| 认识外加剂在现场施工的使用误区 | ||
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摘要：本文针对东莞市现场施工使用 混凝土外加剂是混凝土中掺入的一种组分，它是混凝土中除了水泥、砂、石、水以外的第五种组成部分。混凝土外加剂的种类繁多，分类方法有好几种。根据国标gb8075-87:“混凝土外加剂分类、命名与定义”中的分类方法，我们可以按混凝土外加剂主要功能分四大类： 改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂； 调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等； 改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等； 改善混凝土其他性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。 混凝土中合理掺加一定量的外加剂，可达到提高混凝土早期或个龄期强度，改善施工操作条件，延缓或降低水化热，调节凝结时间，改善泵送性，节约水泥用量和节能等目的。但是在现场施工中，存在一些误区。例如，对于减水剂，顾名思义，它可以减少混凝土的用水量，一些施工人员误认为它的作用就是节约用水，在一些水源充足的地方，这些施工人员就不愿意采用减水剂。这是对减水剂的一个错误的认识，他们不知道混凝土的用水量对混凝土的性能有着相当大的影响，减少用水量可以改善混凝土的许多性能。而减水剂作用的本质也是为了改善或调节混凝土的性能。从本质上讲，混凝土的外加剂就是混凝土性能的调节性。 笔者曾经遇到过一个施工队长，他在做东莞市保安公司宿舍楼时，需要使用减水剂泵送混凝土。在做地上六层以下时，他拒绝使用减水剂，认为只要多加水，混凝土就一定上得去。后来经过笔者跟他解释，并陪他到外加剂生产厂家参观，最后选定广州的建筑宝jzb-3型做泵送剂。最后他做的工程被评为市样板工程。到现在，他做的工程主动要求用建筑宝的减水剂。下面笔者针对在施工中容易出现的外加剂使用问题进行论述，务求使现场施工人员对外加剂的使用有一个较清晰的认识。 一、普通减水剂容易出现的工程质量问题 普通减水剂是目前现场施工中最常用的外加剂之一。虽然普通减水剂普及面较广，但是在现场施工中一些技术人员对它不够重视，也容易对工程施工进度、工程的质量造成一定的影响。 1）新拌混凝土的流动性不好。混凝土拌合物流动性达不到预期要求，坍落度不够、发粘。可能是外加剂掺量不够，可适当增加掺量。但不可随意增加减水剂的掺量以免影响强度或凝结时间。实际上减水剂在超过适宜掺量以后减水率与掺量也不再保持线性关系。 2）新拌混凝土长时间不凝结。这时候应该检查是否减水剂掺量过大，如果是减水剂掺量过大，可以加强湿养护，不要急于拆模。一般如果在3天之内凝结硬化，后期强度还是可以上来的。如果3天以后仍然不凝结则后期强度很难保证了，此时必须用回弹仪检验强度，以保证工程质量。 3）混凝土的强度不够。强度不够可表现为早期强度不足，但后期强度达到设计要求。这主要是由于缓凝作用引起的，这时要适当放慢拆模时间并加强早期养护；另外一种情况是后期强度不够，这主要是由于普通减水剂中含有一定引气作用结果，当含气量过大时就必然导致强度不够，可检查是否掺量过大，如掺量在允许范围内则可能是减水剂引气性太大，质量不合格，此时必须对混凝土采取一些补强措施。 4）出现假凝现象。假凝现象是当混凝土掺入普通减水剂停止搅拌十几分钟后混凝土就开始失去流动性而变硬，但在超过正常的凝结时间以后强度却上不去。这种现象不多见，往往是出现在换用水泥品种时容易发生。笔者曾经遇到过一次，是因为工地的施工人员把减水剂的计量搞错了，掺了十几倍的配合比掺量，出现假凝现象。后来找减水剂厂家的技术人员到工地调查，协助处理。最终原因找到了，但已经搅拌的混凝土只能全部敲掉。 一般来说，出现假凝现象主要是由于水泥与减水剂相容性差。普通减水剂中含有一些还原糖和多元醇，而这些成分会影响水泥中某些调凝剂如硬石膏与氟石膏在水化反应过程中的溶出速度，这就大大加快了c3a的水化速度。特别是当水泥中c3a的含量较高时，更容易产生假凝。一旦产生假凝，将严重影响混凝土的质量。首先是要影响浇筑质量，因为流动性差而产生蜂窝、麻面，继而在规定的拆模时间因未完全凝结硬化而拆不了模，而到达28天龄期后，强度却不够。解决的办法是在决定使用某种外加剂前应选做试验，而使用一种外加剂中途换水泥也要做试验。如果发现水泥与外加剂相容性差时，可以换用其他不含还原糖及多元醇的外加剂，如将普通减水剂换成高效减水剂等。 二、外加剂的掺加方法 外加剂掺加方法的不同将影响使用效果与生产工艺，国内外专家、学者都对此很重视。 日本花王石碱公司的服部健一博士等指出，在配合比和流动性相同的情况下，采用后掺法的减水剂用量仅为减水剂在搅拌时同水一起加入的60%左右。 前苏联的技术科学博士ф·м·伊凡诺夫教授等通过大量试验指出，在混凝土拌和物预先搅拌后，过几分钟再加入超塑化剂可得到更好的塑化效果。 苏州混凝土制品研究院研究了将减水剂不经溶解而直接掺加的方法。该院通过试验研究指出，在一定条件下减水剂可直接用粉剂掺入。 外加剂的掺加方法可归纳为下列几种： 按照外加剂的形态可分粉剂掺入法与水剂掺入法。按照与拌和水掺加的时间，可分为先掺法；同掺法；后掺法。 1）先掺法 先掺法即减水剂干粉先与水泥混和，然后加入骨料与水一起拌匀。该方法省去减水剂的溶解、贮存、冬季施工时所配溶液防冻等工序和设施，使用方便。 常用的木质素磺酸钙是由天然高分子物质改性而成，其相对分子质量为1000~25000,由于它掺入后，在水泥颗粒表面上不会产生较高的ζ电位，因而，可采取先掺法。与粉煤灰等载体复合的早强减水剂以及与硫酸钠等溶解度较低盐类复合的复合减水剂则必须采用先掺法。高效减水剂先掺法时的塑化作用效果较滞水法的差。 先掺法在使用时应注意下列事项： 使用前必须筛去减水剂的粗粒，避免受潮结块，要充分地搅拌均匀； 减水剂与元明粉复合使用时，要防止元明粉受潮结块，若遇有结块要筛去。元明粉及其复合剂应撒在水泥上，不能倒在潮湿的砂石上，否则元明粉遇水结块，搅拌过程中不易溶解，引起混凝土开裂。 因此，减水剂厂以粉剂出售时，减水剂粉末的细度应通过0.6mm方孔筛，0.15mm方孔筛上筛优质产品不超过15%为宜。 当减水剂与元明粉等复合使用时可与少量的粉煤灰等均匀混合，这可改善元明粉受潮结导体现象，而且容易拌匀。 2）同掺法 同掺法即减水剂预先溶解配制成一定浓度的溶液，然后在混凝土搅拌时同水一起掺入。为加速固体或膏状减水剂的溶解，宜将水预热到40~70℃，一边搅拌，一边将减水剂慢慢加入，到全部溶解为止。然后用液体密度计测量所得溶液的浓度，并通过增加减水剂或水使之达到规定的浓度。配制的减水剂溶液应封闭储存，防止水分蒸发，浓度变化或混入杂物。 将减水剂配制成溶液使用时，要防止减水剂溶液的浓度上下不一致，尤其是减水剂中的不溶物及溶解度较小的硫酸钠等到在低温时析出沉淀等问题的产生。在使用前一定要将减水剂溶液拌匀，复核其浓度。 3）后掺法 减水剂后掺法，即在混凝土拌好后经过一定的时间才将减水剂一次或分成数次加入到混凝土拌合物中，再经二次或多次搅拌。 后掺法包括滞水法和分批添加法等。所谓滞水法，即在搅拌过程中减水剂滞后于水1~3min加入，当以溶液加入时称为溶液滞水法，当以干粉加入时称为干粉滞水法。所谓分批添加法，即经时分批加入减水剂补偿和恢复混凝土拌合物的坝落度损失。 后掺法的优点为可克服和减少拌合物在运输途中的分层离析和坍落度损失；减水剂对水泥的适应性较好；在相同和易性的条件下，后掺法比先掺法或同掺法可节省减水剂掺量30%左右；在相同掺量下，减水增强作用显著；在减水剂掺量相同，强度和流动性相近的情况下，后掺法比先掺法或同掺法多节省水泥用量5%左右。但采用减水剂后掺法，制备混凝土所需的搅拌时间较长。 外加剂采用后掺法，由于水泥、砂、石外面先形成了一层水膜，使外加剂选择性吸附量明显降低，同时避免了外加剂钻入砂、石缝隙，从而使外加剂临界掺量明显下降。 对高效减水剂来说，后掺技术避开了水泥选择性吸附高峰，提高了对水泥品种的适应性，降低了减水剂的临界掺量，有利于克服新拌混凝土在运输过程中的坍落度损失。因此，对高效减水剂提倡后掺，甚至可以采用粉剂后掺。 对于缓凝型外加剂，据资料介绍，若在混凝土搅拌后2~4min加入，凝结时间较先掺或同掺还要延后2~3h. 对于不同的现场施工条件，我们可以按实际要求，按以上的外加剂掺加原则选取适当的外加剂掺加方法。 三、外加剂的掺量 混凝土外加剂的掺量以占水泥重量的百分数表示。外加剂的掺量与砂、石、水泥及水的用量相比虽然很小，但却显著地影响着混凝土的性能及使用效果。各种外加剂均有其适宜的掺量，若掺量过小，效果就不显著，但若掺量过大，不仅在经济上不合理，而且还可能造成事故，尤其是引气、缓凝作用明显的减水剂更应注意不可超掺量使用。不同品种的减水剂有不同的最佳适宜掺量，同一种减水剂掺量又因如下因素而不同。 1）减水剂的掺加方法 在某些水泥中，减水剂在搅拌过程中滞后于水1~3min加入较减水剂先加入水泥或配成溶液搅拌时与水一起加入的塑化作用效果显著提高，减水剂用量可减少13左右。如af型减水剂滞水法的适宜掺量为0.75%,先掺法时为1.25%,滞水法时的适宜掺量为0.7%,同掺法时为1.0%~1.5%. 2）水泥品种 由于水泥的矿物组成、混合材品种和掺量、水泥细度、石膏品种等不同，减水剂的掺量也不同。当减水剂采用先掺法或同掺法时，水泥品种对减水剂掺量的影响更大；当采用滞水法时，水泥品种对掺量的影响有所减小。 3）拌和物起始流动性 减水剂的塑化效果只有当拌和物的起始流动性达到一定值后才较显著。如af型减水剂掺量从0.7%增加到2.0%,在这样高的掺量下水泥浆仍不流动，只有当水灰比增长加到0.4和0.333时，在最佳适宜掺量下塑化效果才较显著。同样，过分干硬的砂浆及混凝土，即使减水剂的掺量很大时，塑化效果仍很差。这是由于当水量足够润湿并包裹水泥和集料颗粒表面时，减水剂对絮凝状的水泥浆体起胶溶作用，释放自由水使拌和物的结构粘度显著下降，流动性提高。当拌和物的起始流动性稍高，减水剂的适宜掺量减小。当砂浆的起始稠度为1.5cm时,fdn型减水剂的适宜掺量约为0.7%;当起始稠度为4cm时，适宜掺量为0.5%.所以，影响拌和物起始流动性的一些因素也影响减水剂掺量。 4）其它因素 环境温度也影响减水剂的掺量。一般高温季节由于坍落度损失较快，掺量稍多；低温季节，掺量稍低，否则缓凝加剧。当运输距离较远、浇筑时流动性要求较高时，掺量也稍多。 养护方法也影响掺量，蒸汽养护的适宜掺量较自然养护的稍低。 高强混凝土中的掺量，一般较普通混凝土中高。 前面提到的建筑宝外加剂，笔者曾经做过试验，现场也进行过调查，用华润水泥厂的普通水泥42.5r泵送时，0.7~1.0%的掺量就很好用；而用新洲水泥厂的普通水泥42.5泵送时，非得用1.0~1.2%的掺量，才有较理想的效果。由于影响减水剂掺量的因素较多，因此在使用前，根据外加剂生产工厂所提供的产品说明书中的推荐量，结合本工程的设计要求、原材料、施工工艺和环境条件等具体情况做一些补充试验，选用最佳适宜的掺量。在满足施工和设计要求的情况下，增加减水剂掺量一般是弊多利少。 四、混凝土外加剂的禁用与不宜使用 作为一种建筑材料，混凝土外加剂也有它的禁用和不宜使用之处。下面就是其中一些情况。 1）失效及不合格的外加剂禁止使用。 2）长期存放，对其质量未检验明确之前禁止使用。 3）在下列情况下不得应用氯盐及含氯盐的早强剂、早强减水剂及防冻剂。 ①在高湿度的空气环境中使用的结构，如排出大量蒸汽的车间、澡堂、洗衣房和经常处于空气相对湿度大于80%的房间以及有顶盖的钢筋混凝土蓄水池等。 ②处于水位升降部位的结构。 ③露天结构或经常受水淋的结构。 ④与镀锌钢材或铝铁相接角部位的结构，以及有外露钢筋预埋件而无防护措施的结构。 ⑤与含有酸、碱或硫酸盐等侵蚀介质相接触的结构。 ⑥使用过程中经常处于环境温度为60℃以上的结构。 ⑦直接靠近高压电源的结构。 ⑧预应力混凝土结构。 ⑨含有活性骨料的混凝土结构。 4）硫酸盐及其复合剂不得用于有活性骨料的混凝土；电器化运输设施和使用直流电的工厂、企业的钢筋混凝土结构：有镀锌钢材或铝铁相接触的结构，以及有外露钢筋预埋件而元防护措施的结构。 引气剂及引气减水剂不宜用于蒸养混凝土、预应力混凝土及高强混凝土。 普通减水剂不宜单独用于蒸养混凝土。 7）缓凝剂及缓凝减水剂不宜用于日最低气温5℃以下施工的混凝土，也不宜单独用于有早强要求的混凝土和蒸养混凝土。 8）饮水工程不得使用含有互性的外加剂。 9）掺硫铝酸钙类膨胀组分的膨胀混凝土，不得用于长期处于80℃以上的工程中。 五、合理选用外加剂 为了科学的使用外加剂，合理选择外加剂，使用外加剂达到较好的经济效果，防止因使用不当造成工程质量事故，根据以上的外加剂禁用与不宜使用的禁忌原则，笔者提出以下选用外加剂的技术要点： 1）选择外加剂品种时，应根据使用外加剂的主要目的，通过技术经济比较而确定。 2）确定外加剂掺量应根据使用要求、施工条件、气温、原材料等因素通过试验确定。 3）选用的外加剂必须有质量检验部门鉴定的产品合格证。凡无质量检验合格证、技术文件不全、包装不符、分量不足、产品受潮变质以及超过有效期限的不得使用。 4）普通减水剂宜用于日最低气温5℃以上的混凝土施工，不宜单独使用于蒸气养护混凝土。高效减水剂宜用于日最低气温0℃以上的混凝土施工，凡普通减水剂适用的范围，高效减水剂也一般适用，更适用于制备流动性混凝土、高强混凝土、蒸气混凝土。 5）引气剂、引气减水剂适用于抗冻混凝土、防渗混凝土、泵送混凝土、流动性混凝土及普通混凝土。引气剂不得采用干掺法及后掺法。引气减水剂也以溶液掺加为宜。 6）缓凝剂、缓凝减水剂适用于炎热气温条件下施工的混凝土、大体积混凝土、滑模施工用混凝土、泵送混凝土、长时间停放或长距离运输的混凝土等。缓凝剂、缓凝减水剂不宜用于日最低气温+5℃以下施工的混凝土，不宜单独用于有早强要求的混凝土及蒸气混凝土。 7）用石膏或工业废料石膏作调凝剂的水泥，在掺用糖类缓凝剂、普通减水剂木质素磺酸钙时，宜先做适应性试验，合格后使用。 六、小结 混凝土减水剂作为混凝土的第五种组分，越来越被广大施工单位所重视。各施工单位应该针对现场施工的实际需要，合理地选用外加剂，通过试配，找出最佳掺量，选用合适的掺加方法，精心施工，达到节约水泥、提高工作效率和经济效益的目的。 |