探析混凝土外加剂在海外的应用

覃印光 QIN Yin-guang

（中交四航局第三工程有限公司，湛江 524005）

0 引言

1 试验背景

在工程建设中，混凝土作为主要建筑材料，其工作性能和使用功能都对工程的质量安全有着关键性影响。而混凝土的和易性则是使用性能的具体表现，一般使用塌落度进行表征。本工程建设过程中，从搅拌站到浇筑开始一般存在2 小时的运输及等待时间，而经过这段延续时间，所生产的混凝土的塌落度出现了比出机坍落度提高20～40mm 的现象, 违反了混凝土塌落度随时间增加而逐渐降低的客观规律。混凝土塌落度的增大，对于现场混凝土的施工产生了难点，过大的塌落度容易形成离析现象，导致混凝土无法正常浇筑，强行使用还会产生质量隐患，只能进行报废处理，造成了较大的经济损失，因此需要进行对混凝土塌落度变化的现象进行试验研究，通过对结果的分析讨论，解决混凝土的使用性能不足的问题，对混凝土进行更深层次的调整及优化。

2 原因分析及整治方案

①混凝土工程中使用的外加剂为中国某品牌的高性能缓凝型型减水剂，在国内诸多项目部的工程使用中都表现出了优秀的使用性能及工作性能，对工程建设起到了重要的作用，但是在该工程建设中，由于当地水泥执行的是欧洲标准，且为当地生产的普通硅酸盐水泥，受限于当地较落后的科技水平，水泥的使用性能就存在较大的波动，虽然质量指标符合设计文件及工程标准，但是，不管是与外加剂同时使用，或者是不掺加外加剂，在和易性的方面，都不尽如人意。

分析认为：

1）现阶段，国家针对混凝土外加剂质量、用量进行了相应的技术规范治理。混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119—2013）中规定了多个严禁的项目，但在《混凝土外加剂》（GB8076—2008）中却对其没有任何限制;《聚羧酸系高性能减水剂》（JG/T223—2007）中有“对钢筋锈蚀作用”项目，并指明按照《混凝土外加剂》（GB8076—2008）方法进行检测，而《混凝土外加剂》（GB8076—2008）中已没有该项规定。各个标准差异较大，导致检测工作没有统一的执行标准。引起部分厂家钻空子行为，导致外加剂质量下降。

2）因执行标准的不同，原材料产地的差异，材料生产工艺的差异，导致当地水泥与中国外加剂适应性不良，相容性较差，需要对外加剂的种类或成分进行调整。

具体措施为：

1）查阅外加剂的质量证明文件，并针对国产标准水泥及当地水泥进行配合比试验，验证其外加剂质量；

《意见》指出，社保“黑名单”将实行“谁列入、谁管理、谁负责”，遵循依法依规、公平公正、客观真实、动态管理的原则。

2）调整中国外加剂成分；

3）改用当地生产的Sika 外加剂。

②项目地处非洲中西部，气候炎热潮湿，一年中旱季及雨季特征皆十分显著，旱季天气都处于高温天气，而雨季则为暴雨连绵，而这两种极端天气，都会对外加剂的使用造成较大的影响。

分析认为：高温潮湿天气会导致混凝土中水化反应加速，混凝土中的水泥颗粒形成水泥浆体，释放出自由水，增大了塌落度。

具体调整措施为延长混凝土搅拌时间，减少外加剂的缓凝成分，令混凝土的前期水化反应在搅拌站中完成，不会在混凝土罐车中仍持续进行。

③混凝土的配合比存在缺陷，用水量过多或砂率配制不合理。

试验分析：混凝土配合比的优劣，直接影响混凝土的使用性能，通过优化混凝土配合比，可以验证中国外加剂与当地水泥是否存在普遍性的问题

具体调整措施为对混凝土配合比进行进一步优化。

3 试验验证

3.1 不同水泥的外加剂性能验证试验

因对中国产外加剂性能及质量存疑，设计试验对其具体使用性能进行验证，使用同样的配合比，同样的原材料，仅水泥的种类不同，以验证外加剂的质量是否存在缺陷。试验结果如表1。

表1 不同水泥的外加剂性能试验

通过实际的配合比试验，对中国水泥及当地水泥的适应性进行检测，试验结果显示，在同样配合比的情况下，中国水泥与国产外加剂的适应性正常，和易性良好，而当地水泥与国产外加剂的塌落度仍存在不正常增大的现象，初步证明国产外加剂质量无异常。

3.2 Sika 外加剂配合比试验

为验证当地生产的Sika 外加剂与当地水泥的适应性，对两种外加剂进行同配比的对比试验，具体分析使用性能。（表2）

表2 两次同配合比试验的混凝土性能变化表

本文仅体现单次试验结果，实际通过多次配合比对比验证，在多次重复试验情况下，Sika 外加剂均未出现良好的试验结果及使用性能，且在Sika 公司的技术人员指导下，该外加剂仍不能符合工程设计要求，因此不予采用；国产外加剂在配合比设计过程中，出现塌落度增大的现象，但和易性良好，可通过对国产外加剂的成分进行调整试验，验证其是否可达到良好的使用性能。

3.3 外加剂成分调整试验

表3 外加剂具体成分及说明表

调整方向：在混凝土生产过程中，出现较高频率的现象为塌落度增大，原因为水泥与外加剂反应速度较慢，在搅拌站下料后，仍持续进行反应，导致塌落度增大，因此，需要降低保塌效果，减少缓凝效应，加快水化过程。

表4 调整后的外加剂成分表

表5 两次同配合比试验的混凝土性能变化表

本文仅体现单次试验结果，此数据为进行多次重复试验结果后所取平均数，在多次试验结果下，在对外加剂的组成成分进行调整后，混凝土的实际使用性能已可以达到较为良好的水平，因此，将此试验结果反馈与外加剂生产单位，按照此外加剂配方进行生产。

3.4 实际生产试验

试验室配合比生产已完成，混凝土配合比为室内设计，与实际生产中的高温高湿环境有所不同，因此再次设计控制变量法试验，在同样配合比下进行室内试验并且在搅拌站继续进行实际生产，验证混凝土实际使用性能。（表6）

表6 同试验配合比的生产结果表

3.5 其他因素影响试验（表7-表9）

表7 水胶比因素试验（2# 外加剂）

表8 砂率因素试验（2# 外加剂）

表9 搅拌时间因素试验（2# 外加剂）

4 试验结论

在通过多次重复型、交叉型的试验后，我部试验人员对国产外加剂及当地生产水泥的适应性试验得出以下结论：

①通过对国内水泥、国内外加剂、非洲水泥、非洲外加剂的交叉试验后，结果显示，国内外加剂在质量性能方面未发现缺陷，但在与非洲生产水泥的实际试验中，使用性能不良；以同样水泥与当地生产的Sika 外加剂进行试验，所生产出的混凝土同样存在适应性问题。因此排除了外加剂质量缺陷的可能。

②当地水泥的生产流程及生产原料的不同，导致水泥的水化反应速度较慢，在罐车中会继续反应，导致混凝土的塌落度会增大，对于混凝土施工控制较为不利，因此我方试验人员对外加剂水成分进行了调整，增加了减水成分，加速了水化过程，使水泥与外加剂充分反应，让塌落度达到当前配合比的峰值，不会在罐车中仍旧继续反应以至于增大塌落度，同时，由于水泥的惰性性质，可以减少保塌成分，使混凝土的工作性能稳定。

③调整外加剂成分后，试验室配合比与实际现场生产进行对比，高温高湿环境对混凝土的塌落度损失影响更大，符合混凝土水化客观规律，因此，在生产过程中，需要注意增大混凝土的出机塌落度，以确保混凝土的浇筑正常。

④在对同样的外加剂反应过程中，水胶比的变化仅会影响混凝土的强度，对于混凝土的实际塌落度和和易性，无明显影响，因此，对于和易性不良，不应依靠改变水胶比，增大水泥用量的方法进行处理，应根据现场实际情况，从多方面探究，以数据为准，以科学指导施工；

⑤通过对砂率的调整，可以提高混凝土的塌落度稳定性。砂率的增加，改善了混凝土的集料级配分布，粗集料间的空隙被细集料充分填充，水泥更充分的分散在混凝土中，增加了水、外加剂及水泥的接触面积，加速了水化反应的进行，水泥浆充分的包裹住集料，使混凝土的塌落度在搅拌中达到设计塌落度，而且集料空隙率减少，进一步减少了水泡的存在，可以提高混凝土的保塌效果，但是，砂率的提高同时也会降低粗集料用量的减少，从而导致混凝土的实际强度降低，因此，砂率的增加需要根据混凝土的生产实际情况及混凝土设计标号进行控制，不应一味增加。

⑥混凝土的搅拌时间也会对塌落度的大小产生影响，而静置情况下，混凝土的塌落度仅会逐渐降低，而持续搅拌，则可以令混凝土的塌落度保持或下降较慢；混凝土在混凝土搅拌站150 秒的搅拌时间下，混凝土的水化反应达到峰值，在罐车中的混凝土不会提高塌落度，而小于150秒时，塌落度未有下降，不符合塌落度应随时间而降低的客观规律，证明反应仍未正常完成；而超过150 秒，混凝土的塌落度无明显变化，因此证明，适当增加混凝土搅拌时间，可以提高混凝土塌落度稳定性，而过多增加搅拌时间，并不会得出更好结果；考虑到生产效率等因素，150 秒为最佳搅拌时间。

5 结束语

外加剂应用是提高混凝土性能，使其能够适应不同水运工程质量及施工要求的经济性方法。目前已在建设领域广泛使用，并取得了良好的效果。但是，在实际应用过程中，由于外加剂种类的不同，与水泥材料、使用环境的相适性差异、以及人为因素等问题，使得外加剂的混凝土制作中的性能发挥并不稳定。而目前各个国家的水泥、集料、水质等混凝土原材料存在着各种各样的差别。因此，外加剂的生产及研究应进一步深化，加强生产过程控制，提高生产质量类，且不能仅仅满足于符合我国现行规范，更需要不断改革创新，不断提升自身品质及适应性，并通过科学、规范的试验调整外加剂的生产配方及用量确定，从而进一步提升外加剂在混凝土生产过程中的性能发挥，提高混凝土的质量。