外加劑銷售和技術(shù)服務中幾大常見問題 |
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2015-10-20 17:10:53 |
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混凝土外加劑作為混凝土必不可少的組分，應用越來越廣泛?；炷镣饧觿┑奶攸c是品種多、摻量少，在改善或提高新拌和硬化混凝土的性能中起著重要作用，新拌混凝土工作性能明顯改善；能有效控制混凝土的凝結(jié)時間與塌落度損失；后期強度有較大增長；增加混凝土的密實性、抗?jié)B、抗凍、抗碳化等耐久性指標；硬化混凝土有較好的體積穩(wěn)定性等。但是混凝土是一種非勻質(zhì)性材料，各種組分相互依托又相互制約，各種材料形變不一，材料相態(tài)在不斷變化等，所以真正要做到混凝土新拌和硬化后的理想性能，是一件很不容易的事情。這其中混凝土外加劑首當其沖被認為是達到混凝土理想性能的重要材料，作為混凝土外加劑行業(yè)的一員，我想說的是混凝土外加劑不完全是靈丹妙藥，要達到混凝土的理想性能需要各個組分的協(xié)調(diào)配合。下面就混凝土外加劑銷售和技術(shù)服務中遇到的問題和解決方法加以總結(jié)，不妥之處，敬請商榷。
一、減水率問題
影響外加劑減水效果的因素主要有混凝土基材、減水劑自身特性、試驗方法等。
（一）水泥作為混凝土中最大的基材對外加劑的減水效果影響最大
水泥品種不同，則減水劑的減水效果也不同。水泥熟料的礦物成分、化學組成及石膏(作為調(diào)凝劑)形態(tài)等、水泥的細度、水泥中混合材的種類和摻量、水泥的新鮮程度、水泥的含水率和溫度等也會對減水劑的減水效果產(chǎn)生影響。例如試驗室最近用過兩種水泥，曲寨PO42.5和鼎新PO42.5，兩種水泥檢測同一批次的DH3G（摻量0.7%）減水率分別為15.6%和24%，用標準水泥檢測為17.6%；而用兩種水泥檢測同一批次DH13（摻量1.0%）分別為32%和27%，由標準水泥檢測為28%。另外砂子的細度、含泥量、泥塊含量；石子的粒形、石粉含量；礦物摻合料品種，級別等都對外加劑的減水效果有影響。這其中的主要原因是細顆粒對外加劑的吸附作用。銷售和技術(shù)服務中最常見的問題是減水率偏低或偏高，這時應首先向施工方詳細詢問原材料是否發(fā)生變化，包括水泥廠家，水泥產(chǎn)地；礦粉細度、燒失量；粉煤灰級別及集料料場的變化等。上述情況摸清后應對的主要方法是增減外加劑的摻量或調(diào)整外加劑的減水組分，需要注意的是外加劑存在一個最佳摻量，并不是說提高外加劑摻量就一定能提高減水率，摻量到一定峰值時減水率會趨于一個定值。例如在晉城江銘混凝土攪拌站今年4月份做DH13實驗，DH13（摻量1.0%）配方中母本量為320公斤，交易價格4800元每噸試驗效果和經(jīng)濟利潤很理想，但臨近簽合同的7月份在重新試驗，DH13（摻量1.0%）原先的配方，混凝土性能卻出不來，經(jīng)詢問對方水泥廠家、品牌沒發(fā)生變化，但是水泥產(chǎn)地發(fā)生了變化，經(jīng)調(diào)整DH13配方中母本量調(diào)整為450公斤，經(jīng)濟利潤喪失，果斷終止合作。
?。ǘp水劑自身特性對減水作用的影響
1．萘系減水劑
(1)萘系減水劑在合成時的磺化越完全，則轉(zhuǎn)變?yōu)閹в谢撬峄腔锏妮镰h(huán)越多，該減水劑的減水效果也越好；水解反應也同樣重要，因為通過水解反應可以除去萘環(huán)上的α位磺酸基,有利于縮聚反應。(2)萘系減水劑的聚合度對其塑化效果的影響非常顯著，一般存在1個最佳聚合度值。(3)萘系減水劑生產(chǎn)過程中起中和作用的反離子的性質(zhì)也影響減水劑的減水效果。(4)萘系減水劑的狀態(tài)也影響其對水泥的減水作用。試驗表明，粉狀減水劑的減水效果比液態(tài)減水劑的小5%左右。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是粉狀減水劑的分子呈纏繞狀結(jié)構(gòu)，當減水劑溶解在水中1d以上時，其分子呈直鎖狀結(jié)構(gòu)，而呈直鎖狀結(jié)構(gòu)的減水劑吸附在水泥顆粒表面后，起到的減水效果就強一些。
2.聚羧酸減水劑
聚羧酸（鹽）減水劑的分子是通過“分子設計”人為形成的“梳狀”或“樹枝狀”結(jié)構(gòu)，及在分子主鏈上接有許多個有一定長度和剛度的支鏈（側(cè)鏈）。在主鏈上也有能使水泥顆粒帶電的磺酸鹽或其它基團，可以起到傳統(tǒng)減水劑的作用，更重要的是一旦主鏈吸附在水泥顆粒表面后，支鏈與其它顆粒表面的支鏈形成立體交叉，阻礙了顆粒相互接近，從而達到分散（即減水）作用。普通接受的觀點是在分子結(jié)構(gòu)中，羧基、磺酸基的比例增加有利于增加雙電層的靜電斥力，聚氧乙烯鏈增加有利于增加吸附層的立體斥力從而增加減水劑的分散效果。
總之，水泥與水接觸即發(fā)生水化反應，機械攪拌過程使水泥分散成碎片，但這樣的分散體系是不穩(wěn)定的，特別是經(jīng)過粉磨的小粒徑的粒子更容易絮凝，一部分游離水被包裹在絮凝水泥粒子團中間，阻礙了水泥水化和水泥粒子的流動性。減水劑之所以能減少用水量，是因為減水劑的分散作用能提高水泥凝聚體的分散度，改變結(jié)合水、吸附水和游離水（自由水）的比例，提高游離水（自由水），以提高水泥漿的流動性和穩(wěn)定性。
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目前測定外加劑減水率主要有兩種方法：A水泥凈漿標準稠度用水量測定法，屬快速測定，應用較少，不在贅述。B采用國家標準規(guī)定的測試方法。應用廣泛，在實際操作中的測定難點就在于基準混凝土最小用水量的確定。特別是對于大塌落度的混凝土，基準混凝土用水量上下差5-10公斤，塌落度表現(xiàn)的不是很明顯，容易摻進人為因素。所以對減水率的測定缺乏準確性。再有檢測人員對標準數(shù)值準確把握，也直接影響減水率。比如在檢測泵送劑或高性能減水劑中，檢測人員把基準混凝土的塌落度控制在了170MM，基準用水量明顯要少，造成減水率測試結(jié)果偏低。
二、含氣量問題
影響含氣量的因素很多，總結(jié)起來有一下因素：
1．摻量含氣量和引氣劑的摻量成正比，但是當含氣量大于6%時，提高摻量表現(xiàn)就不明顯了。引氣劑的種類不同，引起效果也不一樣，K12的起泡能力好但是氣泡大、不穩(wěn)定，氣泡容易外溢，含氣量保持性差；而松香熱聚物類的DH9氣泡小、均勻穩(wěn)定，含氣量保持好。
2．水灰比含氣量和水灰比成正比，水灰比越大，單位膠材量少，相對附著的引氣劑越多，包裹空氣能力越好。
3．砂率含氣量和砂率成正比，砂率的提高有利于提高混凝土的和易性，因而增大含氣量。但是過大的細集料偏多時，含氣量提高不明顯。
4．礦物摻合料含氣量和礦物摻合料摻量成反比，主要原因是摻合料對引氣劑的吸附作用
5．石子越大含氣量越小，單粒徑比連續(xù)粒徑含氣量偏低；砂子的細度模數(shù)越大或越小都影響含氣量偏低，主要是這些因素造成混凝土的和易性差，從而引起含氣量偏低。
6．溫度溫度越高含氣量越低，主要原因是溫度高造成氣泡的不穩(wěn)定。
7．攪拌時間和攪拌的方式適當延長攪拌時間膠材空氣包裹充分，含氣量增加；強制式攪拌機比自落式攪拌機易引氣，大攪拌機比小攪拌機易引氣。
8．混凝土塌落度越大，和易性越好含氣量越大。
9．振搗方式也會對含氣量有影響。
10．人為因素，比如對膏體狀的DH9溶解方法不正確；導致實際摻量降低，含氣量上不去。正確的溶解方法新說明書已有說明。
概括以上因素，從總體上可以理解為能夠增加混凝土和易性的因素能提高含氣量，反過來含氣量的提高亦能提高混凝土的和易性。銷售和技術(shù)服務中遇到最多的是含氣量上不去，一般考慮是提高引氣劑摻量來抵消各種不利因素對含氣量的影響。摻量有時需提高十幾二十倍。極端個例比如貴州索風營水電站，DH9的摻量達到萬分之二十，當然碾壓混凝土也有其自身的特殊性。另外還需要提到的是混凝土的氣泡問題，混凝土的氣泡種類主要有：A混凝土在拌合、運輸、下料過程中引入的空氣泡。這種氣泡不穩(wěn)定，經(jīng)過一段時間或振搗會自行溢出、破滅。這種氣泡大攪拌機更易引入，小攪拌機不明顯。B引氣劑引入的均勻、穩(wěn)定的小氣泡。C減水劑引入的不穩(wěn)定氣泡。D自由水引入的氣泡。工程實踐中解決氣泡問題就要充分振搗，不漏振，不過振，快插慢拔，深入淺出。對于特殊部位如外八字可用改性纖維繃緊緊貼在模板上，它既能吸收一部分氣泡，又能通過它排除氣泡。
三、混凝土泌水離析問題
混凝土在運輸、振搗、泵送的過程中出現(xiàn)粗骨料下沉，水分上浮的現(xiàn)象稱為混凝土泌水。泌水是新拌混凝土工作性的一個重要方面。描述混凝土泌水特性的指標有泌水量和泌水率比。
混凝土的離析是混凝土拌合物組成材料之間的粘聚力不足以抵抗粗骨料下沉，混凝土拌合物成分相互分離，造成內(nèi)部組成和結(jié)構(gòu)不均勻的現(xiàn)象。
混凝土泌水、離析現(xiàn)象，二者表征有區(qū)別，但引起兩個現(xiàn)象的成因基本類似。一般和混凝土膠凝材料的優(yōu)劣、用水量過大。碎石級配差、砂率不合理、減水劑減水率過大有關(guān)。
?。ㄒ唬┠z凝材料的影響
1、水泥是混凝土中最重要的膠凝材料，水泥質(zhì)量的穩(wěn)定直接影響混凝土的質(zhì)量穩(wěn)定。水泥中的多種因素影響到混凝土拌合物的性能。A水泥細度的變化。水泥細度越高，其活性越高，水泥的需水量也越大，同時水泥細度越大，水泥顆粒對混凝土減水劑的吸附能力越強，極大地減弱了減水劑的減水效果。實際應用中，當水泥細度大幅降低時，混凝土外加劑的減水效果得到增加，在外加劑摻量不變的的情況下，混凝土的用水量將大幅度減少。水泥細度的下降，容易造成混凝土外加劑的過量，另外水泥細度下降、早期水泥水化越少，較少的水化產(chǎn)物不足以封堵混凝土中的毛細孔，致使內(nèi)部水分容易自下而上運動。從而引起混凝土發(fā)生泌水、離析現(xiàn)象。這種情況一般發(fā)生在減水劑摻量較高的高標號混凝土中。B水泥堿含量的變化。堿含量對水泥與外加劑的適應性影響很大，水泥堿含量降低，減水劑的減水效果增強,當水泥堿含量明顯變化時，有可能導致混凝土在黏度、流動度方面產(chǎn)生較大影響。C水泥存放時間的影響。水泥如果存放不好，極易受潮，水泥受潮后需水量獎的降低；同時水泥存放時間越長，水泥本身溫度有所降低，水泥細粉顆粒之間經(jīng)吸附作用相互凝結(jié)為較大顆粒，降低了水泥顆粒的表面能，消弱了水泥顆粒對外加劑的吸附，在混凝土實驗時表現(xiàn)為減水劑減水效果增強，混凝土拌合物會出現(xiàn)泌水、泌漿、離析、沉底現(xiàn)象。另外在一般情況下水泥中C3A含量低易泌水；水泥標準稠度用水量小易泌水；配合比水泥用量小易泌水；低標號水泥比高標號水泥易泌水（同摻量）。
2、粉煤灰。粉煤灰是混凝土重要的摻合料之一。它的適量摻入能極大地改善混凝土的和易性、密實性、降低水化熱、提高混凝土后期強度、抑制堿集料反應、抑制有害物質(zhì)侵蝕等。但是若粉煤灰質(zhì)量波動較大會增加混凝土質(zhì)量控制的難度；有時會造成混凝土出現(xiàn)泌水、離析的情況。A當粉煤灰的質(zhì)量突然變好時（細度提高、堿含量降低、燒失量降低），期需水量降低，易造成混凝土出現(xiàn)泌水、離析現(xiàn)象。B當粉煤灰的質(zhì)量突然變差時（細度降低、堿含量提高、燒失量增大），由于粉煤灰的很大部分重量失去膠結(jié)料的功能，因而外加劑相對膠結(jié)料摻量實際上已經(jīng)提高了，也會造成混凝土出現(xiàn)泌水、離析現(xiàn)象。
綜合以上兩點，膠凝材料的變化造成外加劑摻量的過量是造成混凝土泌水、離析的主要原因。
所以如果是水泥或粉煤灰的原因?qū)е碌拿谒?、離析，一般性原則是在保證混凝土水灰比不變的前提下適當降低減水劑的摻量，當配合比摻量不能動時，適當降低外加劑配方中減水成分的量。同時向施工方提出建議加對強水泥、粉煤灰的檢測，隨時注意二者的變化。作為外加劑企業(yè)也應加強與施工方的信息溝通，針對變化，產(chǎn)品要做出及時調(diào)整。
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1、碎石粒徑增大、級配變差、單一級配、石子粒型缺陷等嚴重影響混凝土的和易性，極易導致混凝土泌水、離析；石子中石粉含量過高也會引起混凝土泌水、離析，這是因為石粉是一種非親水性的混合材。
2、砂石集料含泥或泥塊含量較多時，會嚴重影響水泥的早期水化，粘土中的粘粒會包裹水泥顆粒，延緩及阻礙水泥的水化及混凝土的凝結(jié)從而加劇混凝土的泌水。同時砂石的含泥量過大將使水泥漿同骨料的粘結(jié)力降低，水泥漿對骨料的包裹能力下降導致骨料分離，引起混凝土離析現(xiàn)象。
3、砂的細度模數(shù)越大，砂越粗越易泌水離析；細顆粒越少粗顆粒越多混凝土越易泌水離析。這是因為砂的連續(xù)級配差影響到混凝土的和易性。
4、砂石的含水率過高（特別是砂子的含水率過高，大于10%）,由于砂子含水過大，砂子含水處在過飽和狀態(tài)，當混凝土拌合料在攪拌機拌合時，砂子表層毛細管中的水不能夠及時釋放出來，因此在攪拌式拌合水用量過大；但是混凝土在運輸過程中，骨料毛細管中的水不斷往外釋放，破壞了骨料與水泥漿的粘結(jié)，造成新拌混凝土后期的離析、泌水。
綜合以上幾點，不難看出影響混凝土和易性的粗細骨料因素也正是導致混凝土離析、、泌水的重要因素，提高混凝土的和易性能很好的抑制混凝土離析、泌水。
所以如果是粗細骨料的因素引起的混凝土離析、泌水，一般性的原則是想方設法通過粗細骨料的合理搭配，提高級配的連續(xù)性，朝著有利于提高混凝土和易性的方向發(fā)展。主要有以下手段;A采用連續(xù)級配的碎石，且針片狀含量小。B增大砂率，當骨料中含片狀石屑過大時，單靠提高砂率是不能解決的，應提高膠結(jié)材料用量，同時調(diào)整外加劑的用量。C適當延長攪拌時間，促進混凝土各組分間的充分融合。
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水泥凝結(jié)硬化的需水量在水泥重量15-20%之間，即水灰比在0.15-0.2之間。而實際應用中水灰比都大于這個數(shù)值，其目的主要是為了提高混凝土的工作性?；炷恋乃冶仍酱螅嗄Y(jié)硬化的時間越長，自由水越多，水與水泥分離時間越長，混凝土越易泌水。所以在保證混凝土性能的前提下，盡量降低水灰比減少單位用水量。
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外加劑是有減水劑同其他產(chǎn)品如引氣劑、緩凝劑、保塑劑等復配而成的多功能產(chǎn)品，由它引起的混凝土離析、泌水主要有以下原因;
1、外加劑中的減水劑摻量過大，減水率過高，單方混凝土的用水量減少，有可能是減水劑在攪拌機內(nèi)沒充分發(fā)揮作用，而在運輸過程中不斷發(fā)揮從而引起新拌混凝土后期泌水離析。
2、外加劑中緩凝組分、保塑組分摻量過大，特別是磷酸鹽或糖類過量。
基于以上原因，當由于外加劑的原因造成的混凝土離析、泌水時外加劑可做以下調(diào)整：A.降低配方中減水成分，緩凝組分、保塑組分降量或更換其他品種。B在配方中復配一定量的增稠劑、引氣劑增強混凝土的粘聚性，提高混凝土的抗離析性。
在外加劑銷售和服務實踐中，混凝土配合比不能改動，出現(xiàn)離析泌水現(xiàn)象時除改進外加劑配方外，可建議施工方適當延長攪拌時間、加強振搗；隨時監(jiān)測砂子含水量、超徑情況，及時調(diào)整實際生產(chǎn)配比。
四、混凝土的塌損問題
(一)混凝土塌落度損失的機理
混凝土塌落度損失的機理從物理角度來說主要是混凝土中自由水隨著水化反應的進行逐步的減少；含氣量的經(jīng)時損失，失去滾珠或軸承作用；減水劑消耗分散作用降低。化學角度來說隨著水泥水化產(chǎn)物的形成，固相顆粒顆粒不斷增加，顆粒之間斥力下降，降到一定程度后，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生成，同時顆粒數(shù)量的增加，內(nèi)摩擦阻力加大，表現(xiàn)為塌落度損失。
（二）影響混凝土塌落度損失的因素及解決辦法
主要有環(huán)境條件（干燥、高溫、風力）；水泥的品種和用量；骨料的級配和砂率；摻合料及外加劑。
1、環(huán)境條件
高溫會加快水泥的水化凝結(jié)，干燥和風力會加速水分蒸發(fā)。結(jié)果導致塌落度損失加快。所以實際生產(chǎn)中可采取搭建遮陽棚遮蓋集料；攪拌時加注冰塊降低混凝土溫度；調(diào)整工作時間避開高溫時段；罐車加蓋保溫層等措施。
2、水泥的品種和用量
水泥中不同的礦物組分對減水劑的吸附能力不同，各品種水泥和各水泥廠家水泥的礦物組分比例不同導致了混凝土塌損情況的差異。特別是2001年水泥新標準實施后，各水泥廠采取一系列重大措施來提高水泥質(zhì)量以適應新標準的要求，主要從提高水泥的早期強度、細度（增大表面積）、C3A的含量、混合材的質(zhì)量等使水泥達到新標準的要求。但是這些調(diào)整嚴重影響到了水泥與外加劑的相容性。導致混凝土工作性的不穩(wěn)定。這其中水泥廠片面為提高水泥的早期強度，在助磨劑中超量摻加早強成分，更甚者摻加高減水成分。這些因素更加劇了混凝土的塌落度損失。比如南水北調(diào)SG12標采用的贊皇金隅PO52.5水泥，本身硫化物含量較高、助磨劑為異丙胺類，結(jié)果混凝土的塌落度損失很難控制。
水泥用量高，造成混凝土粘度大，塌落度過??；水泥用量過低，拌合物中水泥漿料過低，影響混凝土和易性，易泌水、離析。所以配合比應選擇合理的水泥用量。
3、骨料級配和砂率
粗骨料級配不連續(xù)會造成拌合物和易性差，易泌水、離析；細集料過粗同樣造成混凝土和易性差，細集料過細，比表面積增大會加大水分的吸收。相同用水量的情況下，塌落度變小。另外，砂率過低，細集料少，造成拌合物和易性差；砂率過高，細集料多，吸收水分增大。兩種情況對塌落度都不利。所以要嚴把集料進場關(guān)，選擇合理的砂率。
4、礦物摻合料
礦物摻合料的摻入，有利于提高拌合物的和易性；礦物摻合料的水化硬化使混凝土內(nèi)部組成和微結(jié)構(gòu)改善，漿骨界面區(qū)優(yōu)化，連通孔被密閉和細化，顯著提高混凝土的耐久性，但礦物摻合料的水化硬化相對滯后，所以適量礦物摻和料取代部分水泥除有利于減低溫升，提高混凝土耐久性外，可相對延緩拌合物的水化硬化，有利于塌落度的保持。另外，摻合料在拌合物中起到“滾珠”效應，也能降低混凝土拌合物塌落度損失。但在選用礦物摻合料時應選用需水量比小的顆粒形狀圓滑，細度不宜過高的的優(yōu)質(zhì)摻合料。
5、外加劑
外加劑被認為在解決塌損問題上是一種最簡便，也最常用效果最顯著的措施之一。目前從外加劑角度解決塌損的方法有兩種，一是從母本分子結(jié)構(gòu)上提高塌落度的保持能力，這個方法在聚羧酸減水劑中研究的較多。二是多種功能的外加劑復配。對塌落度保持有利主要有緩凝組分、引氣組分、增稠組分及保塌組分等。在銷售和技術(shù)服務中，要經(jīng)常與施工單位進行信息溝通，掌握其材料的變化情況，特別是水泥的變化以便外加劑做出及時調(diào)整。
概括以上幾點，解決塌損的途徑主要是適時調(diào)整外加劑配方或摻量、提高砂率。提高混凝土初始塌落度。防止水分蒸發(fā)，氣泡外溢等。比如天山攪拌站和盛元鑫攪拌站C30混凝土配比，水灰比接近，砂子細度模數(shù)接近，但天山的砂率為32%，盛元鑫為41%,二者反應的拌合物狀態(tài)不同，天山的混凝土易泌水，盛元鑫的混凝土粘性較大，所以針對天山攪拌站，外加劑的配方中宜降低減水成分，增加引氣和增稠組分，同時建議其提高砂率；針對盛元鑫攪拌站，外加劑配方中宜加大減水組分，減低增稠組分，同時建議其降低砂率，提高外加劑摻量。
——摘自《中國外加劑網(wǎng)》