安全高效應(yīng)用泵送劑的相關(guān)問題

自1979年常州市建筑材料供應(yīng)公司建立第一家商品混凝土攪拌站以來，我國商品混凝土的發(fā)展已經(jīng)歷了31年。在這 31年的歷程中，尤其值得稱贊的是近10年，2010年我國商品混凝土總量超過7億m3，商品混凝土在混凝土總產(chǎn)量中所占比例超過了30％。商品混凝土的發(fā)展極大地推動了混凝土的集中化生產(chǎn)供應(yīng)、泵送施工技術(shù)，并保證了工程質(zhì)量，提高了水泥的散裝率，是建筑業(yè)節(jié)能降耗的重要環(huán)節(jié)之一。商品混凝土運送到工地現(xiàn)場后，通常要通過壓力泵送的方法澆筑進入結(jié)構(gòu)模具。商品混凝土在泵的推動下沿著管道被輸送和澆筑，它除了要滿足設(shè)計規(guī)定的強度、耐久性和經(jīng)濟性等指標(biāo)外，還必須滿足運輸過程中的流動性保持性，以及管道輸送工藝對拌和物性能的特殊要求，也就是我們通常所說的可泵性。

而混凝土的可泵性和流動性既有聯(lián)系，又有明顯的區(qū)別。為了能順利地進行泵送，混凝土拌合物首先應(yīng)具有良好的流動性，如一般要求坍落度必須大于 l2cm，但流動性大的混凝土其可泵性并不一定好。過大的流動性不僅對泵送沒有好處，而且還會帶來泌水、離析等質(zhì)量問題，甚至使混凝土喪失可泵性，發(fā)生堵泵事故。因此，在原材料選擇和配合比設(shè)計方面要慎重考慮多重因素，以求配制出流動性保持性滿足要求和可泵性良好的混凝土拌合物。隨著混凝土的商品化，泵送劑產(chǎn)品應(yīng)運而生，成為混凝土材料必不可少的“伴侶”。然而，據(jù)筆者統(tǒng)計，就是在混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)已相當(dāng)成熟的華東地區(qū)，每年因泵送劑的不合理應(yīng)用而導(dǎo)致的百萬元以上的工程損失竟超過40起，因采用不合格混凝土所澆筑結(jié)構(gòu)物的修復(fù)加固和拆除重建所額外耗費的金額高達100余億元。泵送劑的應(yīng)用技術(shù)成為商品混凝土技術(shù)人員最難對付的問題之一。

本文從論述泵送劑的類型和基本組成、泵送劑在商品混凝土中的應(yīng)用技術(shù)特點出發(fā)，就商品混凝土中安全高效應(yīng)用泵送劑的技術(shù)要點進行深入探討。

泵送劑的類型和組成

由于商品混凝土在運輸、泵送和澆筑過程中的特殊要求，混凝土泵送劑不可能是單一組分，而是由具有不同作用和功能的外加劑或組分復(fù)配而成。　　泵送劑中最主要的組分是減水劑，而且泵送劑也常常以減水效果的好壞來界定其類型。如在我國華東地區(qū)，普遍按減水效果將泵送劑分成普通泵送劑、中效泵送劑、高效泵送劑和高性能泵送劑等4類。這幾類泵送劑的主要減水組分如下表所示。　　普通泵送劑主要組分為木質(zhì)素磺酸鹽減水劑；中效泵送劑減水組分主要是萘系高效減水劑和脂肪族系高效減水劑，并輔以部分木質(zhì)素磺酸鹽減水劑(占 20％～40％)；而高效泵送劑則幾乎全部以高效減水劑和其他組分復(fù)配而成。近幾年，由于高鐵、隧道、地鐵等工程的特殊要求，市場上出現(xiàn)了以聚羧酸系減水劑為主要組分復(fù)配而成的所謂高性能泵送劑。這類泵送劑減水率高，坍落度保持性較好，適于配制高強度等級、大坍落度、自流平、高泵程、高耐久性的混凝土。但是，這類泵送劑在實際應(yīng)用中也常常表現(xiàn)出一些匪夷所思的怪現(xiàn)象，導(dǎo)致了很多工程事故，反映出聚羧酸系減水劑本身的合成技術(shù)、該類泵送劑的復(fù)配技術(shù)及工程應(yīng)用技術(shù)等方面存在嚴(yán)重不足。

另外，緩凝劑、引氣劑和保水劑也常常成為泵送劑的組分之一。商品混凝土由于遠距離運輸?shù)男枰?，常常要盡可能延緩其坍落度損失，大體積混凝土或夏季高溫施工工程更是如此，因此必須添加緩凝劑。適當(dāng)?shù)暮瑲饬靠梢詼p少混凝土泵送過程中的泵送阻力，防止混凝土泌水、離析，又可以改善混凝土抗凍融循環(huán)破壞的能力。保水劑的作用是增加混凝土拌合物的黏度，使混凝土在低膠凝材料用量、大坍落度情況下不泌水、不離析。有些保水劑還兼有減水、保持坍落度等性能。

泵送劑在商品混凝土中的應(yīng)用技術(shù)特性

30多年的實踐經(jīng)驗告訴我們，泵送劑應(yīng)用于商品混凝土尚存在許多技術(shù)難點，這也是泵送劑本身的組成復(fù)雜性，混凝土其他原材料的多變性，混凝土技術(shù)人員對泵送劑認識程度較淺，以及應(yīng)用技術(shù)尚不夠成熟等因素造成的。具體來說，泵送劑在商品混凝土中的應(yīng)用技術(shù)存在以下特點。

1．混凝土減水率與凈漿流動度、砂漿減水率的關(guān)系不密切。

眾所周知，為快速檢驗起見，商品混凝土攪拌站通常采用凈漿流動度和砂漿減水率來評價泵送劑產(chǎn)品的性能。然而，泵送劑產(chǎn)品，尤其是由聚羧酸系減水劑復(fù)配而成的泵送劑，其在混凝土中的減水率與凈漿流動度、砂漿減水率之間的關(guān)系不密切。這一點對工程中常用凈漿流動度和砂漿減水率評價減水劑性能的做法提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。所以，《GB8076-2008混凝土外加劑》標(biāo)準(zhǔn)修訂時已明確將凈漿流動度和砂漿減水率的試驗方法刪除。

2．混凝土坍落度保持性與凈漿流動度保持性關(guān)系不密切。

摻加某種泵送劑的凈漿流動度在1h～2h內(nèi)可以保持得很好，但混凝土坍落度損失卻異常迅速，而有些泵送劑盡管在凈漿中表現(xiàn)不是很好，但在混凝土中卻有上佳表現(xiàn)。

3．混凝土抗壓強度比與泵送劑減水率之間關(guān)系不甚密切。

混凝土抗壓強度比與泵送劑減水率之間的關(guān)系很復(fù)雜，這一方面在于不同泵送劑的引氣性不同，另一方面可能是泵送劑中活性基團、游離的離子等不同，而這些因素對水泥水化進程均有不同程度的影響。從右下圖可見，11號泵送劑的減水率比10號高5個百分點，但抗壓強度比卻比10號低得多；1號泵送劑的減水率比 6號高1倍多，但抗壓強度比卻不及6號，如此試驗結(jié)果舉不勝舉。

4．減水效果對泵送劑摻量的依賴性很大。

某些泵送劑的減水效果對其本身的摻量十分敏感，只有達到它的飽和摻量，才能起到良好的減水效果，而相反，摻量過大又往往會引起離析、泌水，導(dǎo)致減水、增強效果嚴(yán)重下降，甚至?xí)砘炷两Y(jié)構(gòu)開裂、滲漏和耐久性嚴(yán)重降低等危害。

5．所配制的混凝土拌合物的性能對用水量十分敏感。

反映混凝土拌合物性能的指標(biāo)通常有流動性、黏聚性和保水性。使用某些泵送劑配制的混凝土經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題，所以目前在實際試驗時我們通常還用到嚴(yán)重露石起堆、嚴(yán)重泌水、發(fā)散和起堆扒底等概念來更形象地描述混凝土拌合物的性能。　　大多數(shù)采用聚羧酸系減水劑復(fù)配而成的泵送劑制備的混凝土拌合物，其性狀對用水量十分敏感。有時用水量只增加1kg/m3～3kg/m3，混凝土拌合物便立刻嚴(yán)重泌水，采用這種拌合物絕對無法保證澆筑體的均勻性，易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物表面出現(xiàn)麻面、起砂、孔洞等難以接受的缺陷，且結(jié)構(gòu)體強度和耐久性嚴(yán)重下降。

6．所配制的大流動性混凝土容易分層離析。

大部分情況下，采用某些泵送劑配制的大流動性混凝土，即使減水劑摻量、用水量控制都是最佳的，混凝土拌合物也不泌水，但仍非常容易出現(xiàn)分層、離析現(xiàn)象，具體的表現(xiàn)是粗集料全部下沉，而砂漿或凈漿位于集料的上部。采用這種混凝土拌合物進行澆筑，即使不振動，分層、離析也明顯存在。

7．與不同廠家、不同批次的水泥、摻合料存在適應(yīng)性問題。

這些年，技術(shù)人員對外加劑與水泥、摻合料的適應(yīng)性問題已進行了深入研究，已經(jīng)明確了以下幾點：①單純的或復(fù)配有木質(zhì)素磺酸鹽減水劑的泵送劑遇到以硬石膏、氟石膏等為調(diào)凝劑的水泥時，容易出現(xiàn)減水率低、坍落度損失快，甚至閃凝的現(xiàn)象；②水泥熟料中C3A的含量、堿含量，混合材種類和摻量，水泥的細度、新鮮程度等對泵送劑作用效果影響很大；③泵送劑的作用效果還依賴于摻合料的種類、表面性狀和摻量等；④泵送劑的作用效果與混凝土拌合物制備時環(huán)境條件(溫度、濕度等)也存在一定的關(guān)系。

當(dāng)前，水泥生產(chǎn)過程中面臨著更多的可變因素，如助磨劑的普遍應(yīng)用帶來的泵送劑適應(yīng)性問題，城市垃圾焚燒灰、煅燒煤矸石和偏高嶺土作為混合材使用所帶來的泵送劑適應(yīng)性問題等，使得一種泵送劑對不同廠家、不同批次的水泥和摻合料之間產(chǎn)生的作用效果千差萬別，嚴(yán)重影響了商品混凝土的質(zhì)量穩(wěn)定性。

商品混凝土中安全高效應(yīng)用泵送劑的幾個要點

由于商品混凝土一般需要較好的流動性，較佳的流動性保持性，并通過泵送施工，工程界對商品混凝土的質(zhì)量穩(wěn)定性期望值又很高，而另一方面，混凝土原材料變數(shù)較多，水泥企業(yè)的不斷兼并致使特性不同的水泥被冠以相同的商標(biāo)，商品混凝土需求量日增的局面導(dǎo)致某些攪拌站來不及針對臨時更換的原材料進行試配，這給商品混凝土的實際生產(chǎn)帶來了很多難題，甚至導(dǎo)致工程事故接連不斷。那么，究竟如何安全高效地應(yīng)用泵送劑呢？

注意泵送劑與水泥、摻合料的適應(yīng)性，并通過混凝土試驗來驗證泵送劑的適用性。

泵送劑作為一種復(fù)配而成的外加劑，其組分?jǐn)?shù)量較多，不同組分的復(fù)配比例變化范圍大，而我國水泥和摻合料品種多，原材料成分復(fù)雜。泵送劑與水泥、摻合料的適應(yīng)性必須引起高度重視。檢測部門出具合格證明的泵送劑產(chǎn)品，是基于特定原材料、特定配合比、特定的泵送劑摻量，在特定的試驗環(huán)境下的試驗數(shù)據(jù)得出的，其結(jié)論不一定適合具體工程。在實際應(yīng)用時，如果不進行全面的混凝土試驗，則應(yīng)用過程中很易出現(xiàn)減水率不足、拌合物泌水、離析、流動性損失過快等現(xiàn)象。所以必須通過大量的混凝土試驗，選擇合適的泵送劑品種，并確定最佳的摻量。