探析混凝土外加劑在海外的應用

覃印光 QIN Yin-guang

（中交四航局第三工程有限公司，湛江 524005）

0 引言

1 試驗背景

在工程建設中，混凝土作為主要建筑材料，其工作性能和使用功能都對工程的質量安全有著關鍵性影響。而混凝土的和易性則是使用性能的具體表現，一般使用塌落度進行表征。本工程建設過程中，從攪拌站到澆筑開始一般存在2 小時的運輸及等待時間，而經過這段延續時間，所生產的混凝土的塌落度出現了比出機坍落度提高20～40mm 的現象, 違反了混凝土塌落度隨時間增加而逐漸降低的客觀規律。混凝土塌落度的增大，對于現場混凝土的施工產生了難點，過大的塌落度容易形成離析現象，導致混凝土無法正常澆筑，強行使用還會產生質量隱患，只能進行報廢處理，造成了較大的經濟損失，因此需要進行對混凝土塌落度變化的現象進行試驗研究，通過對結果的分析討論，解決混凝土的使用性能不足的問題，對混凝土進行更深層次的調整及優化。

2 原因分析及整治方案

①混凝土工程中使用的外加劑為中國某品牌的高性能緩凝型型減水劑，在國內諸多項目部的工程使用中都表現出了優秀的使用性能及工作性能，對工程建設起到了重要的作用，但是在該工程建設中，由于當地水泥執行的是歐洲標準，且為當地生產的普通硅酸鹽水泥，受限于當地較落后的科技水平，水泥的使用性能就存在較大的波動，雖然質量指標符合設計文件及工程標準，但是，不管是與外加劑同時使用，或者是不摻加外加劑，在和易性的方面，都不盡如人意。

分析認為：

1）現階段，國家針對混凝土外加劑質量、用量進行了相應的技術規范治理。混凝土外加劑應用技術規范》（GB50119—2013）中規定了多個嚴禁的項目，但在《混凝土外加劑》（GB8076—2008）中卻對其沒有任何限制;《聚羧酸系高性能減水劑》（JG/T223—2007）中有“對鋼筋銹蝕作用”項目，并指明按照《混凝土外加劑》（GB8076—2008）方法進行檢測，而《混凝土外加劑》（GB8076—2008）中已沒有該項規定。各個標準差異較大，導致檢測工作沒有統一的執行標準。引起部分廠家鉆空子行為，導致外加劑質量下降。

2）因執行標準的不同，原材料產地的差異，材料生產工藝的差異，導致當地水泥與中國外加劑適應性不良，相容性較差，需要對外加劑的種類或成分進行調整。

具體措施為：

1）查閱外加劑的質量證明文件，并針對國產標準水泥及當地水泥進行配合比試驗，驗證其外加劑質量；

《意見》指出，社保“黑名單”將實行“誰列入、誰管理、誰負責”，遵循依法依規、公平公正、客觀真實、動態管理的原則。

2）調整中國外加劑成分；

3）改用當地生產的Sika 外加劑。

②項目地處非洲中西部，氣候炎熱潮濕，一年中旱季及雨季特征皆十分顯著，旱季天氣都處于高溫天氣，而雨季則為暴雨連綿，而這兩種極端天氣，都會對外加劑的使用造成較大的影響。

分析認為：高溫潮濕天氣會導致混凝土中水化反應加速，混凝土中的水泥顆粒形成水泥漿體，釋放出自由水，增大了塌落度。

具體調整措施為延長混凝土攪拌時間，減少外加劑的緩凝成分，令混凝土的前期水化反應在攪拌站中完成，不會在混凝土罐車中仍持續進行。

③混凝土的配合比存在缺陷，用水量過多或砂率配制不合理。

試驗分析：混凝土配合比的優劣，直接影響混凝土的使用性能，通過優化混凝土配合比，可以驗證中國外加劑與當地水泥是否存在普遍性的問題

具體調整措施為對混凝土配合比進行進一步優化。

3 試驗驗證

3.1 不同水泥的外加劑性能驗證試驗

因對中國產外加劑性能及質量存疑，設計試驗對其具體使用性能進行驗證，使用同樣的配合比，同樣的原材料，僅水泥的種類不同，以驗證外加劑的質量是否存在缺陷。試驗結果如表1。

表1 不同水泥的外加劑性能試驗

通過實際的配合比試驗，對中國水泥及當地水泥的適應性進行檢測，試驗結果顯示，在同樣配合比的情況下，中國水泥與國產外加劑的適應性正常，和易性良好，而當地水泥與國產外加劑的塌落度仍存在不正常增大的現象，初步證明國產外加劑質量無異常。

3.2 Sika 外加劑配合比試驗

為驗證當地生產的Sika 外加劑與當地水泥的適應性，對兩種外加劑進行同配比的對比試驗，具體分析使用性能。（表2）

表2 兩次同配合比試驗的混凝土性能變化表

本文僅體現單次試驗結果，實際通過多次配合比對比驗證，在多次重復試驗情況下，Sika 外加劑均未出現良好的試驗結果及使用性能，且在Sika 公司的技術人員指導下，該外加劑仍不能符合工程設計要求，因此不予采用；國產外加劑在配合比設計過程中，出現塌落度增大的現象，但和易性良好，可通過對國產外加劑的成分進行調整試驗，驗證其是否可達到良好的使用性能。

3.3 外加劑成分調整試驗

表3 外加劑具體成分及說明表

調整方向：在混凝土生產過程中，出現較高頻率的現象為塌落度增大，原因為水泥與外加劑反應速度較慢，在攪拌站下料后，仍持續進行反應，導致塌落度增大，因此，需要降低保塌效果，減少緩凝效應，加快水化過程。

表4 調整后的外加劑成分表

表5 兩次同配合比試驗的混凝土性能變化表

本文僅體現單次試驗結果，此數據為進行多次重復試驗結果后所取平均數，在多次試驗結果下，在對外加劑的組成成分進行調整后，混凝土的實際使用性能已可以達到較為良好的水平，因此，將此試驗結果反饋與外加劑生產單位，按照此外加劑配方進行生產。

3.4 實際生產試驗

試驗室配合比生產已完成，混凝土配合比為室內設計，與實際生產中的高溫高濕環境有所不同，因此再次設計控制變量法試驗，在同樣配合比下進行室內試驗并且在攪拌站繼續進行實際生產，驗證混凝土實際使用性能。（表6）

表6 同試驗配合比的生產結果表

3.5 其他因素影響試驗（表7-表9）

表7 水膠比因素試驗（2# 外加劑）

表8 砂率因素試驗（2# 外加劑）

表9 攪拌時間因素試驗（2# 外加劑）

4 試驗結論

在通過多次重復型、交叉型的試驗后，我部試驗人員對國產外加劑及當地生產水泥的適應性試驗得出以下結論：

①通過對國內水泥、國內外加劑、非洲水泥、非洲外加劑的交叉試驗后，結果顯示，國內外加劑在質量性能方面未發現缺陷，但在與非洲生產水泥的實際試驗中，使用性能不良；以同樣水泥與當地生產的Sika 外加劑進行試驗，所生產出的混凝土同樣存在適應性問題。因此排除了外加劑質量缺陷的可能。

②當地水泥的生產流程及生產原料的不同，導致水泥的水化反應速度較慢，在罐車中會繼續反應，導致混凝土的塌落度會增大，對于混凝土施工控制較為不利，因此我方試驗人員對外加劑水成分進行了調整，增加了減水成分，加速了水化過程，使水泥與外加劑充分反應，讓塌落度達到當前配合比的峰值，不會在罐車中仍舊繼續反應以至于增大塌落度，同時，由于水泥的惰性性質，可以減少保塌成分，使混凝土的工作性能穩定。

③調整外加劑成分后，試驗室配合比與實際現場生產進行對比，高溫高濕環境對混凝土的塌落度損失影響更大，符合混凝土水化客觀規律，因此，在生產過程中，需要注意增大混凝土的出機塌落度，以確保混凝土的澆筑正常。

④在對同樣的外加劑反應過程中，水膠比的變化僅會影響混凝土的強度，對于混凝土的實際塌落度和和易性，無明顯影響，因此，對于和易性不良，不應依靠改變水膠比，增大水泥用量的方法進行處理，應根據現場實際情況，從多方面探究，以數據為準，以科學指導施工；

⑤通過對砂率的調整，可以提高混凝土的塌落度穩定性。砂率的增加，改善了混凝土的集料級配分布，粗集料間的空隙被細集料充分填充，水泥更充分的分散在混凝土中，增加了水、外加劑及水泥的接觸面積，加速了水化反應的進行，水泥漿充分的包裹住集料，使混凝土的塌落度在攪拌中達到設計塌落度，而且集料空隙率減少，進一步減少了水泡的存在，可以提高混凝土的保塌效果，但是，砂率的提高同時也會降低粗集料用量的減少，從而導致混凝土的實際強度降低，因此，砂率的增加需要根據混凝土的生產實際情況及混凝土設計標號進行控制，不應一味增加。

⑥混凝土的攪拌時間也會對塌落度的大小產生影響，而靜置情況下，混凝土的塌落度僅會逐漸降低，而持續攪拌，則可以令混凝土的塌落度保持或下降較慢；混凝土在混凝土攪拌站150 秒的攪拌時間下，混凝土的水化反應達到峰值，在罐車中的混凝土不會提高塌落度，而小于150秒時，塌落度未有下降，不符合塌落度應隨時間而降低的客觀規律，證明反應仍未正常完成；而超過150 秒，混凝土的塌落度無明顯變化，因此證明，適當增加混凝土攪拌時間，可以提高混凝土塌落度穩定性，而過多增加攪拌時間，并不會得出更好結果；考慮到生產效率等因素，150 秒為最佳攪拌時間。

5 結束語

外加劑應用是提高混凝土性能，使其能夠適應不同水運工程質量及施工要求的經濟性方法。目前已在建設領域廣泛使用，并取得了良好的效果。但是，在實際應用過程中，由于外加劑種類的不同，與水泥材料、使用環境的相適性差異、以及人為因素等問題，使得外加劑的混凝土制作中的性能發揮并不穩定。而目前各個國家的水泥、集料、水質等混凝土原材料存在著各種各樣的差別。因此，外加劑的生產及研究應進一步深化，加強生產過程控制，提高生產質量類，且不能僅僅滿足于符合我國現行規范，更需要不斷改革創新，不斷提升自身品質及適應性，并通過科學、規范的試驗調整外加劑的生產配方及用量確定，從而進一步提升外加劑在混凝土生產過程中的性能發揮，提高混凝土的質量。