混凝土外加劑合成技術(shù)、復(fù)配技術(shù)的工程應(yīng)用

　　商品混凝土、工程混凝土、預(yù)制件混凝土等，現(xiàn)已大量使用外加劑。怎樣經(jīng)濟(jì)、高效的使用外加劑，不單是節(jié)能、低成本的經(jīng)濟(jì)問題，也是一個(gè)技術(shù)問題。同時(shí)是我國外加劑今后發(fā)展的導(dǎo)向問題。因我國外加劑市場(chǎng)資源相對(duì)充沛，買方在市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，外加劑的性能受買方技術(shù)要求的支配。外加劑的技術(shù)發(fā)展必然會(huì)受到影響，怎樣科學(xué)、合理的使用外加劑，使其發(fā)揮應(yīng)有的作用，現(xiàn)對(duì)外加劑生產(chǎn)——工程應(yīng)用，作一些淺析。
　　一、外加劑應(yīng)用現(xiàn)狀，按市場(chǎng)使用目的來分
　　1、以滿足商砼運(yùn)輸、泵送為目的的外加劑。
　　這類外加劑主要表現(xiàn)為摻量低(萘系減水劑及復(fù)配品)摻量在1％一1.5％(液體)左右。其特點(diǎn)是相對(duì)減水率較低，但緩凝保塑效果較好。購方使用這樣的外加劑一股給的水灰比都較大，或所用水泥蓄水量較低。其購價(jià)也較低。水泥用量及混凝土集料成本較高。與不摻外加劑的空白混凝土相比(同塌落度)增強(qiáng)不大。
　　2、以滿足商砼要求，有減水要求的外加劑。
　　這類外加劑摻量(液體)一般在2—2.5％，購方所使用的水泥蓄水量較大，或品種較多。商砼集料價(jià)位適中，可選用一部分質(zhì)差價(jià)低的材料。商砼強(qiáng)度與空白(相同塌落度)相比有所增強(qiáng)。
　　3、以滿足市場(chǎng)需求，供應(yīng)高強(qiáng)混凝土和特種混凝土為使用目的的外加劑。
　　這類外加劑摻量一般為2.5～3％(不含抗?jié)B、抗磨、抗凍等其它功能)，這類外加劑水灰比較低，購方對(duì)沙、石含泥量、細(xì)度、粒徑、石粉含量、吸水等都有要求。同時(shí)對(duì)外加劑的減水率和易性、泌水率、增強(qiáng)性、保塑性、商混外觀等有一定要求。這類外加劑具備了同強(qiáng)度要求下，調(diào)整、改變配合比，選擇集料的可行性。
　　4、以滿足特種工程需要的外加劑。
　　這類外加劑一般為多品種復(fù)合的外加劑或聚羧酸類減水劑，這類減水劑各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)施工需要，可生產(chǎn)高質(zhì)、耐久高強(qiáng)的混凝土。
　　綜上所述，外加劑是按市場(chǎng)需求分類，在實(shí)際中，外加劑供應(yīng)商不可能按照自己的標(biāo)準(zhǔn)來生產(chǎn)外加劑。滿足市場(chǎng)，按照市場(chǎng)需求生產(chǎn)、研究外加劑技術(shù)性能是外加劑廠的主導(dǎo)發(fā)展方向。
　　二、外加劑生產(chǎn)——應(yīng)用中的幾個(gè)模式
　　1、復(fù)配型
　　外加劑復(fù)配廠從合成減水劑廠及其它所需材料廠家購進(jìn)原材料，進(jìn)行功能性的疊加復(fù)合，加入載體后，供應(yīng)給商砼站、工程使用單位。這類廠投資少、見效快，有一定的利潤空間。在外加劑行業(yè)中占60％以上。這類廠的技術(shù)差異較大，究其原因是復(fù)配組方技術(shù)、檢驗(yàn)檢測(cè)方法、商砼知識(shí)、原料采購方面的差異。
　　2、合成復(fù)配型
　　國內(nèi)部分減水劑主料合成廠擁有自己的復(fù)配技術(shù)，可把自己的產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)整、復(fù)合，然后直供商砼站或]：程中使用。這類廠在行業(yè)中占有30％左右。技術(shù)上的差異在于合成工藝、配方、原料及所掌握的同類產(chǎn)品中先進(jìn)程度的工藝配方。單一產(chǎn)品的廠家和多品種產(chǎn)品廠家也有一定的差異。
　　3、復(fù)配使用型
　　這類企業(yè)大多屬于商混站自建外加劑復(fù)配廠，白配白用，可節(jié)省部分外加劑使用資金，以增強(qiáng)企業(yè)商砼的競(jìng)爭(zhēng)力。經(jīng)濟(jì)效益較好。也有施工單位自建外加劑廠的，目的為了節(jié)約資金和保證工程質(zhì)量。這類企業(yè)由于自產(chǎn)白用對(duì)商砼集料相對(duì)熟悉，技術(shù)較簡單。使用中可用外加劑解決商砼配合比問題，同時(shí)也可用調(diào)整商砼配合比解決外加劑的問題。在行業(yè)中商砼站(公司)建外加劑廠(復(fù)配、合成)的不足10％。這種模式是今后發(fā)展的趨勢(shì)，也正是因此使的復(fù)配型企業(yè)經(jīng)營更加困難，技術(shù)要求更高。并逐步建立自己的小型、多品種合成廠。
　　4、生產(chǎn)(合成、復(fù)配)經(jīng)營、科研型
　　在國內(nèi)有少數(shù)具有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)力、技術(shù)實(shí)力的外加劑企業(yè)，這些企業(yè)在技術(shù)上位于前沿，有開發(fā)新產(chǎn)品、完成特種工程所需外加劑供應(yīng)的能力。是外加劑行業(yè)中新產(chǎn)品、新技術(shù)的代表性企業(yè)，也是我國外加劑發(fā)展方向所在。
　　三、混凝土外加劑的應(yīng)用中的性價(jià)比
　　簡而言之就是以最少的價(jià)格獲得最高質(zhì)量的外加劑或商砼。
　　性價(jià)比有廣義的性價(jià)比和狹義的性價(jià)比之分。廣義的性價(jià)比以較廣泛的范圍來綜合評(píng)定某種外加劑。如高性能混凝土所使用的高性能外加劑，價(jià)格一般都較高，單方混凝土成本也較高，但構(gòu)成的建筑使用壽命則有大幅度增加。無論外加劑或商砼若按使用壽命計(jì)算，建筑成本則很低，實(shí)際上這類外加劑及商砼則單價(jià)并不高。國內(nèi)重要工程建筑都以追求建筑的耐外性為目標(biāo)，對(duì)外加劑質(zhì)量也有嚴(yán)格要求，價(jià)位相對(duì)也較高，追求高性能外加劑，使用高性能混凝土，建設(shè)高質(zhì)量工程建筑是今后的發(fā)展方向。
　　高性能外加劑在普通商砼中銷售也遇到了困難，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，關(guān)注近期利益的現(xiàn)象普遍存在。生產(chǎn)、使用一般性能的外加劑成為了普通現(xiàn)象。由于外加劑材料成本、工藝等因素使減水率在14—25％以的外加劑、萘系減水劑占有主導(dǎo)地位。使一些高性能的外加劑少量進(jìn)入這一市場(chǎng)。狹義的性價(jià)比狹義的性價(jià)比分為以下幾個(gè)方面：
　　A、減水劑品種間的性能價(jià)格比較。如萘系、蒽系、木質(zhì)素類、氨基磺酸鹽類、脂肪族及三聚氰銨類、糖密類等。
　　B、各成品(如緩凝減水劑、泵送劑、早強(qiáng)、防凍減水劑)的不同生產(chǎn)廠家的對(duì)比。一般按外加劑摻量乘價(jià)格進(jìn)行比較(相同減水率和塌落度及保留值、強(qiáng)度等)。
　　C、摻不同外加劑生產(chǎn)同質(zhì)量混凝土單價(jià)的比較。這種性價(jià)比以降低混凝土單方成本為目的。其中需要按外加劑性能對(duì)配合比進(jìn)行調(diào)整，以取得最佳的性價(jià)比。要獲得好的性價(jià)比，同一品種外加劑需要好的配合比，集料、拌合水，檢驗(yàn)方法，生產(chǎn)工藝等來配合。
　　影響減水劑性價(jià)比發(fā)揮的因素有：
　　(1)水泥水泥的質(zhì)量直接關(guān)系到外加劑的減水率、保塑性。同一外加劑，使用不同品牌的水泥在同配合比下會(huì)有很大差異。這種差異在于：水泥配料、工藝等因素，影響因素的有水泥生產(chǎn)時(shí)的助磨劑品種，特別是以提高水泥近期強(qiáng)度為目的的超早強(qiáng)型助磨劑。水泥存放期和溫度也是影響外加劑發(fā)揮作用的重要因素。實(shí)證明近期(1—3天)、高溫(50—80℃)水泥使用泵送劑時(shí)達(dá)到正常狀態(tài)時(shí)的技術(shù)指標(biāo)要增加25—30％的摻量。
　　(2)拌和水，檢驗(yàn)用水
　　能影響到減水劑及混凝土性能的還有水，其中水溫是一個(gè)原因，在南方地區(qū)暑季施工時(shí)問題較突出。溫度較高的水使混凝土水化加快，外加劑有效成份迅速衰減。表現(xiàn)為減水率低，塌落度損失快。水處理劑也是影響外加劑的重要原因，有的水在使用時(shí)要加入一些處理劑(如自來水)其中酸性水處理劑在自來水中用量很少，但對(duì)外加劑影響很大。了解水源水處理時(shí)使用的成份對(duì)提高外加劑使用質(zhì)量有很大幫助。同時(shí)水的成份，特別是地下水，水質(zhì)對(duì)外加劑發(fā)揮好的性能有一定影響。
　　(3)沙石及其它物料
　　沙石的一些常規(guī)技術(shù)要求指標(biāo)對(duì)外加劑和混凝土都有一定的影響，在此不再重述。
　　(4)外加劑的配伍。
　　外加劑的組配生產(chǎn)要按各地實(shí)際情況進(jìn)行，有針對(duì)性的進(jìn)行科學(xué)組織，不能用“萘系減水劑+水+葡萄糖酸鈉+引氣劑”這種方法統(tǒng)吃天下。不合理的配方也是外加劑性價(jià)比低的一個(gè)因素。
　　四、外加劑應(yīng)用中的技術(shù)
　　外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性。
　　外加劑對(duì)水泥適應(yīng)性的標(biāo)準(zhǔn)從水泥凈漿流動(dòng)度上看在規(guī)定摻量范圍內(nèi)，同一外加劑對(duì)多個(gè)水泥品種凈漿流動(dòng)度相差在20—30mm范圍內(nèi)為適應(yīng)。如果說對(duì)某水泥相差較大表示對(duì)該水泥適應(yīng)性較差。但混凝土試驗(yàn)較好，表示該減水劑適應(yīng)性方面存在著一些差距，有減水組份或緩凝組份，沒能發(fā)揮全部作用的現(xiàn)象。需進(jìn)行復(fù)配技術(shù)的調(diào)整，也有的減水劑水泥凈漿表現(xiàn)較好，一般為W／C=0.29流動(dòng)度在220以上。但混凝土試驗(yàn)效果差，表現(xiàn)為初始塌落度低。原因有：A減水組份量不夠；B緩凝組份量不足；C混凝土試驗(yàn)加水，加外加劑方法不對(duì)；D混凝土試驗(yàn)量不足，攪拌機(jī)內(nèi)水泥垢吸水，攪拌時(shí)間過長等；E也有配合比集料問題如含泥、含石粉量大，風(fēng)化裂紋沙、沙率大、石子級(jí)配和形狀等因素；F水泥畜水量、溫度出廠時(shí)間，拌合水等等。
　　調(diào)整外加劑與水泥適應(yīng)性，發(fā)揮最大減水率是外加劑應(yīng)用中的首要問題。
　　塌落度損失與控制　　
　　塌落度損失是指初拌混凝土，初始在200mm以上，1小時(shí)后在160—180mm左右范圍內(nèi)的技術(shù)調(diào)整。
　　與塌落度損失有關(guān)的因素有：初始塌落度值。一般來講初始塌落度值(擴(kuò)展度)越大，經(jīng)時(shí)損失越小，初始值越小，損失越大。也越難控制。原因在于水泥、摻合料、沙、石等有個(gè)水系(含外加劑)的物理擴(kuò)散，吸收的過程。也就是膠凝材料的濕潤過程。這一過程一般從水和外加劑拌和后2—3分鐘開始，20分鐘左右逐步減小。在水泥凈漿試驗(yàn)中或混凝土試驗(yàn)中一種外加劑的最大減水率往往表現(xiàn)在3分鐘左右過后而減小。但也有的外加劑和水泥品種不會(huì)發(fā)生這一現(xiàn)象。
　　控制塌落度損失首先對(duì)外加劑而言要有足夠的減水率對(duì)水泥要適應(yīng)；混凝土中各集料要符合要求，水灰比一定要合理，初始塌落度值，擴(kuò)展度一定要在合理范圍內(nèi)。
　　舉例：某混凝土配合比要求初始要求120mm，一小時(shí)后要100mm，這樣對(duì)外加劑及配合比設(shè)計(jì)起來很難。因?yàn)榘船F(xiàn)有混凝土檢測(cè)表準(zhǔn)在初始120mm時(shí)，這樣的用水量很低，加上外加劑的作用則用水量更少，不可克服的濕潤現(xiàn)象(水系擴(kuò)散)很快會(huì)使水份吸收。很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如果我們把這一要求設(shè)計(jì)為空白基準(zhǔn)混凝土(不加外加劑)的技術(shù)要求，我們通過外加劑就能完成滿足這一技術(shù)要求。但要指出的是與基準(zhǔn)混凝土相比，加入外加劑后初始塌落會(huì)增大。
　　如果我們想通過水灰比控制某項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，換一種做法則更具有技術(shù)實(shí)施的靈活性，在水灰比、配合比不變的條件下，一小時(shí)后要塌落度80mm，初始塌落度可提高，那么就易做到了。
　　外加劑使用的組方
　　隨著外加劑，混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展外加劑的組份也越來越復(fù)雜，和以前的外加劑相比，性價(jià)比越來越高。
　　外加劑在現(xiàn)代生產(chǎn)中采用多組份的原則。
　　A、減水組份多元化
　　減水組份的組織一般在2種以上的減水材料，有的泵送劑采用三元、四元復(fù)配技術(shù)，各種減水劑用量的合理組配，是按單一減水組份對(duì)某水泥的適應(yīng)性而定的。同時(shí)還需對(duì)復(fù)合后效果進(jìn)行檢驗(yàn)、分析。各組份疊加有著一套試驗(yàn)方法，選擇外加劑品種，合理配量是組織減水組份的原則。
　　在實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)同一品種外加劑不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品對(duì)某水泥而言有優(yōu)劣之分。確定一個(gè)減水劑品種需從三方面衡量：一、單質(zhì)減水率，二、復(fù)合減水率，三、復(fù)合保塑性及增強(qiáng)性。外加劑減水組份復(fù)配是一項(xiàng)簡單、繁重的系列試驗(yàn)。
　　B、緩凝組份多元化　　
　　由于現(xiàn)代大規(guī)模的建設(shè)生產(chǎn)，水泥所需的優(yōu)質(zhì)礦材越來越少，水泥企業(yè)為了滿足市場(chǎng)需求，不斷進(jìn)行技術(shù)的研發(fā)，使用部分代用材料，這樣外加劑面對(duì)的情況越來越復(fù)雜，選用適當(dāng)?shù)臏p水組份，配合好緩凝組份才能使外加劑發(fā)揮更大的減水效果。從緩凝材料上可進(jìn)行多品種的組合，可選堿性無機(jī)鹽與酸性無機(jī)鹽的組織，也可選用有機(jī)、無機(jī)物的組合。優(yōu)良的緩凝組份是保證外加劑優(yōu)良性能的重要組份，在這方面一些企業(yè)根據(jù)地方性水泥的特性、研究和開發(fā)了各種保塑劑，促使外加劑能充分發(fā)揮作用，這類保塑劑所用材料一般為較少用到品種、摻量很小、超越摻量起不到應(yīng)有的作用，把幾種摻量小，品種較多的緩凝組份組織在一起稱為保塑劑。
　　緩凝組份使用得當(dāng)能大幅度提高減水組份的減水率，從結(jié)構(gòu)上講，緩凝組份的分子型式與減水組份的分子形式結(jié)合在一起，會(huì)產(chǎn)生較復(fù)雜的新的分子結(jié)合物。使減水機(jī)理發(fā)生變化提高了減水效果。由現(xiàn)在的功能性疊加到今后的常溫化學(xué)反應(yīng)，制造使用新品種是今后的方向。
　　C、引氣組份多元化
　　引氣組份單一是目前一部分減水劑的基本結(jié)構(gòu)，在引氣組份中，有部分產(chǎn)品具有加強(qiáng)減水組份增水基的功能，同時(shí)也有加強(qiáng)親水基功能的品種，通過試驗(yàn)，采用多組份引氣劑發(fā)揮其增加減水，提高保塑性，提高混凝土流動(dòng)性，抗凍融性、抗?jié)B性是引氣組份組織的關(guān)鍵所在。
　　總上所述外加劑從合成到工程應(yīng)用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，不是幾篇文章可說的清的，本文對(duì)其中幾個(gè)環(huán)節(jié)作了初略的論述。認(rèn)知、觀點(diǎn)正確與否請(qǐng)給予指正。

原作者：聯(lián)友混凝土外加劑技術(shù)服務(wù)公司趙大志