聚羧酸系减水剂检测过程中存在的问题与思考

2014-04-15□□

建材技术与应用 2014年1期

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(国家建筑工程质量监督检验中心，北京 100013)

引言

聚羧酸系减水剂是由含有羧基的不饱和单体与其他单体共聚而成，使混凝土在减水、保坍、增强、收缩及环保等方面具有优良性能的系列减水剂。从1986年日本触媒公司首次将产品推入市场至今，聚羧酸系减水剂作为高性能混凝土的重要组成部分，越来越多地受到工程技术人员的重视，工程应用日益增加。

聚羧酸系减水剂在现行的国家标准中被列为高性能减水剂，希望其能比其他减水剂对水泥的适应性更好、更安全、有效。但实际情况却总是事与愿违，在工程应用中经常遇到这样或那样的问题，与用户原来对聚羧酸系减水剂过高的期望值产生了差距。笔者所在单位长期进行聚羧酸系高性能减水剂的产品检测，积累了大量的检测数据。通过对检测结果和检测过程中的现象进行分析与比较，发现了聚羧酸系高性能减水剂在检测过程中存在的一些问题。

本文通过对比聚羧酸系高性能减水剂现行的国家标准GB 8076—2008《混凝土外加剂》与行业标准JG/T 223—2007《聚羧酸系高性能减水剂》在技术参数、基准水泥、砂石骨料、搅拌时间及目前检测过程中的进场复试项目等方面的异同，探讨了在聚羧酸系减水剂检测过程中存在的问题及解决方法，供参考。

1 技术参数

由于聚羧酸系减水剂的产品标准和应用技术规范是由不同的单位负责起草的，对质量要求的侧重点不同，使得聚羧酸系减水剂的生产与使用环节存在脱节的现象，这对聚羧酸系减水剂的应用和发展有不利的影响。

目前，聚羧酸系高性能减水剂的相关标准包括：GB 8076—2008《混凝土外加剂》、JG/T 223—2007《聚羧酸系高性能减水剂》、GB 50119—2013《混凝土外加剂应用技术规范》、GB/T 8077—2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》等。其中GB 8076—2008和JG/T 223—2007为产品标准，规定了减水剂的各项技术参数和部分物理性能的检测方法；GB/T 8077—2012为方法标准，规定了外加剂匀质性检测方法；GB 50119—2013规定了减水剂进场所要进行的检测项目。同时，在交通、铁路、水利等行业标准中，对聚羧酸系减水剂的技术参数和检测方法提出了不同的要求。

国家标准、行业标准在技术参数设置上基本类似，JG/T 223—2007中明确了对甲醛含量的要求。GB 8076—2008中规定基准混凝土和受检混凝土的单位水泥用量为360 kg/m3，砂率为43%～47%，用水量为坍落度控制在(210±10)mm时的最小用水量。JG/T 223—2007中规定，进行混凝土拌合物1 h坍落度保留值测定时，受检混凝土的单位水泥用量为390 kg/m3，砂率为44%，用水量为坍落度控制在(210±10)mm时的最小用水量；进行其他性能测定时，基准混凝土和受检混凝土的单位水泥用量为330 kg/m3，砂率为38%～40%，用水量为坍落度控制在(80±10)mm时的最小用水量。

这两个标准在单位水泥用量、砂率和用水量上均存在一定的差异，在某些适应性较差的聚羧酸减水剂的检测过程中，难免会出现采用GB 8076—2008检测时合格，但采用JG/T 223—2007检测时某些参数不合格的现象。

同时，这两个标准中的混凝土配合比存在明显的局限性，未考虑矿物掺合料对聚羧酸减水剂的影响。目前，实现混凝土高性能化的主要手段是掺加高效外加剂和活性矿物掺合料，其中矿物掺合料已成为高性能混凝土必不可少的重要组分，它对于改善混凝土的性能起着关键性的作用，单纯使用水泥作为胶凝材料的混凝土已越来越少，故检测过程中的配合比应与实际使用过程中的配合比相一致，应采用工程实际使用的原材料对减水剂性能进行检测，以确保实际工程质量。

2 基准水泥

基准水泥是检验混凝土外加剂性能的专用水泥，它是由硅酸盐水泥熟料与二水石膏共同粉磨而成的强度等级42.5 MPa的P·Ⅰ型硅酸盐水泥。GB 8076—2008《混凝土外加剂》附录A中规定了基准水泥的技术条件，现在基准水泥已批量生产和销售。国家标准和行业标准均规定采用基准水泥进行检测，但是，基准水泥的“不基准”和质量波动一直是混凝土外加剂检测中存在的问题。不同批次的基准水泥由于化学组成和矿物组成的差异，导致基准水泥自身的需水量有一定差异，这对加水量特别敏感的聚羧酸系减水剂的检测结果带来不利影响。

因此，提高基准水泥的稳定性是外加剂检测中必须要解决的问题，同时要探索更合理、更便捷的检测方法，使外加剂检测能更真实准确地反映外加剂产品的性能，从而更好地指导外加剂产品的工程应用。目前，在工程实际应用中，很多外加剂厂家会根据工程实际所用的水泥，对外加剂的配方进行改进，以改善水泥与外加剂的相容性。此时，如果仍采用基准水泥进行检测，所得结果可能会大相径庭。针对这些现象，铁路和公路行业标准均明确要求现场抽检试验采用工地实际所用水泥进行检测。

3 砂石骨料

按GB 8076—2008《混凝土外加剂》的规定，砂应符合GB/T 14684《建设用砂》中Ⅱ区要求的中砂，但细度模数为2.6～2.9，含泥量<1%；石子为符合GB/T 14685《建设用碎石、卵石》要求的公称粒径为5～20 mm的碎石或卵石，采用二级配，其中5～10 mm的占40%，10～20 mm的占60%，满足连续级配要求，针片状物质含量<10%，空隙率<47%，含泥量<0.5%，如有争议，以碎石检测结果为准。

按JG/T 223—2007《聚羧酸系高性能减水剂》的规定，砂应符合JGJ 52《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》要求的细度模数为2.5～2.8的中砂；石子应符合JGJ 52《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》要求的二级配碎石，粒径为5～20 mm(圆孔筛)，其中5～10 mm的占40%，10～20 mm的占60%。

这两个标准对聚羧酸系减水剂检测中所用的砂石骨料的要求基本一致。但在实际应用过程中，对碎石的要求易于满足，而含泥量符合要求的Ⅱ区中砂则难以满足。以北京为例，市场上含泥量<2.5%的中砂基本上很少见到。虽然基准砂石骨料在市场上也有销售，但价格不菲，会造成检测成本增加过大。

4 搅拌时间

GB 8076—2008《混凝土外加剂》中规定：“外加剂为粉状时，将水泥、砂、石、外加剂一次投入搅拌机，干拌均匀，再加入拌合水，一起搅拌2 min。外加剂为液体时，将水泥、砂、石一次投入搅拌机，干拌均匀，再加入掺有外加剂的拌合水一起搅拌2 min”。JG/T223—2007《聚羧酸系高性能减水剂》中规定：“先将砂、石、水泥加入搅拌机干拌10 s，之后加入聚羧酸系高性能减水剂及拌合水，继续搅拌120 s”。按此规定的时间，一些聚羧酸系高性能减水剂的作用效果相当明显，混凝土流动性很好，当再继续搅拌时，混凝土流动性就会逐渐变差，并趋于稳定。这个现象说明，在混凝土搅拌初期，一些聚羧酸系高性能减水剂会很快产生作用，但这种作用并不稳定，经过一定时间后，其作用效果才逐渐稳定。对于另一些聚羧酸系高性能减水剂，其作用效果可能在2 min之后才能显现。如果搅拌时间控制不好，将会对检验结果的准确性造成不利影响。

在检测过程中还发现，掺加聚羧酸系高性能减水剂的混凝土对于用水量或外加剂掺量变化的敏感性大于掺加传统的减水剂。用水量不足，混凝土不能出现预期的状态；增加10 kg/m3的用水，混凝土可能就处于离析状态，控制难度较大。

5 进场复检项目

目前，聚羧酸系高性能减水剂的进场复试项目包括：pH值、密度(液体)/细度(粉剂)、固含量(液体)/含水率(粉剂)、减水率(某些单位以砂浆减水率替代)等，只要常规复试项目合适，基本就可认为减水剂成品合格。检测聚羧酸系减水剂是否合格包括两部分，一是作为化工产品本身是否合格，二是作为混凝土的减水剂是否合格。聚羧酸系减水剂作为一种化工高分子产品，在原材料、工艺、生产过程方面严格控制的情况下，得到的减水剂母液性能和质量基本上是稳定的。复配为成品之后的产品质量与母液的质量息息相关，复配中添加的辅料能够影响到混凝土的性能，但起决定作用的还是母液。而衡量混凝土中某种原材料是否合格，就必须考虑与混凝土中其他原材料之间相互适应的问题。水泥净浆流动度只能说明与这种水泥的适应性较好，具体到混凝土的扩展度也要考虑组成混凝土的其他原材料的影响，不能只考虑减水剂本身。

因此，建议以现场原材料、实际配合比拌制混凝土，通过混凝土流动性以及经时损失的测试、粘聚性的观测，全面评价聚羧酸系高性能减水剂的应用效果。新修订的GB 50119—2013《混凝土外加剂应用技术规范》附录A中规定，采用工程实际所用水泥、砂(筛除>5 mm以上部分)、矿物掺合料和外加剂，按照工程实际所用混凝土配合比剔除粗骨料的砂浆比例、将水胶比降低0.02，以砂浆扩展度法确定减水剂与混凝土其他原材料的相容性，只有相容性检测结果满足规范要求方可使用。