外加剂减水率检测方法——混凝土法与胶砂法之间的关联性研究

方 威

（福建省永正工程质量检测有限公司，福建 福州 350012）

0 引言

随着社会发展进步，大型桥梁和超高层建筑等频繁出现，工程技术也随之不断地发展，对混凝土的工作性能提出了较高的要求。混凝土外加剂能够减少用水量、降低水灰比、节约水泥、提高混凝土工作性能，已成为混凝土中不可缺少的一部分[1]。目前，因每个厂家生产的外加剂工艺不同，同一个厂家不同批次也存在减水率波动，外加剂的减水率估算试配成功率不高，往往需要数次试配才能得出结果；混凝土试拌过程中检测人员的劳动强度大，需多人协同工作，工作量大，人工成本高；基准水泥、砂、碎石损耗较大，耗材成本高[2]。现今迫切需要一种合适的检测方法来减轻检测工作量，提高检测效率。

在工程检测技术方面，外加剂的减水率应先符合规范要求，才能够进行泌水率比、含气量、凝结时间差、抗压强度比、收缩率比等性能指标的检测，所以减水率的检测是关键。本文拟研究不同厂家生产的缓凝型高效外加剂，依据《混凝土外加剂》（GB 8076-2008）（以下简称“混凝土法”）和《混凝土外加剂匀质性试验方法》（GB/T 8077-2012）（以下简称“胶砂法”）进行减水率检测，结合实际检测过程中的经验[3]，通过试验结果去验证，研究两种不同减水率方法之间的关联性。

1 试验方案

1.1 原材料选择

（1）水泥

本文选用的水泥为抚顺水泥股份有限公司和抚顺澳赛尔科技有限责任公司生产的基准水泥P·I42.5，其基本物理性能如表1所示。

表1 基准水泥物理性能

（2）砂

胶砂法：规范GB/T 8077-2012中使用的砂是水泥强度检验用ISO标准砂，而不是使用天然砂，通过对几组外加剂采用ISO标准砂和天然砂测得的减水率进行对比，当胶砂流动度达到（180±5）mm时，采用ISO标准砂用水量更低。在原材料和比例都相同情况下，采用ISO标准砂流动度比采用天然砂流动度大45～65mm。采用两种砂所得到的水泥胶砂减水率偏差均在0.5%以内，使用两种不同的砂所得到的水泥胶砂减水率并没有明显的区别。本文为了使胶砂法与混凝土法原材料更加贴近，两种方法均使用相同的天然砂进行试验。

混凝土法：采用中国建筑材料科学研究总院有限公司销售的天然砂，筛分结果见表2，颗粒级配符合GB/T 14684-2011 中Ⅱ区要求的中砂，细度模数为2.6，含泥量0.9%，检测结果均满足GB 8076-2008 中对砂的要求。

表2 天然砂筛分结果

（3）碎石

采用连续级配5～10mm和10～20mm的碎石掺配而成，碎石的销售单位是中国建筑材料科学研究总院有限公司，碎石筛分结果见表3，颗粒级配符合GB/T 14685-2011要求的公称粒径为5～20mm的碎石，针片状物质含量为2%，空隙率为41%，含泥量为0.4%，检测结果均满足规范GB 8076-2008中对碎石的要求。

表3 掺配碎石筛分结果

（4）外加剂

随机选取几种不同厂家的缓凝型高效外加剂，基本信息如表4所示。

（5）水

本试验所用水均为饮用水，符合《混凝土用水标准》（JGJ 63-2006）的技术要求。

1.2 试验方法

1.2.1 胶砂法

（1）操作步骤

试验操作步骤按《混凝土外加剂匀质性试验方法》（GB/T 8077-2012）中第14.4节试验步骤进行，该方法是先测定基准胶砂流动度为（180±5）mm时的用水量，再测定掺外加剂胶砂流动为（180±5）mm时的用水量，经计算得出水泥胶砂减水率[4]。

（2）结果计算

水泥胶砂减水率按下式计算：

式中：

M0——基准胶砂流动度为（180±5）mm 时的用水量，g;

M1——掺外加剂的胶砂流动度为（180±5）mm时的用水量，g。

1.2.2 混凝土法

（1）操作步骤

试验操作步骤按《混凝土外加剂》（GB 8076-2008）中第6.5.2节减水率测定进行。该方法是先测定基准混凝土坍落度为（80±10）mm时的用水量，再测定掺外加剂混凝土坍落度为（80±10）mm时的用水量，用水量包括液体外加剂、砂、石材料中所含的水量，经计算得出混凝土减水率[5]。

（2）配合比设计

依据规范GB 8076-2008，该组外加剂为高效外加剂，选用水泥用量330kg/m3，砂率为38%，混凝土的坍落度控制在（80±10）mm。经试验测得基准混凝土配合比结果为水∶水泥∶砂∶碎石=185∶330∶703∶1147。

（3）结果计算

混凝土减水率结果为坍落度基本相同时，基准混凝土和受检混凝土单位用水量之差与基准混凝土单位用水量之比。混凝土减水率按下式计算：

式中：

W0——基准混凝土单位用水量，kg/m3;

W1——受检混凝土单位用水量，kg/m3。

2 试验结果分析

2.1 试验结果

现对所选用的4组不同厂家的缓凝型高效外加剂试验结果进行对比，对比结果如表5所示。混凝土减水率与水泥胶砂减水率的关系见图1。

表5 试验结果

图1 混凝土减水率与水泥胶砂减水率关系分析

2.2 试验结果分析

由表5和图1可知，混凝土法和胶砂法两种试验方法存在差异，相对偏差约14%左右，偏差较大。随着该外加剂的混凝土减水率增加，相对偏差也随着增大。目前试验数据较少，不具有很强的代表性，需后续再收集更多样品进行试验验证。外加剂的减水率越低，两者结果越接近，水泥胶砂减水率可作为估算外加剂的混凝土减水率的依据，再用混凝土法进行试拌验证，试验仅需进行微调，即可获得最终减水率。

3 结束语

利用混凝土法能够比较准确地测定出外加剂的减水率，并能较好地反应混凝土的黏聚性和保水性；缺点是工作量大，耗材成本高，检测效率较低。胶砂法所需原材料种类减少，原材料需要量也少，操作方便，检测迅速，工作量小，耗材成本低；缺点是试验结果不准确，与混凝土减水率结果存在一定差异。

外加剂的混凝土减水率与水泥胶砂减水率偏差较大，两种试验方法结果不具有明显的线性关系，没有很好的相关性，所以不能用水泥胶砂减水率来替代混凝土减水率。但外加剂的减水率较低时，水泥胶砂减水率可作为估算外加剂的混凝土减水率的依据，该方式能够减少混凝土试拌次数，减少检测工作量和劳动强度，同时降低检测成本。

因胶砂法操作方便，检测迅速，当供需双方均认可时，水泥胶砂减水率仍可以作为外加剂厂家质量控制的一个指标和需求方对原材料验收的依据。