解决混凝土外加剂冬季结晶问题的简易方法

    萘系原料由于性价比较高，现在还是使用最广泛的一种外加剂原料，占的比例在80%以上，其中又以低浓型萘系原料为主。但一到冬季，硫酸钠的结晶问题使低浓型萘系原料的使用受到严格的限制，混凝土公司（或外加剂厂）不得不采用部分高浓型萘系原料替代低浓型的，以降低水剂中硫酸钠的含量。目前市场上高浓型和低浓型萘系原料的价格大致相差在1000~1500元/吨，那么每吨萘系原料的成本就要增加500元以上，我公司冬季混凝土的产量大致在60~70万方，那么实际成本增加在10万元以上。本文研究的主要目的是，在大量的实验基础上，找出一种比较适合我公司实际情况，并且实施效果明显的解决方法，降低生产成本。

 

    我公司外加剂厂配制的外加剂主要是采用低浓型萘系原料和少量的氨基磺酸盐等原料混合而成，所用低浓型萘系原料经测定硫酸钠含量为18-19%，水溶液的含固量大致为34%左右，硫酸钠大致在6~7%。由于硫酸钠的溶解度受温度变化的影响特别大，参见图1（示意图），经过多次试验，发现这种低浓型的萘系原料只有溶解于4倍（按质量计算）以上的自由水（指配入的水，下同），在0~5℃的情况下才基本上不会出现硫酸钠结晶现象，而目前所用的外加剂溶液中自由水同萘系原料的质量比值在1.9以下，当萘系原料全部采用低浓型时，只有当室温在16℃以上时才会不出现结晶现象。

 

    另外，将新配制的外加剂在室温为7℃的条件下静置12小时后测砂浆减水率，发现其砂浆减水率下降了大约1%。这主要是因为硫酸钠在结晶的同时不可避免地要吸咐部分萘系原料的悬浮颗粒，从而导致外加剂出现结晶后减水率下降。

 

    二、解决办法：

    A、照常规的做法是在每年12月份到来年的3月份近四个月时间用高浓型萘系原料（硫酸钠大致在2~5%间）替代部分低浓型的，以降低溶液中的硫酸钠含量。如果要保证在0~5℃时外加剂基本上不出现结晶现象，那么在现有配方基础上须增加成本200元/吨以上。

    B、据报道，按照盐效应原理，在溶液中加入一种硫酸钠助溶剂，可抑制低温下硫酸钠的结晶，但采用多家厂的助溶剂样品进行试验，其实际效果均达不到要求。

    C、有报道称，在现有成本基础上通过复配技术可以解决结晶问题。大量的试验表明，通过提高氨基磺酸盐等原料和降低低浓型萘系原料的比例配出了在5℃低温下不结晶的外加剂，但经测试，对比原外加剂其减水率下降了4个百分点，用它配制的混凝土各龄期强度下降了近10%。

    D、按照硫酸钠在水中溶解的特点，外加剂之所以在低温状态下出现结晶现象，是因为在当时的温度下单位质量的水中不能溶解那么多的硫酸钠，多余的硫酸钠就只能结晶沉淀出来。遵从上述原理，我们将外加剂稀释40%，即每吨外加剂增加0.4吨的水，溶液中自由水同萘系原料的质量比控制在4.2左右，这样无论从理论上还是实际中都较好地解决了冬季外加剂结晶的问题，可确保外加剂在0℃不出现结晶现象，效果远盛于前述三种方法，而外加剂内在性能并没发生任何改变，而且由于溶液中含有较高的硫酸钠，混凝土的早期强度还有5~10%的提高，参见表1，其中C30、C40两个配方均为我公司混凝土搅拌站实用配方。

              表1：

强度 等级	外加剂 类型	水泥(kg)	粉煤灰 (kg)	矿粉 (kg)	水 (kg)	外加剂 (kg)	砂 (kg)	碎石 (kg)	强度(MPa) 7天	强度(MPa)  28天
C30	原冬季 外加剂	313	50	40	133	6.96	869	951	25.1	38.2
C30	现冬季 外加剂	313	50	40	130	9.74	869	951	26.5	38.7
C40	原冬季 外加剂	383	45	70	134	10.95	764	963	31.0	47.8
C40	现冬季 外加剂	383	45	70	130	15.33	764	963	33.5	47.0

    从上述四种解决硫酸钠结晶的办法我们可发现，第四种办法现实意义更大，操作简单、易于控制、效果明显，只需在配制时增加用水量，在计算混凝土配比时将外加剂因稀释而增加的水在计算用水量时予以扣除即可（参见表1）。

    由于现在绝大部分混凝土公司都是购买外加剂原料自己配制水剂，运输距离短，外加剂因稀释而增加的水所占用的运费绝对值并不多，因此采用稀释的方法配制成的“不结晶外加剂”几乎不需增加成本。我公司经试运行一个冬季，经济效益非常明显。