一、使用混凝土外加剂的必要性
混凝土外加剂技术是近年来在我国发展较快的一项混凝土新技术,是混凝土发展史上继钢筋混凝土、预应力混凝土后的第三次飞跃。在混凝土中掺入外加剂对改善混凝土的和易性、提高耐久性、节省水泥和能源,提高施工速度和施工质量,改善工艺和劳动条件等,是行之有效的措施,其技术经济效果十分显著。
使用外加剂后,可取得节省水泥、节省能源、提高强度、缩短工期、加快模板及预制场地周转、改善混凝土性质和改善施工操作条件等多种技术经济效益。
混凝土科学技术发展的主要方向是节能、耐久、高强、轻质、快硬和高流动度。这些目标的实现,往往都与应用外加剂密切相关。混凝土外加剂的推广应用是水泥应用科学发展史上的一次重大突破。
混凝土是一类量大面广,已有二百多年历史的传统材料,混凝土已广泛应用于耸立云端的高层建筑、大跨度桥梁、水利大坝及海洋资源开发和核反应堆等土木建设工程中,即天涯海角都有混凝土的存在,新结构、新施工技术,要求混凝土拥有调凝、早强、高强、水化热低、大流动度、轻质、低脆性和高耐久性等要求,同时要求制备能耗低、成本低、适于快速泵送施工和经济良好的特点。上述材性及工艺目标的实现,都离不开混凝土外加剂。当今,混凝土外加剂已成为混凝土中除水泥、砂、石和水之外不可缺少的第五组分,其广泛应用被视为混凝土发展史的又一次重大技术进步。
随着建筑事业的不断发展,泵送混凝土用途越来越广,对泵送混凝土技术性能要求也越来越多和越高,其中采用泵送剂方法改善混凝土性能是最简单和行之有效的方法之一。
二、泵送剂在混凝土生产中的应用技术
1. 定义:改善混凝土泵送性能的外加剂称为泵送剂.
2. 泵送剂的特点:泵送剂是流化剂的一种,它除了能大大提高拌合物流动性以外,还能使新拌混凝土在60min~180min时间内保持其流动性.剩余坍落度应不低于原始的60%。
3. 泵送剂适用范围:适用各种需要采用泵送工艺施工的混凝土。
4. 泵送剂的主要品种及其性能:
减水组分:木钙、木钠减水剂、高效减水剂和高性能减水剂是泵送剂中常用的.但是有时在其中加入少量硫酸钙、硫酸钠等碱性金属盐以起到调凝和抑制假凝的作用。
引气组分:在混凝土中引入大量均匀分布封闭的微小气泡的外加剂,一般是阴离子表面活性剂,常用的有:松香酸盐类、烷基磺酸盐类和脂肪醇及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐类。
缓凝组分:掺入缓凝剂以调节凝结时间、增加游离水含量,从而提高流动性,改善坍落度损失。
增稠组分(保水剂):常见的有三种:水溶性树脂、聚合物电解质和动物胶质、明胶等。
其他功能组分:如早强、防冻等组分配合使用。
5. 泵送剂的应用技术要点:
(1)泵送剂的掺量随品牌而异,相差很大,使用前应仔细了解使用说明书的要求,必要时根据所用原材料的质量情况,试验得出外加剂的掺量范围,不同标号选择最合理的掺量,超掺泵送剂也可造成堵泵等不良现象。
(2)泵送剂的混凝土性能检验项目:
试验混凝土用干砂,稍细,为二区中砂,含泥量小于1%;
掺泵送剂的基准混凝土和受检混凝土的水泥用量为360kg/m3;
掺泵送剂的基准混凝土和受检混凝土的砂率控制在43%~47%;
掺泵送剂的基准混凝土和受检混凝土的用水量以混凝土坍落度控制在(210±10)mm时的最小用水量;
混凝土减水率、坍落度经时变化量、抗压强度比和混凝土收缩率比均为混凝土泵送剂的特征试验,是必测项目;
泌水率比、含气量也是必测项目,但不作为判定项目。
(3)掺泵送剂的混凝土和易性、粘聚性、流动性要好,泌水率要低。
(4)应用泵送剂的混凝土温度不宜高于35摄氏度。
(5)混凝土温度越高,运输或泵管输送距离越长,对泵送剂的品质要求越高。
三、使用泵送剂应注意的事项
1.参照产品使用说明书,正确合理选用泵送剂的品种、型号:
目前普通型泵送剂逐渐被市场淘汰,主要原因还是有超量不凝的风险,以及水泥价格普遍不高的的行情下,而且适用范围不是很广,但不得否认,C30及以下标号的泵送混凝土使用普通型泵送剂成本较低,足够的灰量也利于泵送。
中效泵送剂适用C40及以下标号的混凝土,使用方便,适用范围较广,特别在上海以及苏南地区使用以中效泵送剂为主;高效泵送剂主要是针对C40以上标号的混凝土使用,或有其它特殊要求以及特殊环境下采用。
新型的聚羧酸高性能减水剂,现在很流行,在高强、高耐久性要求的混凝土中得到广泛的应用,但作为泵送剂在预拌混凝土中使用,还存在应用技术的不成熟,价格因素、掺量过低、对水敏感、多数厂家与水泥适应不佳,甚至减水率太高也是影响大范围推广使用的障碍。
2.关注外加剂的质量,除关注某些厂家不注意原材料质量控制,粗制滥造,以假乱真,提供伪劣产品外,对质量较好的产品也应注意某些问题,如应详细了解产品实际性能,注意生产厂所提供的技术资料和应用说明。在工程应用前,应做泵送剂与水泥匹配适应,更要注意泵送剂与胶凝材料的适应性。匀质性检测只是质量稳定性的控制的手段,最终的应用效果还要做混凝土性能检验,通过试验确定选用外加剂的掺量范围和最佳掺量。
3.必须按说明书要求采用正确的掺加方法,也可根据施工混凝土设计对外加剂性能的要求,选择先掺法、同掺法、后掺法。但必须严格控制外加剂的掺量,少掺,效果不显著;掺量过大,不仅经济上不合理,而且还可能造成事故。尤其是引气、缓凝作用明显的减水剂,更应注意,不可超掺量使用。一般不准两种或两种以上的外加剂同时掺用,除非有可靠的技术鉴定作依据。
4.注意存储的环境,防止曝晒泄漏干涸、受潮、进水,导致外加剂变质,存放时间长,受潮结块的外加剂,经干燥粉碎,试验后方可使用。
5.外加剂产品超过保质期,经试验检测仍可酌情使用。
6.注意水泥品种的选择:
在原材料中,水泥对外加剂的影响最大,水泥品种不同,将影响减水剂的减水、增强效果,其中对减水效果影响更明显。高效减水剂对水泥更有选择性,不同水泥其减水率的相差较大,水泥矿物组成、掺合 料、调凝剂、碱含量、细度等都将影响减水剂的使用效果,如掺有硬石膏的水泥,对于某些掺减水剂的混凝土将产生速硬或使混凝土初凝时间大大缩短,其中萘系减水剂影响较小,糖蜜类会引起速硬,木钙类会使初凝时间延长。因此,同一种减水剂在相同的掺量下,往往因水泥不同而使用效果明显不同,或同一种减水剂,在不同水泥中为了达到相同的减水增强效果,减水剂的掺量明显不同。在某些水泥中,有的减水剂会引起异常凝结现象。为此,当水泥可供选择时,应选用对减水剂较为适应的水泥,提高减水剂的使用效果。当减水剂可供选择时,应选择施工用水泥较为适用的减水剂,为使减水剂发挥更好效果,在使用前,应结合工程进行水泥选择试验。
7.掺用外加剂的混凝土,均需延长搅拌时间和加强养护。泵送混凝土收缩率较大,大面积混凝土施工早期保湿养护尤为重要,掺加早强防冻型泵送剂的混凝土更要注意早期的保温防护,泵送剂中大都含有引气成分,混凝土浇注必须进行充分合理的振捣,把气泡引出,不得过振,也不得漏振。
8.注意调整混凝土的配合比:
一般地说,外加剂对混凝土配合比没有特殊要求,可按普通方法进行设计。但在减水或节约水泥的情况下,应对砂率、水泥用量、水灰比等作适当调整。
(1)使用液体外加剂,注意将产品中带入的水分从拌合水中扣除,保持设定的水灰比。
(2)砂率对混凝土的和易性影响很大。由于掺入减水剂后和易性能获得较大改善,因此砂率可适当降低,其降低幅度约为1%~4%,如木钙可取下限1%~2%,引气性减水剂可取上限3%~4%,若砂率偏高,则降低幅度可增大,过高的砂率不仅影响混凝土强度,也给成型操作来一定的困难。具体配比均应由试配结果来确定。
(3)水泥用量,混凝土中掺用减水剂均有不同程度节约水泥的效果,使用普通减水剂可节约5%~10%,高效减水即可节约10%~15%。用高标号水泥配制混凝土,掺减水剂可节约更多的水泥。
(4)水灰比,掺减水剂混凝土的水灰化应根据所掺品种的减水率确定。原来水灰比大者减水率也较水灰比小者高。在节约水泥后为保持坍落度相同,其水灰比应与未省水泥时相同或增加约0.01~0.03。现阶段,混凝土原材需水量等品质变化较大,必须加强配合比复核工作,用外加剂来调整坍落度,确保混凝土的工作性能和设计强度。
9.注意施工特点:
如搅拌过程中要严格控制泵送剂和水的用量,选用合适的掺加方法和搅拌时间,保证泵送剂充分起作用。对于不同的掺加方法应有不同的注意事项,如干掺时注意所用的减水剂要有足够的细度,粉粒太粗,溶解不匀,效果就不好;后掺或干掺的,必须延长搅拌时间1min以上。
掺泵送剂的混凝土坍落度损失一般较快,应缩短运输及停放时间,一般不超过60min,否则要用后掺法。在运输过程中应注意保持混凝土的匀质性,避免分层,掺缓凝型减水剂要注意初凝时间延缓,掺高效减水剂或复合剂有坍落度损失快等特点。
10.选用质量可靠的外加剂。混凝土外加剂是一种特殊产品,在混凝土中通常用量很少,但作用明显,因此产品质量特别重要。不允许有任何质量误差,否则一旦发生混凝土工程事故,后果不堪设想。
四、混凝土泵送剂配制新思路
1.改变思路:外加剂不是万能的,只是掺加在混凝土中,改善混凝土某些性能的作用。
2.预拌混凝土特别是泵送施工的混凝土,首要指标是混凝土的工作性能,其次才是力学性能和耐久性能。
3.改善预拌混凝土的孔结构,使混凝土更加密实,提高混凝土的力学性能和耐久性能。
4.降低预拌混凝土的收缩率,减少产生塑性收缩裂缝的概率。
5.水泥等原材料质量变化较大,检验必须以匀质性检测结合混凝土性能试验,最终以混凝土性能指标为主。
6.多品种母液复合,选择合适的引气、缓凝等辅助材料,改善与水泥的相容性。