(duì)水泥粘度的影響，摻硫酸鹽時(shí)c，A與C AF吸附的高效減水劑減少，增加了硅酸鹽的吸附數(shù)量，提高硅酸鹽的分散性降低水泥的粘度，而增加了水泥漿的流動(dòng)性；而硫酸鹽過(guò)量會(huì)壓縮雙電層降低Zeta電位，使水泥漿的粘度增大。另外對(duì)Na2SO4 摻量在萘系高效減水劑水泥砂漿流動(dòng)性的變化形式，當(dāng)水溶性堿含量約為0．5%時(shí)，摻萘系高效減水劑的水泥砂漿流動(dòng)性最大，增加或減少堿含量都將降低水泥的流動(dòng)性。
從這些試驗(yàn)中可以得出，摻人較多的硫酸鹽時(shí)，在初期由于有較多的游離堿（Na2O）而形成的大量AFt晶體，對(duì)水泥顆粒包裹效果變差，且包裹層容易損壞，漿體中CaSO4 濃度很低，水泥礦粒水化凝結(jié)加快，這樣就會(huì)造成塌落度損失過(guò)大或形成速凝。但現(xiàn)場(chǎng)會(huì)遇到Na 2SO4 量不大也會(huì)出現(xiàn)的同樣問(wèn)題，如有時(shí)用低濃型高效減水劑配制泵送砼產(chǎn)生坍落度損失較快的問(wèn)題，在水灰比不變時(shí)只將泵送劑中的減水劑由低濃度換成高濃度，此問(wèn)題即可解決。事實(shí)上這樣處理并不是由于高濃度與低濃度減水劑有效成分差異引起的，而是高效減水劑中的Na2 SO4 的作用引起的，至于減水劑中Na 2SO4 有時(shí)也會(huì)引起外加劑的相容性問(wèn)題，還要更進(jìn)一步的在試驗(yàn)中解決。
常用泵送劑中的保塑緩凝成分是用兩種以上化學(xué)品復(fù)合配制的，其成分的合理比例非常重要，有時(shí)兩種緩凝成分復(fù)合后會(huì)加強(qiáng)緩凝作用，但另外兩種緩凝劑成分復(fù)合后就可能出現(xiàn)促凝，即使是兩種原來(lái)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會(huì)產(chǎn)生相反作用。還存在不同的緩凝成分對(duì)不同的水泥產(chǎn)生作用也不同，因此，泵送劑的生產(chǎn)也需要特別重視外加劑的相容性問(wèn)題；一個(gè)是注意原材料的匹配，另一個(gè)是盡可能地多做與不同水泥品種的相容性試驗(yàn)，以確保外加劑在建筑市場(chǎng)的使用能保證同砼的相容性更好。預(yù)拌商品砼生產(chǎn)中無(wú)論如何避免不了遇到使用外加劑的問(wèn)題，當(dāng)發(fā)生問(wèn)題時(shí)要從水泥品種、摻合料成分、外加劑組分以及配合比幾個(gè)方面人手，采取切實(shí)有效的措施，使預(yù)拌商品砼的生產(chǎn)能達(dá)到滿足建筑結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)度的需要。 |
| 原作者： 劉旭升 王宗昌 |
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