混凝土外加劑合成技術、復配技術的工程應用
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商品混凝土、工程混凝土、預制件混凝土等，現已大量使用外加劑。怎樣經濟、高效的使用外加劑，不單是節(jié)能、低成本的經濟問題，也是一個技術問題。同時是我國外加劑今后發(fā)展的導向問題。因我國外加劑市場資源相對充沛，買方在市場中占據主導地位，外加劑的性能受買方技術要求的支配。外加劑的技術發(fā)展必然會受到影響，怎樣科學、合理的使用外加劑，使其發(fā)揮應有的作用，現對外加劑生產——工程應用，作一些淺析。
一、外加劑應用現狀，按市場使用目的來分 1、以滿足商砼運輸、泵送為目的的外加劑。 這類外加劑主要表現為摻量低(萘系減水劑及復配品)摻量在1％一1.5％(液體)左右。其特點是相對減水率較低，但緩凝保塑效果較好。購方使用這樣的外加劑一股給的水灰比都較大，或所用水泥蓄水量較低。其購價也較低。水泥用量及混凝土集料成本較高。與不摻外加劑的空白混凝土相比(同塌落度)增強不大。 2、以滿足商砼要求，有減水要求的外加劑。 這類外加劑摻量(液體)一般在2—2.5％，購方所使用的水泥蓄水量較大，或品種較多。商砼集料價位適中，可選用一部分質差價低的材料。商砼強度與空白(相同塌落度)相比有所增強。 3、以滿足市場需求，供應高強混凝土和特種混凝土為使用目的的外加劑。 這類外加劑摻量一般為2.5～3％(不含抗?jié)B、抗磨、抗凍等其它功能)，這類外加劑水灰比較低，購方對沙、石含泥量、細度、粒徑、石粉含量、吸水等都有要求。同時對外加劑的減水率和易性、泌水率、增強性、保塑性、商混外觀等有一定要求。這類外加劑具備了同強度要求下，調整、改變配合比，選擇集料的可行性。 4、以滿足特種工程需要的外加劑。 這類外加劑一般為多品種復合的外加劑或聚羧酸類減水劑，這類減水劑各項技術指標均能滿足設計施工需要，可生產高質、耐久高強的混凝土。 綜上所述，外加劑是按市場需求分類，在實際中，外加劑供應商不可能按照自己的標準來生產外加劑。滿足市場，按照市場需求生產、研究外加劑技術性能是外加劑廠的主導發(fā)展方向。 二、外加劑生產——應用中的幾個模式 1、 復配型 外加劑復配廠從合成減水劑廠及其它所需材料廠家購進原材料，進行功能性的疊加復合，加入載體后，供應給商砼站、工程使用單位。 這類廠投資少、見效快，有一定的利潤空間。在外加劑行業(yè)中占60％以上。這類廠的技術差異較大，究其原因是復配組方技術、檢驗檢測方法、商砼知識、原料采購方面的差異。
2、合成復配型 國內部分減水劑主料合成廠擁有自己的復配技術，可把自己的產品進行調整、復合，然后直供商砼站或]：程中使用。這類廠在行業(yè)中占有30％左右。技術上的差異在于合成工藝、 配方、原料及所掌握的同類產品中先進程度的工藝配方。單一產品的廠家和多品種產品廠家也有一定的差異。
3、復配使用型 這類企業(yè)大多屬于商混站自建外加劑復配廠，白配白用，可節(jié)省部分外加劑使用資金，以增強企業(yè)商砼的競爭力。經濟效益較好。也有施工單位自建外加劑廠的，目的為了節(jié)約資金和保證工程質量。這類企業(yè)由于自產白用對商砼集料相對熟悉，技術較簡單。使用中可用外加劑解決商砼配合比問題，同時也可用調整商砼配合比解決外加劑的問題。在行業(yè)中商砼站(公司)建外加劑廠(復配、合成)的不足10％。這種模式是今后發(fā)展的趨勢，也正是因此使的復配型企業(yè)經營更加困難，技術要求更高。并逐步建立自己的小型、多品種合成廠。 4、生產(合成、復配)經營、科研型 在國內有少數具有一定經濟實力、技術實力的外加劑企業(yè)，這些企業(yè)在技術上位于前沿，有開發(fā)新產品、完成特種工程所需外加劑供應的能力。是外加劑行業(yè)中新產品、新技術的代表性企業(yè)，也是我國外加劑發(fā)展方向所在。 三、混凝土外加劑的應用中的性價比 簡而言之就是以最少的價格獲得最高質量的外加劑或商砼。 性價比有廣義的性價比和狹義的性價比之分。廣義的性價比以較廣泛的范圍來綜合評定某種外加劑。如高性能混凝土所使用的高性能外加劑，價格一般都較高，單方混凝土成本也較高，但構成的建筑使用壽命則有大幅度增加。無論外加劑或商砼若按使用壽命計算，建筑成本則很低，實際上這類外加劑及商砼則單價并不高。國內重要工程建筑都以追求建筑的耐外性為目標，對外加劑質量也有嚴格要求，價位相對也較高，追求高性能外加劑，使用高性能混凝土，建設高質量工程建筑是今后的發(fā)展方向。 高性能外加劑在普通商砼中銷售也遇到了困難，市場競爭激烈，關注近期利益的現象普遍存在。生產、使用一般性能的外加劑成為了普通現象。由于外加劑材料成本、工藝等因素使減水率在14—25％以的外加劑、萘系減水劑占有主導地位。使一些高性能的外加劑少量進入這一市場。 狹義的性價比狹義的性價比分為以下幾個方面：
A、減水劑品種間的性能價格比較。如萘系、蒽系、木質素類、氨基磺酸鹽類、脂肪族及三聚氰銨類、糖密類等。 B、各成品(如緩凝減水劑、泵送劑、早強、防凍減水劑)的不同生產廠家的對比。一般按外加劑摻量乘價格進行比較(相同減水率和塌落度及保留值、強度等)。 C、摻不同外加劑生產同質量混凝土單價的比較。這種性價比以降低混凝土單方成本為目的。其中需要按外加劑性能對配合比進行調整，以取得最佳的性價比。要獲得好的性價比， 同一品種外加劑需要好的配合比，集料、拌合水，檢驗方法，生產工藝等來配合。
影響減水劑性價比發(fā)揮的因素有： (1)水泥 水泥的質量直接關系到外加劑的減水率、保塑性。同一外加劑，使用不同品牌的水泥在同配合比下會有很大差異。這種差異在于：水泥配料、工藝等因素，影響因素的有水泥生產時的助磨劑品種，特別是以提高水泥近期強度為目的的超早強型助磨劑。水泥存放期和溫度也是影響外加劑發(fā)揮作用的重要因素。實證明近期(1—3天)、高溫(50—80℃)水泥使用泵送
劑時達到正常狀態(tài)時的技術指標要增加25—30％的摻量。
(2)拌和水，檢驗用水 能影響到減水劑及混凝土性能的還有水，其中水溫是一個原因，在南方地區(qū)暑季施工時問題較突出。溫度較高的水使混凝土水化加快，外加劑有效成份迅速衰減。表現為減水率低，塌落度損失快。水處理劑也是影響外加劑的重要原因，有的水在使用時要加入一些處理劑(如自來水)其中酸性水處理劑在自來水中用量很少，但對外加劑影響很大。了解水源水處理時使用的成份對提高外加劑使用質量有很大幫助。同時水的成份，特別是地下水，水質對外加劑發(fā)揮好的性能有一定影響。 (3)沙石及其它物料 沙石的一些常規(guī)技術要求指標對外加劑和混凝土都有一定的影響，在此不再重述。 (4)外加劑的配伍。 外加劑的組配生產要按各地實際情況進行，有針對性的進行科學組織，不能用“萘系減水劑+水+葡萄糖酸鈉+引氣劑”這種方法統吃天下。不合理的配方也是外加劑性價比低的一個因素。 四、外加劑應用中的技術 外加劑對水泥的適應性。 外加劑對水泥適應性的標準從水泥凈漿流動度上看在規(guī)定摻量范圍內，同一外加劑對多個水泥品種凈漿流動度相差在20—30 mm范圍內為適應。如果說對某水泥相差較大表示對該水泥適應性較差。但混凝土試驗較好，表示該減水劑適應性方面存在著一些差距，有減水組份或緩凝組份，沒能發(fā)揮全部作用的現象。需進行復配技術的調整，也有的減水劑水泥凈漿表現較好，一般為W／C=0.29流動度在220以上。但混凝土試驗效果差，表現為初始塌落度低。原因有：A減水組份量不夠；B緩凝組份量不足；C混凝土試驗加水，加外加劑方法不對；D混凝土試驗量不足，攪拌機內水泥垢吸水，攪拌時間過長等；E也有配合比集料問題如含泥、含石粉量大，風化裂紋沙、沙率大、石子級配和形狀等因素；F水泥畜水量、溫度出廠時間，拌合水等等。 調整外加劑與水泥適應性，發(fā)揮最大減水率是外加劑應用中的首要問題。 塌落度損失與控制 塌落度損失是指初拌混凝土，初始在200mm以上，1小時后在160—180mm左右范圍內的技術調整。 與塌落度損失有關的因素有：初始塌落度值。一般來講初始塌落度值(擴展度)越大，經時損失越小，初始值越小，損失越大。也越難控制。原因在于水泥、摻合料、沙、石等有個水系(含外加劑)的物理擴散，吸收的過程。也就是膠凝材料的濕潤過程。這一過程一般從水和外加劑拌和后2—3分鐘開始，20分鐘左右逐步減小。在水泥凈漿試驗中或混凝土試驗中一種外加劑的最大減水率往往表現在3分鐘左右過后而減小。但也有的外加劑和水泥品種不會發(fā)生這一現象。 控制塌落度損失首先對外加劑而言要有足夠的減水率對水泥要適應；混凝土中各集料要符合要求，水灰比一定要合理， 初始塌落度值，擴展度一定要在合理范圍內。 舉例：某混凝土配合比要求初始要求120mm，一小時后要100mm，這樣對外加劑及配合比設計起來很難。因為按現有混凝土檢測表準在初始120mm時，這樣的用水量很低，加上外加劑的作用則用水量更少，不可克服的濕潤現象(水系擴散)很快會使水份吸收。很難達到設計要求。如果我們把這一要求設計為空白基準混凝土(不加外加劑)的技術要求，我們通過外加劑就能完成滿足這一技術要求。但要指出的是與基準混凝土相比，加入外加劑后初始塌落會增大。 如果我們想通過水灰比控制某項技術指標，換一種做法則更具有技術實施的靈活性，在水灰比、配合比不變的條件下，一小時后要塌落度80mm，初始塌落度可提高，那么就易做到了。 外加劑使用的組方 隨著外加劑，混凝土技術的不斷發(fā)展外加劑的組份也越來越復雜，和以前的外加劑相比，性價比越來越高。 外加劑在現代生產中采用多組份的原則。 A、減水組份多元化 減水組份的組織一般在2種以上的減水材料，有的泵送劑采用三元、四元復配技術，各種減水劑用量的合理組配，是按單一減水組份對某水泥的適應性而定的。同時還需對復合后效果進行檢驗、分析。各組份疊加有著一套試驗方法，選擇外加 劑品種，合理配量是組織減水組份的原則。 在實踐中我們發(fā)現同一品種外加劑不同生產廠家的產品對某水泥而言有優(yōu)劣之分。確定一個減水劑品種需從三方面衡量：一、單質減水率，二、復合減水率，三、復合保塑性及增強性。外加劑減水組份復配是一項簡單、繁重的系列試驗。 B、緩凝組份多元化 由于現代大規(guī)模的建設生產，水泥所需的優(yōu)質礦材越來越少，水泥企業(yè)為了滿足市場需求，不斷進行技術的研發(fā)，使用部分代用材料，這樣外加劑面對的情況越來越復雜，選用適當的減水組份，配合好緩凝組份才能使外加劑發(fā)揮更大的減水效果。從緩凝材料上可進行多品種的組合，可選堿性無機鹽與酸性無機鹽的組織，也可選用有機、無機物的組合。優(yōu)良的緩凝組份是保證外加劑優(yōu)良性能的重要組份，在這方面一些企業(yè)根據地方性水泥的特性、研究和開發(fā)了各種保塑劑，促使外加劑能充分發(fā)揮作用，這類保塑劑所用材料一般為較少用到品種、摻量很小、超越摻量起不到應有的作用，把幾種摻量小，品種較多的緩凝組份組織在一起稱為保塑劑。 緩凝組份使用得當能大幅度提高減水組份的減水率，從結構上講，緩凝組份的分子型式與減水組份的分子形式結合在一起，會產生較復雜的新的分子結合物。使減水機理發(fā)生變化提高了減水效果。由現在的功能性疊加到今后的常溫化學反應，制造使用新品種是今后的方向。 C、引氣組份多元化 引氣組份單一是目前一部分減水劑的基本結構，在引氣組份中，有部分產品具有加強減水組份增水基的功能，同時也有加強親水基功能的品種，通過試驗，采用多組份引氣劑發(fā)揮其增加減水，提高保塑性，提高混凝土流動性，抗凍融性、抗?jié)B性是引氣組份組織的關鍵所在。 總上所述外加劑從合成到工程應用是一項系統工程，不是幾篇文章可說的清的，本文對其中幾個環(huán)節(jié)作了初略的論述。認知、觀點正確與否請給予指正。 |
| 原作者： 聯友混凝土外加劑技術服務公司 趙大志 |
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