混凝土外加剂检测及应用技术探讨

混凝土外加剂检测及应用技术探讨

曲磊

青岛国基船舶与海洋工程有限公司山东青岛266000

摘要：随着现代混凝土技术的发展，外加剂已经成为混凝土中不可缺少的第五组分，混凝土外加剂已经逐步成为优质混凝土必不可少的材料。本文分析了混凝土外加剂检测及应用技术。

关键词：混凝土；外加剂；标准检测；应用

1混凝土外加剂的常用品种作用机理及应用

三种常用混凝土外加剂的作用机理：

（1）减水剂在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。减水剂是阴离子表面活性剂，它们在混凝土中所起的表面活性作用。

其作用机理为：水泥粒子对高效减水剂的吸附以及高效减水剂对水泥的分散作用，水泥加水转变成水泥浆后形成一种絮凝状结构。当减水剂分子被浆体中的水泥粒子吸附，即在其表面形成扩散双电层，成为一个个极性分子或分子团，憎水端吸附于水泥颗粒表面而亲水端朝向水溶液，形成单分子层或多分子层的吸附膜。这就降低了水的表面张力释放出絮凝体中被包裹的水分子。同时，出于表面活性剂的定向吸附，使水泥颗粒朝外一侧带有同种电荷，产生了相斥作用。其结果使水泥浆体形成一种不很稳定的悬浮状态；水泥颗粒表面的润滑作用，减水剂的极性亲水端朝向水溶液，多以氢键形式与水分子缔合，再加上水分子之间的氢键缔合，构成了水泥微粒表面的一层水膜，阻止水泥颗粒间的直接接触，起到润滑作用。

（2）引气剂在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。引气减水剂兼有引气和减水功能的外加剂。

其作用机理是：由于它的表面活性，能定向吸附在水-气界面上，而且显著降低水的表面张力，使水溶液易形成众多的新的表面（即水在搅拌下易产生气泡）；同时，引气剂分子定向排列在气泡上，形成单分子吸附摸，使液膜坚固而不易破裂。在溶液中产生气泡后，由于大大扩展了两相的界面，使表面能也随之增加，而对任何一个体系来说都有一个自由能自动趋于最小才稳定的趋势。那么要产生稳定的气泡必须是气液界面的表面能尽可能低。

（3）缓凝剂延长混凝土凝结时间的外加剂。缓凝减水剂兼有缓凝和减水功能的外加剂。

缓凝剂作用机理：硅酸盐水泥的早期水化历程分为四个阶段，即：初始反应期，水泥与水混合后立即发生水化反应，C3S生成水化硅酸钙并释放出Ca（OH）2；C3A矿物溶解于水，并迅速与己溶解的石膏反应析出钙矾石，附着在水泥粒子表面形成薄膜包裹层；休止期，由于初始反应期形成的薄膜包裹层阻碍了水泥与水进一步水化，水泥浆的可塑性基本上保持不变；凝结期，约在水泥加水混合后6～8h，水泥出现凝结现象。当水泥粒子表面的薄膜包裹层破裂时，则继续水化，从而出现了凝结期；硬化期，凝结期以后，进入硬化期，这时水泥的水化速度缓慢，但仍不断进行，水化物不断填充毛细孔，强度不断提高。

2外加剂检测普遍反映的问题

（1）检测用水泥问题

GB8076-2008《混凝土外加剂》规定检验混凝土外加剂性能采用专用的基准水泥，即P·Ⅰ型硅酸盐水泥。有学者反映现场使用效果与基准水泥检测结果对应性不强，相同的减水剂用工程水泥检测出来的结果与用基准水泥检测出来的结果差异性较大，没有对应关系。普遍认为按照标准检验出来合格的外加剂在工地不好用，而在工地好用的外加剂按照国家标准检测出来不合格，因此很多外加剂生产企业、混凝土企业建议标准采用工程水泥进行检验。

一般情况下用工程水泥检验抗压强度比＞基准水泥检验抗压强度比，这是因为用工程水泥检验时，基准混凝土的7d、28d抗压强度较低，会导致受检混凝土抗压强度比数据偏高。另外可以看出用工程水泥检验出来的结果相差不大，而用基准水泥则可以反映出外加剂的质量水平。因此如果按照基准水泥检验的减水剂抗压强度比合格，则用工程水泥检验抗压强度比肯定合格。本人认为作为产品质量检测的国家标准，应该采用基准水泥，因为基准水泥为P·Ⅰ型硅酸盐水泥没有掺加混合材，而工程水泥一般掺较多混合材，容易影响与外加剂的适应性，并且工程水泥质量参差不齐。产品标准的直接意义是体现在产品质量的横向比较上，而不是在工程的具体应用上。

（2）含气量问题

混凝土的含气量是非常重要的指标，适量的含气量可提高混凝土的和易性及耐久性。新拌混凝土的含气量经搅拌、运输、泵送、入模、振捣后变化非常大，与实验室的静态测试结果存在很大差异，真实含气量与标准检测结果基本没有对应性。用基准水泥测试掺外加剂的受检混凝土的含气量普遍高于用工程水泥测试的试验结果。这是因为工程水泥中混合材较多，会“吸收”一部分气体，测试出来的含气量结果较低。考虑到人工砂在混凝土中的大量应用，有学者建议在检验混凝土外加剂时考虑使用人工砂，但是级配、石粉含量、坚固性等性能指标的具体规定符合Ⅱ类砂的要求。确实人工砂的应用将是未来的发展趋势，现有的机制砂绝大多数不符合Ⅱ类要求，导致外加剂的配制时，需要提高引气剂的用量，导致检测时，外加剂含气量超标。现有的机制砂级配差、含泥量高，只有提高引气剂的用量才能使达到混凝土的和易性要求，在引气剂量一定量的情况下，对混凝土强度影响不高的情况下，可适量放宽含气量的指标。若未来机制砂的生产控制好，检测时不会对外加剂造成影响个人觉得可以考虑采用机制砂。

（3）检测掺量问题

GB8076-2008《混凝土外加剂》中规定外加剂掺量按照生产厂家指定掺量。然而实际检测过程发现，生产厂家指定的掺量普遍偏高，出现抓底、泌水现象，基本超掺，导致检测出来的减水率异常高，抗压强度比偏高。作为外加剂生产厂家来说，指定掺量偏高利远大于弊。

考虑到GB8076-2008《混凝土外加剂》采用推荐掺量，因此我们考虑型式检验中采用折固确定掺量，高性能减水剂统一折固16%含量，1.0%掺量；高效减水剂、泵送剂等其它统一折固8%含量，1.6%掺量。另外考虑匀质性指标中增加含固量的要求：高性能减水剂含固量≥16%，其它减水剂或泵送剂含固量≥8%。统计了大量的混凝土企业在用的外加剂，当含固量满足要求时，外加剂的实际掺量与折固掺量相对比较对应，因此采用规定含固量，统一折固掺量具有可行性。

（4）相容性问题

毫无疑问，目前水泥、掺合料与外加剂的适应性问题是外加剂应用中存在的主要问题。水泥中的矿物成分、石膏材料以及含碱量、混合材等因素都会影响水泥与外加剂适应性，因此不同批次生产的水泥、不同厂家生产的水泥都会影响与外加剂的适应性。另外传统的掺合料粉煤灰、矿粉资源短缺，导致市场上存在大量的掺假、品质差的掺合料，严重影响与外加剂的适应性。

GB50119-2013《混凝土外加剂应用技术规程》中附录A混凝土外加剂相容性快速试验方法中详细阐述了如何检验混凝土外加剂与胶凝材料、细骨料和其他外加剂的相容性。砂浆配合比应采用与工程实际使用的混凝土配合比中去除粗骨料后的砂浆配合比，水胶比应降低0.02，砂浆总量不应少于1.5L。检验砂浆扩展度和扩展度1h经时变化量，要求初始扩展度350±20mm，扩展度1h经时变化量为－20～＋20mm。

结束语

综上所述，混凝土现有原材料差异性较大、原材料质量普遍偏差，混凝土中含泥量高、离析泌水问题突出，对外加剂的生产和应用提出了更高的要求，未来混凝土原材料将是复合型掺合料，优质机制砂作为细骨料为发展趋势。

参考文献：

［1］刘臻一，沈鹏程.外加剂检测及应用中的一些问题探讨［J］.商品混凝土，2018，09：26-29+75.

［2］胡晓军，陈爱新，陈金根，张小红.混凝土外加剂检测中相关问题的讨论［J］.工程质量，2017，03：13-16.