商品混凝土及泵送劑技術(shù)要點

　　商品混凝土一般為流態(tài)且可泵送的混凝土?；炷恋牧髯冃阅芤话阋怨ぷ鞫葋砭C合評判，工作度是混凝土拌和物的粘性，流動性和穩(wěn)定性的綜合表現(xiàn)。在現(xiàn)場和實驗室中常以坍落度和擴展度的大小表示，并考察是否離析或泌水等。本文著重探討影響混凝土工作度和坍落度經(jīng)時損失的各種因素及控制方法。

　　1　商品混凝土的配制及常見問題

　　攪拌站作為商品混凝土的生產(chǎn)者，一般要求所生產(chǎn)的混凝土坍落度大，工作性能和泵送性能良好，而且混凝土的坍落度經(jīng)時損失小，同時具備良好的初期強度和后期強度。以期達到改善混凝土的施工性能和質(zhì)量、加快施工速度、節(jié)省能耗、經(jīng)濟等的使用目的。

　　1.1　商品混凝土的配制技術(shù)

　　商品混凝土的配制技術(shù)關(guān)鍵是在用水量基本不變的情況下，摻加混凝土外加劑等使新拌混凝土獲得大的流動性，以滿足施工工藝的要求。

　　1.1.1　原材料的選用

　　根據(jù)所配制混凝土的要求選擇合適的水泥、砂、石等原材料。其中水泥宜選用SO3和C3A配合合理、含堿量低的水泥。石子的粒徑和種類根據(jù)配制混凝土的強度等級、泵管尺寸等選用。砂子的選用對商品混凝土的工作性能影響較大，當配制混凝土強度等級較低，石子級配或粒型不理想時宜適當調(diào)高砂率，增大砂子用量，防止離析和泌水，改善混凝土的粘聚性，保持良好的泵送性能。適宜的摻合料，在配制高強混凝土和低強混凝土?xí)r尤為有效?？纱蟠蟾纳苹炷恋墓ぷ餍阅?，而且比較經(jīng)濟。

　　1.1.2　配合比設(shè)計及調(diào)整

　　適宜的配合比是商品混凝土獲得良好性能和經(jīng)濟性的重要手段。根據(jù)強度和施工要求、原材料情況，選用適當?shù)乃嗥贩N和用量、砂率、用水量以及合適的外加劑和摻合料，經(jīng)試拌后進行相應(yīng)的調(diào)整，可獲得工作性能優(yōu)良、強度及耐久性良好的混凝土。

　　1.1.3　外加劑的選用原則

　　外加劑作為混凝土的第5種組分，已是商品混凝土中不可缺少的一部分。選用商品混凝土外加劑以其減水率、保水性和保塑性為主要指標。在不增加用水量的前提下，使商品混凝土具有大坍落度、不離析、不泌水，坍落度經(jīng)時損失小等性能的外加劑是優(yōu)選產(chǎn)品。

　　1.2　商品混凝土常見問題

　　商品混凝土生產(chǎn)及施工中常遇到的問題主要有：

　　(1)離析、泌水，工作性不好。

　　(2)異常凝結(jié)，水泥與外加劑適應(yīng)性不良。

　　(3)混凝土坍落度損失大，不能滿足攪拌站及泵送需要。

　　(4)泵壓過高或堵塞泵管。

　　(5)早期強度過低或后期強度不足。

　　這些問題無疑是混凝土工作性能不良和選材問題的綜合表現(xiàn)，尤其是坍落度損失問題更為常見。解決這些問題，除了控制好原材料質(zhì)量、調(diào)整好配合比外，外加劑和摻合料是主要原因。[Page]

　　2　工作度、坍落度經(jīng)時變化及其影響因素

　　目前，反映流態(tài)混凝土工作性能的具體指標大多以坍落度大小來表示，現(xiàn)實工作中，除了考察坍落度大小外，還應(yīng)考察混凝土的擴展度，即混凝土的流動性能，這樣才能更好、更全面地反映混凝土的流變性能。在生產(chǎn)及實驗室測試時，工作度應(yīng)包含坍落度和擴展度兩個主要指標。

　　影響混凝土工作度和坍落度經(jīng)時變化的主要因素有以下幾個方面：

　　(1)原材料,(2)混凝土的配合比,(3)溫度(4)外加劑的摻量和摻入時間(5)攪拌工藝制度(6)摻合料等其它方面

　　2.1　不同水泥品種和用量的影響

　　不同水泥品種因其礦物成分含量不同，對混凝土工作度和坍落度經(jīng)時變化的影響也不同。 C3A含量在10％左右的水泥比C3A含量5％左右的水泥，其坍落度損失率高30％，擴展度損失也大很多。單方混凝土水泥用量不同時，混凝土坍落度的經(jīng)時變化規(guī)律基本一致。但水泥用量越大，坍落度損失越快。

　　2.1.2　外加劑摻入時間和摻量的影響

　　摻高效減水劑可以使基準混凝土的坍落度從6～8cm，提高到18～24cm，但損失較快。減水劑摻入量大時，坍落度損失相對較小。無論減水劑先摻或后摻，坍落度經(jīng)時損失都較快，必須在澆灌混凝土前摻入減水劑才能體現(xiàn)出后摻法的效果。實際上，這種方法是避開了經(jīng)時損失。

　　2.1.3　溫度的影響

　　拌合物的溫度越高，混凝土的坍落度經(jīng)時損失越快。在低溫時(例如5℃)混凝土坍落度損失很小。

　　2.1.4　摻合料的影響

　　混凝土的坍落度經(jīng)時損失與摻合料有關(guān)，摻入一定量的摻合料可大大降低坍落度的經(jīng)時損失。試驗表明，在相同條件下，用Ⅱ級粉煤灰取代10％～15％的水泥，混凝土坍落度經(jīng)時損失可減少30％～50％。

　　2.1.5　運輸過程中的動態(tài)影響

　　動態(tài)運輸過程對混凝土的坍落度經(jīng)時損失有利，經(jīng)與實驗室靜態(tài)混凝土坍落度經(jīng)時損失試驗數(shù)據(jù)對比，動態(tài)狀況下，坍落度經(jīng)時損失約小10％～15％。

　　3　混凝土坍落度損失機理及控制方法

　　3.1　坍落度損失機理

　　對于混凝土坍落度損失機理，目前尚無明確的統(tǒng)一解釋。日本的服部健一等做過大量研究，認為主要是水泥顆粒物理凝聚的原因。另外一些學(xué)者則認為減水劑對水泥水化反應(yīng)的影響是坍落度損失的主要原因。由于減水劑使得水泥顆粒分散程度增加，加速了水泥顆粒的水化，使部分自由水變?yōu)榻Y(jié)合水。吸附在水泥顆?；蛟缙谒a(chǎn)物上的減水劑，或是被水化產(chǎn)物包裹，或是與水化產(chǎn)物反應(yīng)，消耗大量減水劑，使減水劑含量降低，導(dǎo)致Zeta電位下降，降低了減水劑的分散能力，造成水泥顆粒凝聚。宏觀上使得混凝土流動性下降。摻減水劑后，破壞了可溶性硫酸鹽與C3A之間的平衡，或水泥中可溶性硫酸鹽的形態(tài)不合適、C3A和堿含量高，都有可能引起不同程度的異常凝結(jié)或流動性降低，使坍落度損失增大。C3A和用于水泥調(diào)凝的石膏對水泥初期水化和結(jié)構(gòu)形成的作用特別重要，鈣礬石沉積在水泥顆粒表面阻礙了水化過程。由于減水劑的摻入，使可溶性硫酸鹽減少，導(dǎo)致鈣礬石生成不足，使水化加快，坍落度損失就加快。由于混凝土在運輸過程中，混凝土中的氣泡會溢出，也可使坍落度損失加快。

　　3.2　控制坍落度損失的方法

　　(1)采用后摻法，在混凝土出罐前加入外加劑。此法在采用時有一定難度，一般不采用。

　　(2)采用減水劑造粒技術(shù)。此法為清華大學(xué)發(fā)明，但由于生產(chǎn)造粒困難等不利因素，未能推廣應(yīng)用。

　　(3)采用C3A和堿含量低的水泥，坍落度損失相對較小，且不易發(fā)生異常凝結(jié)。

　　(4)適當增加減水劑用量。

　　(5)減少混凝土失水及低溫拌和運輸。

　　(6)采用高效減水劑與緩凝劑符合技術(shù)。此法為大多數(shù)人采用，且效果令人滿意。

　　(7)采用新型合成減水劑。在合成過程中引入相應(yīng)的官能團，使混凝土工作度經(jīng)時變化在2～3h內(nèi)波動小。且和易性良好。此法為目前最理想的辦法，也是現(xiàn)在最新的控制辦法。[Page]

　　4　泵送劑的配制原理及應(yīng)用

　　4.1　混凝土泵送劑的配制原理

　　混凝土泵送劑不同于高效減水劑，除了應(yīng)具備比較高的減水率之外，還應(yīng)具有良好的可泵性?；诖嗽?，按照高效減水劑復(fù)合保塑劑、保水劑、引氣劑，并引入適當?shù)木從煞?，來配制適合于攪拌站和工地現(xiàn)場使用的泵送劑，這樣配制的目的是為了控制C3A的早期水化速度，使水泥漿體的動電電位保持在一定水平。緩凝成分的引入，并非單純?yōu)榱司從?，而是為了控制混凝土坍落度的損失，其摻量也不同于常規(guī)意義上的摻量。

　　4.2　混凝土泵送劑的應(yīng)用實例

　　按照以上配制原理，北京市建筑工程研究院配制生產(chǎn)了AN10－2泵送劑，該產(chǎn)品廣泛適用于攪拌站及工地現(xiàn)場混凝土的生產(chǎn)和施工。1998年用于攪拌站或工地現(xiàn)場的數(shù)量已超過4000t，效果良好。使用AN10－2泵送劑配制的混凝土配合比及其坍落度經(jīng)時變化和強度結(jié)果見下表1和表2。

　　表1　混凝土配合比 序號 設(shè)計強度 混凝土配合比 水泥牌號 外加劑型號 C S G W/C 拌合料 1 C55 478 671 1096 0.32 53 大同525 高強 2 C40 372 809 995 0.38 92 大同525 普通 3 C30 337 827 1043 0.54 — 長城525 普通 4 C60 486 646 1004 0.32 108＊ 長城525 高強

　　注：帶＊摻合料由硅粉27kg＋粉煤灰81kg組合。其余為Ⅱ級粉煤灰。

　　表2　混凝土坍落度變化及強度

　　序號 坍落度經(jīng)時變化(cm) 強度(MPa) 初始 60min 120min 3d 7d 28d 1 21.5 21.0 19.5 49.5 62.9 77.0 2 22.0 21.0 19.0 28.8 43.5 59.9 3 23.0 22.0 20.5 15.4 30.4 40.8 4 22.0 21.0 19.0 45.6 69.0 84.9

　　由此結(jié)果可見，AN10－2泵送劑實際使用效果良好，可控制2h坍落度經(jīng)時保持率在90％左右。

　　5　新型高效減水劑的研究與應(yīng)用

　　北京市建筑工程研究院還開發(fā)了一種帶有保持混凝土流動性官能團的新型合成高效減水劑AN3000。此產(chǎn)品的原理是在合成減水劑的過程中引入官能團，使得水泥初期水化延緩，從而達到控制坍落度經(jīng)時損失，提高減水率，保持良好工作性的目的。

　　該產(chǎn)品性能檢測結(jié)果見表3，工程應(yīng)用表明本產(chǎn)品具有減水率高，坍落度經(jīng)時變化小，與水泥適應(yīng)性良好，并且具有不離析、不泌水的特點?？杀盟托阅軆?yōu)越，而且使用AN3000的混凝土，其28d強度較萘系高效減水劑有較大的提高。工程應(yīng)用結(jié)果見表4。

　　表3　用標準水泥檢測AN3000的結(jié)果 檢測項目 標準指標 檢測結(jié)果 一等品 合格品 減水率(％) ≥12 ≥10 25.0 含氣量(％) ≤3.0 ≤4.0 1.7 泌水率比(％) ≤90 ≤95 8.3 凝結(jié)時間(min) 初凝 －90～＋120 ＋40 終凝 ＋45 坍落度增加值(cm) ≥10 ≥8 13.2 坍落度保留值(cm) 30min ≥12 ≥10 18.5 60min ≥10 ≥8 17.5 抗壓強度比(％) 1d ≥140 ≥130 150 3d ≥130 ≥120 164 7d 125 115 132 28d 120 110 125

　　表4　AN3000工程應(yīng)用結(jié)果 設(shè)計強度 坍落度變化(cm) 抗壓強度(MPa) 初始 60 120 3d 7d 28d C35 22.0 21.0 — 27.6 40.4 48.4 C50 20.0 21.5 20.5 33.5 49.8 68.7 C60 21.0 22.0 20.5 31.5＊ 69.1 81.3

　?。獮?d強度。

　　6　結(jié)語

　　商品混凝土發(fā)展迅速，外加劑和摻合料作為混凝土的第五和第六組分，已越來越廣泛地應(yīng)用。商品混凝土的高要求促進了外加劑的發(fā)展及坍落度經(jīng)時損失控制技術(shù)的進步。隨著混凝土向著高強度、高性能、低能耗的方向發(fā)展，勢必會出現(xiàn)更多的新型混凝土外加劑。