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1、外加剂与水泥适应性的改善措施外加剂与水泥适应性的改善措施混凝土外加剂已成为现代混凝土制备技术和施工技术所离不开的一种重要组分，各种外加剂的应用更是使混凝土材料实现高性能化和绿色化的重要措施之一然而混凝土外加剂与水泥之间有时存在不相适应性，并在一定程度上影响着外加剂的应用效果以及混凝土的性能。笔者曾经对混凝土外加剂与水泥适应性的定义进行了描述? ，认为：按照混凝土外加剂应用技术规范，将经检验符合有关标准的某种外加剂掺入按规定可以使用该品种外加剂的水泥中，用该水泥所配制的混凝土或砂浆若能够产生应有的效果，就认为该水泥与这种外加剂是适应的；相反，如果不能产生应有的效果，则该水泥与这种外加剂不适应。为
2、了摸清上海、江苏、浙江、广东湖南等地区水泥与外加剂的适应情况，寻求产生不相适应性现象的原因，提出有效的解决措施，笔者就上述地区减水型外加剂(包括普通减水剂、高效减水剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂、普通泵送剂、高效泵送剂和控制混凝土坍落度损失外加剂等)与水泥的适应性问题展开了一系列的试验研究。1 混凝土外加剂与水泥适应性的影响因素及其作用规律影响外加剂作用效果的因素很多(见表 1)。这些因素往往相互交织在一起，共同对外加剂的使用效果产生影响。各种因素对混凝土外加剂与水泥适应性的影响规律及机理分析，可参见文献112。2 混凝土外加剂与水泥适应性的改善措施为了改善混凝土外加剂与水泥的适应性，可采取以
3、下几项措施：(1)要对混凝土原材料生产者、混凝土拌合物制备者和施工技木人员进行大力宣传。只有全社会都承认水泥与外加剂之间存在是否适应这一问题，才能正确面对其可能产生的后果，也才能促使人们努力解决这一问题。(2)混凝土制备者应对每一批水泥、每一批外加剂进行质量检测和混凝土试配试验，寻求原材料的技术特性，尽量将相互适应性好的外加剂与水泥配合使用，以避免因将不相适应的水泥与外加剂共同使用而造成的质量事故、材料浪费或成本提高。(3)混凝土的制备成本固然重要，但混凝土制备者不能只注重节省费用而无视某些水泥(如铝酸盐含量相对较高者)或掺加了某种掺合料后的水泥所配制的混凝土对外加剂掺量的实际需求。这是因为外
4、加剂的适宜掺量与水泥特性、掺合料性能及掺量等因素有关，而非传统观念上的固定值。(4)水泥厂、外加剂厂与混凝土制备单位应携手解决这一类问题，而决不能对自身所存在的技术问题遮遮掩掩、推卸责任。比如水泥厂应尽量不采用硬石膏作为调凝剂；外加剂厂遇到所配合使用的水泥为掺硬石膏水泥时，应提供不含木钙或糖钙的外加剂或采取其它技术措施；混凝土制备者应采纳外加剂厂的建议，及时改变外加剂的品种和掺量。(5)在实际工程中，水泥与外加剂的适应性试验应在混凝土拌合物制备前就完成，这样才能正确地选择水泥、掺合料和外加剂，并确定出最优化的配合比。在施工中，水泥厂和外加剂厂应提供质量稳定的产品。如果某批水泥或外加剂出现了不相
5、适应性问题，应立即配合分析和查找原因，以寻求有效的对策。表 2 是笔者针对水泥与外加剂不相适应的一些常见现象而建议采取的一些措施必须指出的是，有时导致水泥与外加剂不相适应的原因是多方面的和互相交织的，因此具体采取哪种解决措施就需要进行充分的前期试验和细致周密的分析。另外，此类问题要由水泥厂、外加剂厂、混凝土拌合物制备单位以及施工单位联手解决。3 改善混凝土外加剂与水泥适应性的工程实例3.1 因更换水泥所引起的不适应性问题3.1.1 工程概况上海浦东某重点工程，2001 年开始施工该工程采用商品混凝土，强度等级为 C40。要求初始坍落度为(202)cm，1 h 后坍落度不得低于 16 cm。混凝
6、土配合比为：m(水泥)：m(粉煤灰)：m(矿渣粉)：m(砂)：m(石子)：m(泵送剂)：m(水)=262：82：110：680：1 023：681：180原材料如下：江西某厂 525P.O；II 级粉煤灰；上海产 S95 矿渣粉；长江河砂，细度模数 2.6；525 mm 连续级配碎石；上海某厂 SP406 高效泵送剂。该工程所浇注的混凝土由上海某搅拌站供应，该搅拌站采用SP406 高效泵送剂制备混凝土。过去用京阳嘉新牌 52.5 P.O 和安徽海螺牌 52.5 P.O，按上述配比所配制的混凝土的初始坍落度和坍落度保持性均能满足工程要求但由于施工时上海市预拌混凝土的需求量非常大，水泥供不应求，因
7、此临时改换了江西某厂生产的 52.5 P.O。搅拌站事先对该水泥的性能特点不很了解，故仍按原来的配比进行试生产，却遇到了所配制混凝土坍落度严重损失的异常情况。具体表现为：初始坍落度较小，只有 16 cm，且即使通过增加用水量使初始坍落度达到 20 cm，但只要停放 30 min，坍落度就减小到6.5 cm，根本无法满足运输和泵送要求。3.1.2 原因分析及解决措施笔者经分析后认为，上述情况产生的原因可能是：(1)该水泥矿物成分与其它水泥有差别，或者石膏与铝酸盐比例较小；(2)当时正处于水泥旧标准向新标准转换的阶段，为满足早期强度的要求，该水泥的粉磨细度较大；(3)泵送剂出现了质量波动。为此，笔
8、者做了一系列试验进行对比，以查找原因并提出相应的对策试验结果如下：(1)采用标准检验方法对外加剂进行检测。当外加剂掺量为1.5%(以占水泥质量计，下同)时，当时供应的一批 SP406 高效泵送剂和前几批泵送剂的留存样品均符合泵送剂一等品标准13，且质量稳定因此，可以排除外加剂的质量波动因素。(2)对江西某厂水泥质量进行检测。检测结果表明，该水泥性能符合 GB 1751999硅酸盐、普通硅酸盐水泥标准 ，因此，可以排除水泥的质量因素。(3)在不掺加掺合料的情况下，对比了海螺水泥、京阳水泥和江西某厂水泥与 SP406 的适应性，结果如表 3 所示。由表可见，采用同一种 SP406 高效泵送剂，且掺
9、量也相同，只是水泥品牌不同，所配制混凝土的坍落度损失情况便不同。用江西某厂水泥所配制的混凝土(3#)的坍落度损失较大。观察表明，3#混凝土拌合物在 020 min 内的稠化现象非常严重，因此可以将出现不适应性现象的原因基本归结于该水泥的特性上。为此，将 SP406 的掺量增加到 2.0%，便发现混凝土的坍落度损失减小了(见表 3 中 4#样)。另外，在对混凝土原材料的进一步了解中发现，当时所使用的粉煤灰尽管符合级粉煤灰标准，但其含碳量相对较高(烧失量为 6.2%(质量分数)，对于本 C40 混凝土配合比而言，显然粉煤灰的用量偏大粉煤灰大量吸附减水剂也将导致混凝土坍落度损失过大。根据以上调查，最
10、后笔者提出，可采取以下措施改善用江西某厂水泥所配制的混凝土拌合物的性能：(1)在配合比不变的情况下，适当增加 SP406 外加剂的掺量；(2)在配合比不变的情况下，适当调整 SP406 外加剂的复合方案；(3)适当改变混凝土的配合比，比如减小粉煤灰用量，而相应增加矿渣粉的用量。表 4 为在上述 3 种方案的基础上，采用江西某厂 52.5 P.O 所配制的混凝土拌合物的性能，其中 Shen 8 外加剂为按本 C40 混凝土原材料性质和配合比而新研制的泵送剂。3.2 因使用膨胀剂所产生的不适应性问题3.2.1 工程概况济南某高层建筑地下连续墙浇注工程，2001 年 6 月施工混凝土强度等级为 C3
11、0，抗渗等级 P10。要求初始坍落度为(202)cm，50 min 后坍落度不得低于 16 cm。该工程混凝土配合比为：m(水泥)：m(膨胀剂)：m(砂)：m(石子)：m(泵送剂)：m(水)=407：55：750：1 000：1155：185原材料如下：山水牌 325P.O；山东某厂 UEA 膨胀剂；河砂，细度模数 2.6；525 mm 连续级配碎石；山东某外加剂厂 STH 高效泵送剂。山水牌水泥为济南市搅拌站广泛使用的一种水泥品牌，山东某外加剂厂生产的系列外加剂与这种水泥具有良好的适应性，可用以配制 C30C50 商品混凝土。 2001 年 6 月该搅拌站为上述工程试配应有抗裂防渗性能的商品
12、混凝土：采用山水牌 32.5 级普通硅酸盐水泥并以内掺法掺人占水泥质量 12%的 UEA 膨胀剂，泵送剂则选用STH 高效泵送剂。但试配结果显示，所配制的混凝土不仅需水量高，而且坍落度损失很快(当时气温并不是很高，室外气温只有 30左右)。工程紧迫，急需解决这一技术难题。3.2.2 原因分析及解决措施有关试验结果显示，山水牌 32.5 级普通硅酸盐水泥和 STH 高效泵送剂均符合有关标准，且在不掺加膨胀剂的情况下，2 种材料之间具有良好的适应性因此将产生不相适应性的主要原因锁定在膨胀剂方面。我国生产的膨胀剂主要为硫铝酸盐型和明矾石型膨胀剂，其中大多都引入了明矾石。明矾石的化学式为 K2SO4A
13、l2(SO4)34Al(OH)3，因此膨胀剂中含有一定量的 K2O(实际上还含有一定量的 Na20)。在混凝土中掺加 UEA 膨胀剂，事实上也就是增加了混凝土中的碱含量。有鉴于此，为满足拌合物的性能要求，笔者对 STH 高效泵送剂进行了改性，研制出了一种新型的适合于掺加 UEA 膨胀剂的混凝土泵送剂STH-2 高效泵送剂。表 5 是 STH-2 高效泵送剂与 STH高效泵送剂对混凝土拌合物性能影响的试验结果。工程实践表明，掺加 STH-2 高效泵送剂可以配制出满足本项目要求的商品混凝土。4 结语本文从影响水泥与外加剂适应性的各种因素人手，探讨了改善适应性的一些可行的措施，希望能对混凝土原材料生产单位、混凝土制备单位以及混凝土施工单位技术人员有所启示。诚然，要彻底解决水泥与外加剂适应性的问题，还需要产、学、研各界人士的共同努力及有效的行政调控。今后，将对这一问题进行进一步的研究，并建立一整套数据库资料同时，希望工程界能摒弃传统的“生产成本”观念，敢于面对这一事实，并采取必要的措施，以有效的技术手段，将因水泥与外加剂不相适应所造成的工程质量问题降低到最小程度。
