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(dòng)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(yùn)送到工地現(xiàn)場(chǎng)后，通常要通過壓力泵送的方法澆筑進(jìn)入結(jié)構(gòu)模具。商品混凝土在泵的推動(dòng)下沿著管道被輸送和澆筑，它除了要滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度、耐久性和經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)外，還必須滿足運(yùn)輸過程中的流動(dòng)性保持性，以及管道輸送工藝對(duì)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(dòng)性既有聯(lián)系，又有明顯的區(qū)別。為了能順利地進(jìn)行泵送，混凝土拌合物首先應(yīng)具有良好的流動(dòng)性，如一般要求坍落度必須大于 l2cm，但流動(dòng)性大的混凝土其可泵性并不一定好。過大的流動(dòng)性不僅對(duì)泵送沒有好處，而且還會(huì)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(jì)方面要慎重考慮多重因素，以求配制出流動(dòng)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(yùn)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(jì)，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(fèi)的金額高達(dá)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(duì)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(diǎn)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(diǎn)進(jìn)行深入探討。

　　泵送劑的類型和組成

　　由于商品混凝土在運(yùn)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(chǎng)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(qiáng)度等級(jí)、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(shí)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(yuǎn)距離運(yùn)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(diǎn)，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(duì)泵送劑認(rèn)識(shí)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(diǎn)。

　　1．混凝土減水率與凈漿流動(dòng)度、砂漿減水率的關(guān)系不密切。

　　眾所周知，為快速檢驗(yàn)起見，商品混凝土攪拌站通常采用凈漿流動(dòng)度和砂漿減水率來評(píng)價(jià)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(dòng)度、砂漿減水率之間的關(guān)系不密切。這一點(diǎn)對(duì)工程中常用凈漿流動(dòng)度和砂漿減水率評(píng)價(jià)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(shí)已明確將凈漿流動(dòng)度和砂漿減水率的試驗(yàn)方法刪除。

　　2．混凝土坍落度保持性與凈漿流動(dòng)度保持性關(guān)系不密切。

　　摻加某種泵送劑的凈漿流動(dòng)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(qiáng)度比與泵送劑減水率之間關(guān)系不甚密切。

　　混凝土抗壓強(qiáng)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(tuán)、游離的離子等不同，而這些因素對(duì)水泥水化進(jìn)程均有不同程度的影響。從右下圖可見，11號(hào)泵送劑的減水率比10號(hào)高5個(gè)百分點(diǎn)，但抗壓強(qiáng)度比卻比10號(hào)低得多；1號(hào)泵送劑的減水率比 6號(hào)高1倍多，但抗壓強(qiáng)度比卻不及6號(hào)，如此試驗(yàn)結(jié)果舉不勝舉。

　　4．減水效果對(duì)泵送劑摻量的依賴性很大。

　　某些泵送劑的減水效果對(duì)其本身的摻量十分敏感，只有達(dá)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(huì)引起離析、泌水，導(dǎo)致減水、增強(qiáng)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(duì)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(dòng)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(huì)出現(xiàn)一些問題，所以目前在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)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(duì)用水量十分敏感。有時(shí)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(duì)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(qiáng)度和耐久性嚴(yán)重下降。

　　6．所配制的大流動(dòng)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(dòng)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(jìn)行澆筑，即使不振動(dòng)，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(duì)外加劑與水泥、摻合料的適應(yīng)性問題已進(jìn)行了深入研究，已經(jīng)明確了以下幾點(diǎn)：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(shí)，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(xì)度、新鮮程度等對(duì)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(shí)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(duì)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(gè)要點(diǎn)

　　由于商品混凝土一般需要較好的流動(dòng)性，較佳的流動(dòng)性保持性，并通過泵送施工，工程界對(duì)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(duì)臨時(shí)更換的原材料進(jìn)行試配，這給商品混凝土的實(shí)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(yàn)來驗(yàn)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(cè)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(yàn)環(huán)境下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的，其結(jié)論不一定適合具體工程。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果不進(jìn)行全面的混凝土試驗(yàn)，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(dòng)性損失過快等現(xiàn)象。所以必須通過大量的混凝土試驗(yàn)，選擇合適的泵送劑品種，并確定最佳的摻量。