50 攪拌站對(duì)泵送型外加劑的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法有哪些？

作者：馬清浩

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)建筑市場(chǎng)的迅速發(fā)展，混凝土及混凝土外加劑的生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)也得到了快速提高，使得泵送混凝土已經(jīng)成為用量最大的混凝土品種之一。商品混凝土攪拌站已經(jīng)遍布全國(guó)各地，各種大型的鐵路、公路和水電工程等也都開始采用攪拌站集中攪拌的方式生產(chǎn)混凝土。

眾所周知，泵送混凝土的生產(chǎn)離不開泵送型外加劑（包括泵送劑和泵送防凍劑），而外加劑與水泥、粉煤灰和礦渣粉等膠凝材料之間存在適應(yīng)性問(wèn)題。最常見(jiàn)的不適應(yīng)表現(xiàn)在對(duì)混凝土工作性的影響上，如達(dá)不到應(yīng)有的減水率，使混凝土的坍落度不夠；超過(guò)應(yīng)有的減水率或保水性不佳，使混凝土離析泌水、混凝土坍落度保留性能達(dá)不到要求等。影響外加劑與膠凝材料之間適應(yīng)性的因素很多，僅就水泥而言，就有新鮮程度、礦物組成、堿含量、石膏、摻合料、生產(chǎn)工藝、外加劑的品種及摻量等。因此，攪拌站需要經(jīng)常檢測(cè)泵送型外加劑與膠凝材料之間的適應(yīng)性，對(duì)這類外加劑的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)也主要是適應(yīng)性檢驗(yàn)。

一、攪拌站對(duì)泵送型外加劑的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法

（一）液體外加劑的比重檢測(cè)

大多數(shù)的攪拌站都將液體外加劑的比重檢測(cè)作為進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)項(xiàng)目之一，它可以大致反映外加劑的固體含量的變化。由于比重計(jì)（波美度儀）質(zhì)量變化較大，每次測(cè)量時(shí)應(yīng)使用同一支比重計(jì)。此方法需要與其他方法結(jié)合使用。

（二）液體外加劑的含固量檢測(cè)

有條件的攪拌站有時(shí)會(huì)檢測(cè)液體外加劑的含固量。此方法需要與其他方法配合使用，因?yàn)檫@種方法測(cè)定的是固體含量，并不能測(cè)出固體的成分。另外，要精確測(cè)定含固量約需要８ｈ左右的時(shí)間，這對(duì)于進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)來(lái)講是難以接受的。

（三）水泥凈漿流動(dòng)度檢測(cè)

水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)由于具有省時(shí)、省料和簡(jiǎn)捷的特點(diǎn)而被大多數(shù)的攪拌站用于外加劑的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)。但是，由于新拌水泥漿與新拌混凝土的明顯差異（如水膠比、固相顆粒組成及其分布、流動(dòng)變形時(shí)的內(nèi)磨擦機(jī)制及流變性能等）以及試驗(yàn)方法對(duì)這兩種材料的一些影響因素的敏感性差異，致使兩者的試驗(yàn)規(guī)律經(jīng)常不一致。例如，攪拌站經(jīng)常被迫使用熱的水泥（溫度有時(shí)可達(dá)７０℃甚至更高），用水泥凈漿試驗(yàn)時(shí)，達(dá)到正常的流動(dòng)性要求的減水類外加劑的摻量，可高達(dá)混凝土試驗(yàn)時(shí)的２倍左右。水泥凈漿試驗(yàn)結(jié)果有時(shí)難以指導(dǎo)混凝土的試配和生產(chǎn)，甚至造成誤導(dǎo)。因此，采用水泥凈漿擴(kuò)展度試驗(yàn)作為進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法時(shí)，必須確保水泥性能穩(wěn)定。

（四）混凝土坍落度檢測(cè)

傳統(tǒng)的混凝土坍落度試驗(yàn)方法因具有簡(jiǎn)單易行等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用，但其缺點(diǎn)也很明顯，如試驗(yàn)受人為因素的影響較大等。這些缺點(diǎn)對(duì)于采用混凝土坍落度試驗(yàn)檢測(cè)外加劑與水泥的相容性的混凝土外加劑生產(chǎn)廠家和攪拌站來(lái)講，其影響有時(shí)會(huì)相當(dāng)嚴(yán)重。例如，攪拌站需要經(jīng)常選擇水泥和外加劑，尤其是在冬季施工前后；而外加劑生產(chǎn)廠家必須根據(jù)攪拌站的水泥和混合材品種的變化隨時(shí)調(diào)整外加劑的組成，以獲得良好的適應(yīng)性。此外，攪拌站在更換水泥時(shí)，從水泥供應(yīng)商處得到的水泥樣品往往數(shù)量有限，而外加劑廠家又是從攪拌站獲得樣品，其數(shù)量更少。更為困難的是，有時(shí)攪拌站要求外加劑廠家在一天甚至半天的時(shí)間內(nèi)提供與新?lián)Q的水泥相容性良好的外加劑樣品。因此，在施工過(guò)程中，如果外加劑廠家不能及時(shí)地提供相容性良好的產(chǎn)品，或攪拌站不能用有限的水泥樣品及時(shí)完成試配試驗(yàn)，都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。

以上分析表明，混凝土攪拌站需要一種更為省時(shí)、省料、快速有效的試驗(yàn)方法用于外加劑的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)。以下介紹的砂漿坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)方法應(yīng)該是合適的外加劑進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法之一。

二、砂漿坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)方法

砂漿坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)以砂漿為研究對(duì)象。砂漿配合比是對(duì)應(yīng)的混凝土配合比中減去粗集料后的配合比。例如，某混凝土的配合比為：水∶水泥∶細(xì)集料∶粗集料∶粉煤灰＝Ａ∶Ｂ∶Ｃ∶Ｄ∶Ｅ，則對(duì)應(yīng)的砂漿的配合比為：水∶水泥∶細(xì)集料∶粉煤灰＝Ａ∶Ｂ∶Ｃ∶Ｅ。

（一）砂漿坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)方法的依據(jù)

水泥漿體是影響新拌混凝土性能的主要因素，但由于混凝土中的粗細(xì)集料的參與，新拌水泥漿的流變性能并不能等同于新拌混凝土的流變性能。這主要是因?yàn)樗?/span>水泥懸浮體系與水水泥集料懸浮體系中的顆粒粒徑差別過(guò)大。前者屬于微米級(jí)，后者屬于毫米級(jí)和厘米級(jí)，這種尺度差別使得不同體系在黏性流動(dòng)中，顆粒之間的磨擦機(jī)制及其相對(duì)大小存在著顯著不同。因此，作為粗懸浮體系的新拌混凝土，常常被研究者分為３個(gè)層次來(lái)研究，分別是以水為分散相的水泥漿體系，以水泥漿為分散相的砂漿體系和以砂漿為分散相的混凝土。

水泥粉體與水拌合后，由于漿體中水泥顆粒的高比表面能和水化活性而形成顆粒凝聚結(jié)構(gòu)，凝聚結(jié)構(gòu)中顆粒之間的結(jié)合強(qiáng)度取決于顆粒的大小、表面反應(yīng)活性的高低、顆粒間的間距等因素，存在著從較弱的物理吸附到較強(qiáng)的化學(xué)鍵合的不同狀態(tài)，結(jié)合強(qiáng)度存在著一個(gè)分布，水泥漿體的這種結(jié)構(gòu)特性已被許多流變學(xué)試驗(yàn)研究證實(shí)。減水劑對(duì)新拌水泥漿體中顆粒的分散效應(yīng)（即對(duì)顆粒的分散程度）取決于減水劑的性能和摻量。對(duì)于不同性能的減水劑來(lái)講，由于使?jié){體中顆粒達(dá)到全分散狀態(tài)所需的量不同，因而在相同摻量下的漿體結(jié)構(gòu)的分散狀態(tài)也就不同。此外，如果減水劑分子結(jié)構(gòu)性能不同，即使在相同的顆粒分散狀態(tài)下，新拌水泥漿的流變性能也不一定相同，因而在集料組成相同的情況下，新拌混凝土的工作性也不一定相同。在一些評(píng)價(jià)不同減水劑的減水率大小的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中，砂漿試驗(yàn)以達(dá)到基準(zhǔn)流動(dòng)度（擴(kuò)展度）140ｍｍ為準(zhǔn)，混凝土試驗(yàn)以達(dá)到基準(zhǔn)坍落度8ｃｍ為準(zhǔn)。這種人為的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)并不科學(xué)，因?yàn)樾掳杷酀{體與混凝土是在不同的、不清楚的分散狀態(tài)下進(jìn)行的性能比較。評(píng)價(jià)混凝土減水劑的減水率或?qū)λ嗟倪m應(yīng)性，應(yīng)該在相同的漿體分散狀態(tài)下進(jìn)行，而這個(gè)可以實(shí)現(xiàn)并能有效控制的分散狀態(tài)應(yīng)該是漿體中顆粒的全分散狀態(tài)。

（二）砂漿坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)的儀器與試驗(yàn)方法

（１）試驗(yàn)儀器

①膠砂攪拌機(jī)1臺(tái)；

②跳桌試驗(yàn)用截錐圓模1個(gè)，其上口60mm，下口100mm，高70mm；

③規(guī)格為400ｍｍ×400ｍｍ、厚5ｍｍ的平板玻璃1塊；

④坍落度試驗(yàn)儀器１套。

（２）試驗(yàn)方法

每盤砂漿用膠凝材料為500ｇ。按設(shè)計(jì)配合比配料，將膠凝材料和砂子裝入膠砂攪拌機(jī)的攪拌鍋（若是粉體外加劑此時(shí)加入）。采用自動(dòng)控制攪拌程序，開機(jī)干拌30ｓ后，以同摻法加入泵送劑水溶液。將玻璃板和試驗(yàn)圓模用濕毛巾潤(rùn)濕，把試模置于放置水平的玻璃板中央。攪拌完畢，快速用砂漿盛滿試模，慢慢地垂直提起試模，待砂漿流動(dòng)停止后測(cè)量其兩個(gè)垂直方向上的直徑，取其平均值為砂漿坍落擴(kuò)展度（精確至5mm）。同時(shí)，觀察砂漿的離析泌水狀態(tài)（也可觀察到表面氣泡狀態(tài)），然后將砂漿全部收回，盛入適當(dāng)容器（如小塑料桶），并蓋上蓋，以防止水分蒸發(fā)。靜置１ｈ觀察泌水情況，然后人工攪拌均勻，測(cè)其1ｈ時(shí)的坍落擴(kuò)展度。再次將砂漿全部收入容器靜置0.5ｈ后觀察1.5ｈ時(shí)的泌水情況，并測(cè)量其坍落擴(kuò)展度。

（三）砂漿與混凝土工作性的相關(guān)性

①砂漿與混凝土穩(wěn)定性的相關(guān)性

砂漿與混凝土的穩(wěn)定性對(duì)比見(jiàn)表１。表１中的觀察結(jié)果對(duì)比清楚地顯示，若砂漿出現(xiàn)嚴(yán)重的離析泌水時(shí)，則混凝土也出現(xiàn)嚴(yán)重的離析泌水；若砂漿只有很輕微的離析泌水或無(wú)離析泌水，則混凝土基本上沒(méi)有離析泌水。可見(jiàn)，砂漿的穩(wěn)定性能夠反映混凝土的穩(wěn)定性。

表１　砂漿與混凝土的穩(wěn)定性對(duì)比

②砂漿與混凝土流動(dòng)性的相關(guān)性

攪拌之后1.5ｈ時(shí)的混凝土與砂漿坍落擴(kuò)展度的相關(guān)性如圖１所示。圖１的試驗(yàn)結(jié)果表明，在正常的泵送混凝土工作性范圍內(nèi)，混凝土與砂漿坍落擴(kuò)展度的線性相關(guān)性良好，相關(guān)系數(shù)為0.8176。可見(jiàn)，砂漿的流動(dòng)性可以很好地反映混凝土的流動(dòng)性。

（四）砂漿與混凝土流動(dòng)性保持能力的相關(guān)性

考慮到各個(gè)等級(jí)混凝土初始工作性的不同，從工作性隨時(shí)間變化的角度，對(duì)砂漿與混凝土坍落擴(kuò)展度損失的相關(guān)性進(jìn)行了考察，圖２反映了它們之間的相關(guān)關(guān)系。從回歸方程可清楚地看到，混凝土坍落擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失率與砂漿坍落擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失率之間具有很顯著的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.97。可見(jiàn)，砂漿坍落擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失率可以很好地反映混凝土的坍落擴(kuò)展度和經(jīng)時(shí)損失率。