不同外加劑對混凝土影響?摘要：外加劑是現代混凝土必不可少的組分，外加劑的使用促進了混凝土技術的革新在使用的過程中，外加劑與混凝土原材料不相容的問題經常出現為避免在調整外加劑與混凝土原材料相容性過程中的盲目性、無序性筆者根據實踐将外加劑複配采用分步處理方法，将複雜的問題簡單化、程序化先淨漿，再砂漿，最後混凝土試驗确定外加劑複配配方，我來為大家講解一下關于不同外加劑對混凝土影響?跟着小編一起來看一看吧!

不同外加劑對混凝土影響

摘要：外加劑是現代混凝土必不可少的組分，外加劑的使用促進了混凝土技術的革新。在使用的過程中，外加劑與混凝土原材料不相容的問題經常出現。為避免在調整外加劑與混凝土原材料相容性過程中的盲目性、無序性。筆者根據實踐将外加劑複配采用分步處理方法，将複雜的問題簡單化、程序化。先淨漿，再砂漿，最後混凝土試驗确定外加劑複配配方。

關鍵詞：外加劑、原材料、混凝土、相容性、分步法複配

0 概述

商品混凝土經過30多年的發展，外加劑在混凝土使用過程中表現出來的優異性能已被業界廣泛認可。由于混凝土原材料複雜多變，再加上環境等影響因素，外加劑與混凝土原材料的相容性差的問題時常出現。國内大量的專家學者針對這一問題進行大量的試驗研究，在外加劑相容性的問題上取得的巨大的進步。但是，至今也沒有找到一個從根本上解決問題的辦法，混凝土及外加劑生産一線的技術人員主要依靠經驗解決相容性的問題，在方法上存在很大的盲目性。筆者根據外加劑複配的經驗，通過大量的試驗嘗試，利用分解論理論将混凝土相容性問題分離成多個因素，逐個試驗分析。總結出采用分步解決混凝土各原材料與外加劑相容性的問題，此方法，僅供大家參考。

在使用外加劑的過程中經常遇到與混凝土原材料不相容的問題，常見的外加劑在混凝土中相容性差的具體表現為：

（1）外加劑用量大，混凝土初始坍落度偏小，擴展度更小，通俗說法就是“打不開”；

（2）混凝土坍落度損失快，出機後混凝土和易性很差，坍落度和擴展度迅速損失，5~10min内完全損失；

（3）混凝土坍落度和擴展度都不小，但混凝土泌水、也有時滞後1~3h泌水并且量大；還有時是砂漿包裹不住石子，發生離析，但卻并未伴大量泌水；

（4）混凝土對外加劑摻量敏感，摻量低時坍落度偏小，增加摻量可以滿足坍落度要求，混凝土泌水嚴重，30min後坍落度損失嚴重。

1 影響外加劑相容性的因素

在混凝土中，影響外加劑相容性的因素很多，大緻可以分為：外加劑自身的特點、水泥、礦物摻合料、砂石的質量、環境等因素。這些影響因素有時不是單一的，而是多個因素相互影響、共同作用的結果。影響外加劑相容性的因素不同，解決的辦法也不相同。具體采用那種解決方案，要進行充分的試驗和具體的分析，對症下藥，才能從根本上解決外加劑在混凝土中不相容的問題。

1.1 外加劑

減水劑是外加劑的主要品種，減水劑占外加劑總量的80~90%。目前，市場上常見的高效減水劑主要有二類：一類是萘系及脂肪族類為代表的傳統高效減水劑：此類減水劑的減水性能相似；但萘系的含氣量稍高于脂肪族高效減水劑，脂肪族高效減水劑的緩凝性及泌水高于萘系産品。另一類是以聚羧酸鹽系、氨基磺酸鹽系（因價格高未大規模使用）為代表的高性能減水劑，我國的聚羧酸減水劑主要有兩種：一種是通常呈微黃色的聚醚類；另一種是通常呈現暗紅色的聚酯類。由于酯類的生産工藝相對複雜，現在市場上常見的是醚類産品，一般酯類的引氣性及保坍性能高于醚類，醚類的減水率較高，性能較穩定。聚羧酸系減水劑的合成原料和工藝的差異（如聚羧酸減水劑在合成過程中需要先消泡再引氣的工藝，所使用消泡劑與引氣劑的差别也影響聚羧酸減水劑産品的性能），造成聚羧酸減水劑産品的性能有很大的差别。聚羧酸減水劑的合成工藝直接影響外加劑的分子結構，原材料的質量與生産管理決定了産品的穩定性，聚羧酸減水劑可以分為保坍型、早強型、引氣型、高減水型等。聚羧酸減水劑與水泥存在相容性問題，對礦物摻合料，甚至對骨料的品質也存在相容性問題。聚羧酸減水劑也存在與傳統外加劑相容性的問題（如在有Na2SO4存在的情況下聚羧酸減水劑減水率變差），聚羧酸減水劑的複配技術難度大，而且複配技術尚不成熟，許多結論還存在很大争議。

在進行外加劑複配工作前，應熟悉外加劑的品種、性能及優缺點。外加劑種類不同，性能會有很大的差别，使用效果也會大相徑庭。減水劑自身的合成工藝對相容性有重要的影響，例如，萘系和脂肪族高效減水劑合成本身就影響産品的質量，磺化程度影響減水劑的分散性，分子量、分子分布及聚合度聚合性質影響減水率；聚羧酸減水劑的合成工藝不同可以分為：高減水型、保坍型、緩凝型、早強型等。針對這些産品的不同特點進行複配，是有效解決外加劑相容性差的方法之一。

1.2 混凝土原材料對外加劑相容性的影響

水泥的主要成分為C3S、C2S、C3A 及C4AF，這些礦化成分其吸附活性順序通常認為應該是C3A>C4AF>C3S>C2S，一般來說，水泥C3A和C4AF的比例越大, 則減水劑的分散效果越差[1]。水泥中的石膏與C3A反應生成AFt（鈣礬石）包裹在C3A的表面，阻止C3A的進一步水化，而水泥漿體中的可溶性的堿可以促進C3A的溶出，增加溶液中C3A的數量，可見，水泥中的C3A、SO3及堿三者的平衡對水泥與外加劑的相容性有十分重要的作用，凡是影響三者平衡的因素，都會影響到外加劑在混凝土中的相容性[2]。另外，水泥的溫度、細度等因素也會影響水泥與外加劑在混凝土中的相容性。

粉煤灰、礦渣粉、矽灰、爐渣、煤矸石等礦物摻合料，其所需浸潤水量與水泥在相同數量級上，其成分性能的變動也造成與減水劑“相容性”的變化。特别是粉煤灰中作為燒失量成分的未燃煤，實乃焦炭顆粒，是強吸附劑，能大量吸附減水劑，其含量變化當然明顯影響粉煤灰與減水劑的“相容性”。又如煤渣、煤矸石等，或含有多孔材料成分，其孔隙内吸入的拌合水較多，溶解于水中的外加劑也将随之被吸收，這種情況也影響着對減水劑的“相容性”。

砂、石在混凝土中占70%～80%，砂、石的質量直接影響混凝土的質量，砂、石的含泥量和石粉含量對外加劑的影響都不容忽視，尤其是使用聚羧酸減水劑時，影響更加突出。有研究表明[3]，粘土礦物高嶺土和伊利石對減水劑的吸附量很大，分别是水泥的5～10倍和2～5倍，膨潤土的吸附量更幾乎是水泥的50倍左右。所以，含泥量嚴重影響着砂、石對外加劑的“相容性”。至于石粉，不同于泥粉，對外加劑的吸附很小，但因粉粒徑接近于摻合料，也是需要“浸潤水份”的，石粉含量變化大也會引起拌合物稠度變化，顯得影響着砂、石對減水劑的“相容性”。

2 混凝土與外加劑相容性分步調整

影響外加劑在混凝土相容性的因素很多，調整外加劑與混凝土原材料的相容性也是一項複雜的工作。隻有找到影響外加劑在混凝土相容性的原因，才能有的放矢，有效避免調整方案的盲目性，最終找到最佳的解決方案。筆者将各種原材料分解開，一個一個地分析，找到影響外加劑相容性的根本原因。

2.1 初步确定外加劑配方

2.1.1 淨漿流動度試驗

根據《混凝土外加劑勻質性試驗方法》GB/T8077—2012規定的試驗方法：水泥300g；水87g；外加劑摻量——萘系、脂肪族類摻量（折固）0.6%左右，固含量的20%聚羧酸摻量0.4~0.6%摻量。萘系、脂肪族類摻量（折固）0.6%左右。在進行水泥淨漿實驗時，為避免外加劑成分之間相互幹擾，隻使用水泥和減水劑母液進行試驗，不加入其它複配外加劑（俗稱“小料”）。觀察水泥與減水劑的相容性，若水泥淨漿流動度達到220mm左右；固含量的20%聚羧酸類摻量0.4~0.6%摻量時，流動度達250mm左右，漿體有适量的氣泡且漿體有光澤，則說明該減水劑與水泥相容性較好，可以直接進行進行下步複配試驗。

對于遇到水泥淨漿流動度<140mm的情況，根據上述影響因素分析，我們可以初步判斷可能是由于C3A、SO3與堿三者平衡關系遭到破壞，不能有效控制水泥的水化。采用添加新的外加劑的辦法，調節C3A、SO3與堿三者平衡關系的方法進行調整，為了便于觀察新添加的外加劑對淨漿的影響。先通過提高用水量或改變減水劑摻量的方法，将水泥淨漿流動度調到180mm以上。再通過調節C3A、SO3與堿三者平衡關系來解決水泥與減水劑的相容性。攪拌站所使用的水泥，C3A的含量是固定的，也很難進行調整，僅能改變SO3和堿的含量來使C3A、SO3與堿三者之間的關系達到平衡。可以參照馮浩[4]的測pH值的辦法，先測水泥的pH值：用三份水溶解一份水泥，充分攪拌後沉澱澄清，取一滴清液滴在pH試紙上，觀察試紙背面變色程度以确定水泥的堿性（一般pH值在12以上），初步判斷水泥的堿性。偏高也就是SO3少了，要在加少量含SO3的鹽，偏低應當把外加劑pH值略微用堿調高。

在調節C3A、SO3與堿三者之間平衡時，也要注意減水劑自身的特性。萘系高效減水劑在合成的過程過不可避免地含有Na2SO4，而脂肪族高效減水劑是在堿性環境下合成的，脂肪族的pH值較高。了解這些特性，可以根據各自的優點進行複配使用，調節SO3和堿與C3A的平衡，有時也會取得良好的效果。

在水泥與外加劑淨漿試驗做到滿意的流動度以後，接着按照生産實際C30混凝土配合比将水泥、粉煤灰、礦粉所占的百分比，再按GB/T8077—2012進行淨漿流動性試驗，測試初始的淨漿流動度及經時損失與水泥淨漿流動度時的差别。一般情況下，由于礦物摻合料的礦物組成、顆粒級配、顆粒形态與水泥的差别，摻加礦物摻合料後初始淨漿流動度會增加，經時靜漿流動度損失會減少，外加劑的相容性得到一定改善。如果發現加入礦物摻合料後初始淨漿流動度及經時損失明顯變差，則礦物摻合料的對外加劑相容性産生不利的影響。此時，将三元膠凝材料改為二元膠凝材料，再進一步試驗确認是哪種材料有問題。

2.1.2添加緩凝組份控制淨漿流動度損失

确認按照C30混凝土配合比的膠凝材料比例的淨漿流動度滿足複配要求後，緊接着用調整緩凝劑摻量的辦法控制1h淨漿流動度損失不超過30mm，根據試驗結果找出一、二種較好的複配組份并确定各組分的複配摻量。

由于水泥中的C3A的水化受到石膏的抑制作用，因此，緩凝劑的大部分作用是針對C3S的水化而發生作用的。不宜使用過多的緩凝組份，防止各緩凝組分之間相互影響。一般選用對C3S作用好的葡萄糖酸鈉作為緩凝組分進行試驗，如果保坍效果不佳，可以采用兩種組分複合使用。常用的複合組合：對于礦物成分C3S含量多的水泥，可以采用葡萄糖酸鈉或其他羟基羧酸鹽，六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、檸檬酸鈉；對于C3A含量多的水泥采用葡萄糖酸鈉，複合三聚磷酸鈉、硼砂、改性澱粉、糊精（DE[1]值在20以上）。C4AF含量偏高的水泥，用三聚磷酸鈉比其他磷酸鹽有效，對于C3A、C4AF含量偏高的水泥聚羧酸減水劑的保坍效果優于萘系等傳統高效減水劑。另外，單糖對葡萄糖酸鈉有增效作用，這也是在高溫環境下，液體葡萄糖酸鈉的效果好于粉劑葡萄糖酸鈉的原因。

若外加劑的摻量是膠凝材料的2%，一般葡萄糖酸鈉的用量在20~40kg/T左右，用葡萄糖酸鈉複合三聚磷酸鈉、硝酸鋅或硫酸鋅、糊精按克分子比3：1。

我們在複合使用緩凝保坍組份時，應注意各組份的的使用摻量的上限，并考濾各組份疊加後的緩凝性能。防止各組分緩凝摻量疊加過高，造成緩凝事故，并根據氣溫變化及時調整摻量。另外，在複合使用防凍劑、膨脹劑、早強劑等外加劑時，應通過試驗重新确定各組分的使用摻量。

2.2 确定外加劑最佳複配配方

按照《混凝土外加劑應用技術規範》GB50119—2013中附錄A《混凝土外加劑相容性快速試驗方法》的相關規定測試，砂漿配比為去除石子的工程實際混凝土施工配合比，砂漿的水膠比與混凝土的水膠比相比低0.02，聚羧酸減水劑應按混凝土配合比摻量降低0.1%，砂漿數量不宜少于1L，砂漿擴展度應達到350±20mm。然後分别測試經時30min或60min的砂漿流動度，單位為mm。用GB50119—2013中附錄A《混凝土外加劑相容性快速試驗方法》即可以有效地判定減水劑之間的差異，也可以有效判定外加劑與混凝土使用的砂之間的相容性。

在外加劑相容性的調整過程中，經常會遇到的淨漿試驗與混凝土試驗的相關性差的情況。這是由于GB/T8077—2012水泥淨漿試驗方法的水膠比是0.29（或0.35）與GB50119—2013的砂漿試驗方法的水膠比可能會不相同，水膠比的差異會造成水泥中C3A、SO3與堿溶解度的不同。因此，在試驗前，應在保持母體用量不變的情況下，對外加劑的複配成分調整。做以下幾個配方：①原配方不變；②原配方的緩凝成分不變，按照0.29/砂漿水膠比對補充的SO3與堿進行調整；③将原配方的複配成分均按照0.29/砂漿水膠比進行調整。最後觀察這三種外加劑配方那一個配方更優。

2.3 混凝土試驗檢驗外加劑複方

經過上述相關的試驗，基本上可以确定外加劑的複配配方，進行最後一步試驗——在混凝土中檢驗這個複配配方。

用生産C30配合比做混凝土試驗，不宜少于10L，混凝土的全部材料加入，數量也擴大10倍以上，試驗結果有可能需要調整，大可不必重新推倒重來，增加高效減水劑用量也是有必要的。外加劑淨漿試驗做成功混凝土有可能不行，如果淨漿試驗都不行用在混凝土中更不行。

遇到混凝土離析、泌水時，我們可以通過摻用糊精、纖維素、酰胺等保水組份進行調整。加入适量的引氣劑也可以有效防止離析泌水，尤其是聚羧酸減水劑加入引氣劑後，在減少泌水的同時，又能保持坍落度損失；降低用水量，減少外加劑摻量，增加砂率及細粉料用量也能有效控制泌水、離析。因此，在很多情況下僅僅靠調整外加劑的辦法很難得到滿意的結果，配合比的調整也是十分必要的。

外加劑在混凝土中每方就那麼六、七公斤，作用有限，外加劑不是“萬能藥”，僅僅靠外加劑解決不了所有的問題。有時根據混凝土試驗反應出的結果，靈活調整混凝土配合比的砂率、骨料的級配、膠凝材料種類及用量可以取得良好的效果。在調整外加劑在混凝土适應性的問題上，其實隻有40%的問題用外加劑可以解決，約30%的問題可以通過混凝土材料和配合比解決，剩下的30%通過同時調整混凝土配合比和外加劑或通過水泥廠來調整，水泥廠調整比調整外加劑更有效。

3 結語

外加劑在混凝土中的相容性是一個綜合性、複雜的、多變的的問題，涉及到水泥、礦物摻合料以及骨料砂石的質量都影響到外加劑的使用。外加劑在混凝土原材料中用量最小，外加劑不是“萬能藥”，解決不了混凝土的所有問題。

筆者在工作中使用的分步解決外加劑在混凝土中相容性的方法，看似複雜，實際上避免了外加劑組分之間的相互幹擾，可以準确确定問題的根源所在。在使用的過程中可以不必嚴格按照步驟進行，也可以做過淨漿試驗一步過度到混凝土試驗，但砂漿試驗對聚羧酸減水劑的應用價值更高。

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