一次引氣劑使用不當造成的混凝土質量事故

郭慧，孫九朋，王永斌，張亞斌，張輝，宋瑜，楊海峰

（運城市海鑫海天混凝土有限公司，山西　運城　044000）

一次引氣劑使用不當造成的混凝土質量事故

郭慧，孫九朋，王永斌，張亞斌，張輝，宋瑜，楊海峰

（運城市海鑫海天混凝土有限公司，山西運城044000）

本文通過對一起因超摻引氣劑導致混凝土強度達不到設計要求，并且造成 5 根梁全部報廢的案例分析，提出了混凝土強度不足產生的原因、處理辦法和預防措施。

引氣劑超摻；強度不足；梁體報廢

目前，外加劑作為混凝土中必不可少的第 5 組分，已經得到了廣大混凝土行業的認可，但是混凝土外加劑有時候和水泥不相容，這就在一定程度上影響了外加劑的使用效果，影響了混凝土的性能，這已經成為外加劑復配必須攻關的難題。而引氣劑作為外加劑的一個重要復配組分，既能改善混凝土拌合物的和易性，又能在提高混凝土的耐久性和抗凍性方面起到不可替代的作用，但是如果使用不當，后果是非常嚴重的。

1　事件概述

某橋梁全長為 580m，分左右兩幅，每跨有5片梁，梁的強度等級為 C50，其中 17 跨為 30m 的預制梁，2 跨為 35m 的預制梁，其中梁體底板寬為 1m，頂板寬為 2.4m。在預制梁體到第 6 天時，發現混凝土強度達不到設計強度的 70%，隨后對該批施工的混凝土進行抗壓試驗，發現混凝土強度達不到設計要求，報廢了 5 片梁，損失的總價值為 50 余萬元。

2　強度不足產生的經過、原因分析及處理

當時采用某水泥廠生產的 P?O 52.5 水泥、天然水洗砂、5～10mm 與 10～20mm 雙級配碎石、復配的外加劑、深井水。當時在實驗室做了三十多組試配，在整個拌制過程中一個小時無任何損失，可機械攪拌的損失太大，這個問題爭執了好幾天，最后在施工的前一天才通過調整緩凝組分滿足了基本坍損，最初一個小時損失控制不好，考慮到靜態損失和動態損失是不一樣的，但是發現料有泌水現象，考慮到工地坍落度需要 180～220mm，若有泌水怕外觀不好看，當時想到添加引氣劑能減少泌水，因為引氣劑屬于表面活性劑的一類，它加入外加劑中能形成微小的氣泡，可以封閉混凝土結構內許多毛細孔，提高密實度。試驗所采用的引氣劑是某家生產的，但是在此外加劑中添加的是另外一家生產的，也未做之后這家引氣劑的最佳摻量，根據平常使用量直接加進，當時配貨量為 5 噸，復配外加劑的師傅也沒有進行稱量，把大約 10kg 的引氣劑直接加到減水劑中，這可能是最致命的一點，既沒有試驗又沒有進行稱量。

當天施工時，工地試驗室人員還是挺有責任心的，在生產前進行試拌，初始坍落度可以，據當時相關人員說，半小時無損失，沒問題才進行生產，外加劑摻量當時為 1.4%，在站內檢測坍落度為 210mm，然后試驗室人員隨車去工地，大約也就是 40min 的車程，到工地測坍落度為 120mm，損失90mm，嚴重不符合預拌混凝土 GB/T 14902－2012 中第 6.2 條混凝土坍落度的經時損失不宜大于30mm/h的規定，當天生產了一根預制梁，留置試件 3 組，但是這些試驗室人員犯了致命的第二點錯誤，即對于高強度等級的混凝土，在當時混凝土出現異常的情況下，第二天沒有及時進行試件快養預測強度。

緊接著澆筑一天一片梁，但是隨后兩天，氣溫也較高，并且發車快，每車都需添加外加劑，試驗室主任根據在工地的添加量，第二天的最后一車，把外加劑摻量調整到 1.8%，直到第 6 天考慮到工地要壓 7 天強度進行張拉，才發現強度為 38.2MPa，達到設計強度的 76%，這就是致命的第三點：對于聚羧酸高濃度低摻量的外加劑，隨著氣溫的高低，隨意調整 0.1% 對水泥都是非常敏感的，更何況隨意上調外加劑摻量 0.4%，沒有去找原因，而是盲目添加外加劑。

3　模擬試驗及工程應用驗證：

根據當時描述的事情的經過，筆者也無法確定是什么因素導致的，為了查找事故的原因經研究決定，協同他們試驗室做了如下試驗：（1）對于應用于生產的混凝土留下的試件進行快速養護；（2）采用事故混凝土配合比及原材料進行試驗及施工現場應用驗證。生產預留下的混凝土進行快養，強度只有 32.8MPa。

3.1模擬試驗

（1）試驗用原材料及混凝土配合比均與現場使用的相同。

水泥：散裝 R3=27.5MPa，R28=60.9MPa，袋裝R3=34.2MPa，R28=69.5MPa，水泥的使用量為 461kg。砂子：水洗的中砂，細度模數為 2.8，含泥量為 0.8%，0.15～0.6mm之間為 32%，總使用量為 781kg。石子： 5～10mm 的碎石296kg，10～20mm 的碎石 691kg。外加劑：一種為當時生產預制梁時所采用的外加劑 6.5kg，一種為自制的小樣，無加引氣劑。水：全部采用地下井水，用量為 165kg。

進行對比試驗，結果見表 1。

從表 1 結果可以看出，導致此次事故的原因是由于添加引氣劑引起的，從容重來看，摻加引氣劑導致混凝土的體積增大，容重偏低。

表1　對比實驗用配合比　　kg/m3

（2）對于以上的情況，我們緊接著用同樣的配合比檢測混凝土的含氣量，原料同于表 1 的原料，外加劑采用三種復配方式，檢測結果見表 2。

表2　混凝土含氣量試驗

綜上所述，含氣量隨著摻量的增加而增加，所有的引氣劑都存在引氣作用，而每種引氣劑由于混凝土所使用的原材料不同，會有一個最佳摻量，在第二種引氣劑摻量為0.6% kg/t 時，能讀出混凝土的含氣量為 8.0%，所以可以判斷因為引氣劑超摻是導致此次事故發生的原因。因為引氣劑的摻量是極少量的，一般只有膠凝材料總量的十萬分之幾到萬分之一或二。所以主要還是根據摻引氣劑的混凝土性質來判定該引氣劑的優劣，不同產地的引氣劑有一個不同的最佳摻量，并且 K12 宜與穩泡劑復合使用。

（3）從試驗可以看出攪拌時間的長短對混凝土的影響也較大，從在試驗室的試配試件和生產實際試件可以看出，試驗室的試配攪拌時間是采用 180s 而實際生產的攪拌時間為70s，隨著攪拌時間的延長，混凝土的含氣量急劇增加，引氣劑的作用發揮就越大，并且配料程序也影響引氣劑的作用，引氣劑在攪拌混凝土時最后加入可以最小摻量得到最大的含氣量，試驗室采用此種添加方式，記為 A 試驗室；而與膠凝材料同時加則含氣量最小，生產采用此種添加方式，記為B生產。最后這幾種方式導致最后結果見表 3。

（4）從表 3 中可以看出，從 3月10日至 3月15日試件28d 強度呈增長趨勢，這是因為從 3月16日發現問題以后，查找各種資料，結果是添加引氣劑的混凝土只要加強養護，強度是可以上漲，但是條件是比較苛刻的，必須在保水狀態下才能完成，以上的試驗數據是在試驗室的結果，但是工地不具備此養護條件，導致 1 根預制梁被拉裂，為了安全起見，直接報廢了 5 根梁，損失為 50 萬元。

表3　引氣劑添加方式對混凝土性能的影響

試驗結果與以上完全相符。

（5）我們采用了 290kg 的水泥配制了貧混凝土，在加與不加引氣劑做的比對試驗中，發現結果見表 4。從結果來看，引氣劑的摻量是有極限的，超過這個極限，哪怕是貧混凝土，強度也會削弱。

表4　引氣劑對比試驗　　kg/m3

4　小結

（1）可采用摻引氣劑的混凝土性能來判定該引氣劑的優劣，不同產地的引氣劑有一個不同的最佳摻量，并且引氣劑宜與穩泡劑復合使用。（2）引氣劑隨著攪拌時間的延長，含氣量越大，發揮的作用就越大。（3）添加引氣劑的混凝土只要加強養護，強度是可以上漲的，但是條件比較苛刻，必須在保水狀態下才能完成。（4）引氣劑的摻量是有極限的，超過這個極限，哪怕是貧混凝土，強度也是受損失的。

5　預防措施

（1）加強工地試驗室內部的管理，做到對于使用的每種原材料要心中有數，不能確定的因素一定要消滅在萌芽狀態。（2）對于復配廠家要充分了解每一種輔料，對每一種輔料要確定一個最佳摻量。（3）對于高強度等級混凝土，要充分試拌，做到多方交流，確保萬無一失，重要部位要做到預測一天強度。（4）對于已經發生的問題，工地有條件的一定要進行早期養護，加強養護后強度可有一定程度地提高。

［通訊地址］山西省運城市鹽湖工業園區復旦東大街 8 號海鑫海天混凝土有限公司（044000）

郭慧（1978－），女，大學本科，工程師，運城市海鑫海天混凝土有限公司質檢處處長。