攪拌樓泵送劑滯后摻入法對混凝土拌合物流動性的增效作用

Application of the Expanding Reinforce Band in the Construction of Basement with Large Tracks of Land

章 強,黃秀弟ZHANG Qiang, HUANG Xiudi（紹興市華冠新型建材有限公司，浙江紹興312000）

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攪拌樓泵送劑滯后摻入法對混凝土拌合物流動性的增效作用

Application of the Expanding Reinforce Band in the Construction of Basement with Large Tracks of Land

章 強,黃秀弟
ZHANG Qiang, HUANG Xiudi
（紹興市華冠新型建材有限公司，浙江紹興312000）

摘 要：在混凝土減水劑后摻法的基礎上，提出了攪拌樓泵送劑滯后摻入法。即在攪拌樓的攪拌機中按原加料程序加入骨料、膠凝材料和水，攪拌10 s后，加入泵送劑，再繼續攪拌至結束。試驗研究得到在骨料、膠材、水和泵送劑用量相同的條件下，泵送劑滯后摻入法對混凝土拌合物流動性的增效作用明顯。例如，對于C35混凝土，在用水量、膠凝材料和泵送劑由原先的185、400 和8.0 kg/m3降為175、380和7.6 kg/m3，以及適當增加骨料的條件下，采用滯后摻入法的坍落度與（原先）同摻法保持相當，而且抗壓強度有所提高，提高了約2.0 MPa。

關鍵詞：泵送劑；滯后摻入法；流動性；混凝土

在關注混凝土泵送劑后摻法的基礎上，本文提出了攪拌樓泵送劑滯后摻入法，即在攪拌樓的攪拌機中按原加料程序加入骨料、膠凝材料和水，攪拌10 s后再加入泵送劑，繼續攪拌至結束。如果原先總攪拌時間為30 s，最好增加到40 s。現將攪拌樓泵送劑滯后摻入法的試驗室試驗和攪拌樓實際應用情況進行總結。

1 原材料和試驗方法

1.1 原材料

試驗用水泥為浙江某集團生產的42.5級普通硅酸鹽水泥，其28 d抗折強度為7.8 MPa，抗壓強度為48.2 MPa。

礦渣微粉為浙江某礦渣微粉廠生產的S95礦渣，源礦渣產自杭州鋼鐵廠，其比表面積為480 m2/kg。

粉煤灰為寧波鎮海粉煤灰，達到FⅡ級。

細骨料采用杭州當地某砂巖石礦機制砂和長江細砂（石英為主），該混合砂的細度模數為2.6，級配為Ⅱ區，表觀密度為2.65 g/cm3，含泥量為2.1%。

粗骨料采用杭州當地某石礦砂巖碎石，級配為5～31.5 mm，表觀密度為2.70 g/cm3，含泥量為0.4%。

泵送劑選用減水率約為25%的三種泵送劑。第一種為以萘系減水劑為主的泵送劑，含固量為28%；第二種為以脂肪族系減水劑為主的泵送劑，含固量為23%；第三種為以聚羧酸系減水劑為主的泵送劑，含固量為16%。

拌合水和養護水為當地自來水。

1.2 凈漿流動度試驗

水泥凈漿流動度試驗方法依據《混凝土外加劑勻質性試驗方法（GB/T 8077—2012》進行，其中稱取300 g膠凝材料，加入推薦摻量的泵送劑和87 g水。泵送劑加入方法之一為同摻法，即泵送劑先加入拌合水中，隨拌合水倒入攪拌鍋中，加入膠凝材料，再按程序進行攪拌，并測定初始流動度。泵送劑加入方法之二為攪拌樓后滯摻入法，即在攪拌鍋中先倒入拌合水后加入膠凝材料，按程序進行攪拌。在攪拌10 s后再加入泵送劑，繼續按程序攪拌，并測定初始流動度。

所有測定初始流動度后的凈漿均分別裝入塑料袋中封存60 min，然后倒入凈漿攪拌鍋中再高速攪拌60 s后，測定60 min的流動度。

1.3 混凝土拌合物流動度試驗和強度試驗

首先選用常用的C35混凝土進行試驗室試拌，要求為混凝土拌合物的初始坍落度達到200 mm，而且其60 min的坍落度減量小于30 mm，28 d抗壓強度達到43.0 MPa。試驗室試拌、和易性測定和抗壓強度試驗均分別按《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準（GB/T 50080—2002）》和《普通混凝土力學性能試驗方法標準（GB/T 50081—2002）》進行。

2 試驗結果

2.1 泵送劑滯后摻入法對凈漿流動性的影響

由表1可知，膠材凈漿流動度隨泵送劑（以萘系減水劑為主）同摻法和滯后摻入法的變化規律。

當膠材僅為水泥時，在膠材、水和泵送劑用量相同的條件下，滯后摻入法（試樣1AP1）和同摻法（試樣1AP0）的初始凈漿流動度分別為250 mm和205 mm，以及靜置60 min后的凈漿流動度分別為245 mm和190 mm。泵送劑滯后摻入法對水泥凈漿流動性的增效作用明顯。再在泵送劑摻量減少四分之一的條件下，采用滯后摻入法（試樣1AP2）的流動度與上述同摻法（試樣1AP0）相當。這說明在流動度一定條件下，采用滯后摻入法可以減少泵送劑摻量。

當膠材為50%水泥+ 50%礦渣時，在膠材、水和泵送劑用量相同的條件下，滯后摻入法（試樣2AP1）和同摻法（試樣2AP0）的初始凈漿流動度分別為260 mm和210 mm，以及靜置60 min后的凈漿流動度分別為255 mm和195 mm。

同理，當膠材為70%水泥+ 30%粉煤灰時和當膠材為65%水泥+ 25%礦渣+ 15%粉煤灰時，在膠材、水和泵送劑用量相同的條件下，泵送劑滯后摻入法對膠凝材料凈漿流動性的增效作用均明顯。

由表2和表3可知，膠材凈漿流動度隨泵送劑（以脂肪族系減水劑為主和以聚羧酸系減水劑為主）同摻法和滯后摻入法的變化規律，與上述表1的變化規律相當，而且未發現有異常現象。

表1 泵送劑（以萘系減水劑為主）同摻法和滯后摻入法對膠材凈漿流動度的影響

表2 泵送劑（以脂肪族系減水劑為主）同摻法和滯后摻入法對膠材凈漿流動度的影響

表3 泵送劑（以聚羧酸系減水劑為主）同摻法和滯后摻入法對膠材凈漿流動度的影響

2.2 泵送劑滯后摻入法對混凝土拌合物流動性的影響

由表4可知，混凝土拌合物流動度隨泵送劑（分別為以萘系、脂肪族系和聚羧酸系減水劑為主）同摻法和滯后摻入法的變化規律。

在骨料、膠材、水和泵送劑用量相同的條件下，當使用以萘系減水劑為主的泵送劑時，滯后摻入法（試樣A1）和同摻法（試樣A0）的混凝土拌合物坍落度分別為190 mm和235 mm，以及靜置60 min后的凈漿流動度分別為180 mm和220 mm。泵送劑滯后摻入法對混凝土拌合物流動性的增效作用明顯。同時滯后摻入法（試樣A1）和同摻法（試樣A0）的混凝土28 d抗壓強度分別為44.1 MPa和45.1 MPa，強度相當。

再把用水量由原先的185 kg/m3降為175 kg/m3，膠凝材料由原先的400 kg/m3降為380 kg/m3，泵送劑由原先的8.0 kg/m3降為7.6 kg/m3，以及適當增加骨料的條件下，采用滯后摻入法（試樣A2）的坍落度與上述同摻法（試樣A0）保持相當，但抗壓強度有提高現象，提高了約2.3 MPa。這說明在流動度和強度相當的條件下，采用滯后摻入法可以減少泵送劑摻量和膠凝材料用量。

同理，再由表4可知，在骨料、膠材、水和泵送劑用量相同的條件下，當使用以脂肪族系減水劑為主或以聚羧酸系減水劑為主的泵送劑時，泵送劑滯后摻入法對混凝土拌合物流動性的增效作用很明顯，強度也相當。

表4 混凝土拌合物坍落度和抗壓強度隨泵送劑同摻法和滯后摻入法的變化規律

2.3 攪拌樓混凝土試生產試驗

在試驗室試拌試驗的基礎上，采用以脂肪族系減水劑為主的泵送劑，進行泵送劑滯后摻入法對混凝土拌合物流動性影響的攪拌樓試生產試驗。泵送劑滯后摻入法采用在加水攪拌10 s后手工加入泵送劑，即在攪拌機中按原加料程序加入骨料、膠凝材料和水，攪拌10 s后再加入泵送劑，繼續攪拌至結束。試驗攪拌總時間由原先的60 s增加到70 s。

每天僅對C35混凝土進行一組試驗。經一個月（24次）試驗后，和易性和強度均達到預期的要求，試生產試驗結果見表5。在用水量減少10 kg/m3，膠凝材料減少14 kg/m3，泵送劑減少0.4 kg/m3以及適當增加骨料的條件下，采用滯后摻法（試樣TB2）的坍落度與上述同摻法（試樣TB0）保持相當，但抗壓強度則有提高現象，提高了2.1 MPa。

表5 泵送劑（以脂肪族系減水劑為主）同摻法和滯后摻入法的攪拌樓混凝土（C35）試生產試驗結果

2.4 攪拌樓混凝土實際生產試驗

在攪拌樓混凝土試生產試驗的基礎上，采用以脂肪族系減水劑為主的泵送劑，進行泵送劑滯后摻入法的日常生產試驗。把泵送劑下料管進行改造，將泵送劑下料管直接接入攪拌機內上方，并在進入攪拌機內的下料管上均勻地打上三排孔，使泵送劑能均勻和快速地下料。同時調整程序，即在攪拌樓的攪拌機中按原加料程序加入骨料、膠凝材料和水，攪拌10s后再加入泵送劑，繼續攪拌至結束。攪拌總時間由原先的30s增加到40s。進而對所有C20、 C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60等混凝土進行實際生產試驗。

在實際生產試驗一個月內，所有混凝土的和易性和強度發展規律均正常。但有混凝土的凝結時間延長現象，后經泵送劑組成調整后，達到正常。其中C35混凝土的實際生產試驗結果見表6。在用水量減少10 kg/m3、膠凝材料減少20 kg/m3、泵送劑減少0.4 kg/m3以及適當增加骨料的條件下，采用滯后摻入法（試樣AB2）的坍落度與上述同摻法（試樣AB0）保持相當，但抗壓強度有所提高，提高了2.2 MPa。

表6 泵送劑（以脂肪族系減水劑為主）同摻法和滯后摻入法的攪拌樓混凝土（C35）實際生產試驗結果

2.5 泵送劑滯后摻入法的機理淺析

機理分析一：在（每m3）混凝土的原材料粗骨料、細骨料、水泥、礦渣、粉煤灰以及帶入的泥土中均含有開口孔，因此它們均會吸附水分或含有泵送劑的水溶液。在加水攪拌10 s后，上述這些原材料中會吸水約100 kg/m3［以C35混凝土為例，大致吸入和表面潤濕所需要的水為粗骨料（估計0.5%）、細骨料（2.5%）和膠凝材料（20%）分別為5.0、20.0、76.0 kg/m3］。再在這10 s后加入泵送劑，這時顆粒間的水大致只有75 kg/m3，這時水溶液中泵送劑的濃度也提高，至少是同摻法的2倍。雖然有泵送劑由高濃度往低濃度擴散的現象，但在2 h內顆粒間的泵送劑濃度總是大于顆粒內的濃度。因此就產生了泵送劑滯后摻入法對混凝土拌合物流動性的增效作用，而且作用明顯。

機理分析二：泵送劑對水泥適應性差的原因主要在于水泥熟料礦物C3A之類對減水劑分子的吸附能力強，如果將水泥與水和其他骨料、摻和料等原材料先進行攪拌，泵送劑在攪拌一定時間后加入的方式，讓水泥顆粒表面先形成一層水膜，那么C3A之類的礦物對減水劑分子的吸附能力就會大大減弱，使溶液中保持有足夠量的泵送劑濃度，進而泵送劑對水泥的適應性將會得到改善。這就是我們通常

所說的外加劑后摻法，它明顯提高了泵送劑對水泥的適應性，以及顯著的減水增強作用。

2.6 泵送劑同摻法和滯后摻入法的經濟效益對比

以C35混凝土為例，在和易性和抗壓強度相當，與同摻法比較，泵送劑（以脂肪族系減水劑為主）滯后摻入法，能使攪拌樓混凝土實際生產單價降低4.8元/m3，見表7。

表7 泵送劑同摻法和滯后摻法的攪拌樓混凝土實際生產成本的計算

3 結 語

對于凈漿，在膠材、水和泵送劑用量相同的條件下，泵送劑滯后摻入法使凈漿流動性有明顯的增效作用。在流動度一定的條件下，采用滯后摻入法可以減少泵送劑摻量。以萘系或脂肪族系或聚羧酸系減水劑為主的泵送劑，當采用滯后摻入法時均對凈漿流動性有增效作用。

對于混凝土，在骨料、膠材、水和泵送劑用量相同的條件下，泵送劑滯后摻入法使混凝土拌合物流動性有明顯的增效作用。在流動度和強度相當的條件下，采用滯后摻入法可以減少泵送劑摻量和膠凝材料用量。

采用攪拌樓泵送劑滯后摻入法，對所有C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60等混凝土進行了實際生產試驗。在實際生產試驗一個月內，所有混凝土的和易性和強度發展規律均正常。

參考文獻

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［2］詹鋒.減水劑在混凝土施工中的應用［J］.嘉興學院學報，2003 （3）：53-55.

［3］王沖，蒲心誠.高效減水劑在高性能混凝土中的摻加技術［J］.施工技術，2002（4）：37-38.

混凝土外加劑的摻入方法主要有：先摻法、同摻法和后摻法。所謂先摻法就是外加劑干粉先與水泥（或膠凝材料）混合，然后加入骨料與水一起拌合均勻，先摻法適用于普通減水劑、高效減水劑、緩凝高效減水劑、早強減水劑和引氣減水劑等，尤其是膨脹劑。同摻法：事先將可溶性外加劑配制成一定濃度的溶液，稱量再加入拌合水中，然后在混凝土攪拌過程中隨拌合水一起摻入，同摻法適合于可溶性的泵送劑和減水劑，混凝土攪拌樓普遍采用此方法。后摻法：混凝土拌合好一定時間后或到了工地或泵送前，才將外加劑（主要是泵送劑或減水劑）一次或分成數次加入混凝土拌合物中進行攪拌的方法。采用后摻法，一般能節約約四分之一的泵送劑用量，產生的效益明顯。但由于后摻法要在工地進行，而且必須要有技術人員在場，這就增加了采用此法的人工成本和使用難度，所以一般的混凝土攪拌站都不接受此方法。但一些集中的大方量的混凝土工程還是樂意采用工地泵送劑或減水劑后摻法的［1-3］。

中圖分類號：TU528.042

文獻標志碼：B

文章編號：1008-3707（2016）02-0035-04

收稿日期：2015-11-10

作者簡介：章 強（1979—），男，浙江紹興人，高級工程師，從事建筑工程和建筑材料方面的工作。