混凝土泵送剂复配技术摘要！

[摘  要]简述了现代混凝土泵送剂复配所用到的原材料性能，并对复配过程中各组分的应用技术要点作了简要的说明；对泵送剂复配的几组配比做了简要分析及各组分常用掺量范围有初步的限定。

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0 前言

   随着混凝土的商品化，混凝土外加剂的使用已是现代混凝土必不可少的第五组分。而混凝土泵送剂的使用量占到外加剂总量的80%以上。混凝土外加剂的掺入在提高了混凝土的工作性及耐久性等性能的同时还大幅度降低了混凝土成本，节省了原材料，为国家节省了大量的资源和费用。高性能混凝土是当今混凝土行业研究的重点，伴随着混凝土高性能化的同时混凝土外加剂技术也进入了飞速发展的阶段。据有关资料统计，混凝土行业年产量在40万方以上的搅拌站已有60%以上拥有自己的外加剂复配厂。目前商混竞争激烈的市场上，自建外加剂厂降低混凝土成本成为混凝土竞争者的惯用手法。

1 泵送剂的作用

1.1 泵送剂对新拌混凝土性能的影响

1.1.1混凝土泵送剂能显著改善混凝土的和易性，尤其对于贫混凝土，在不提高水泥用量的情况下能显著提高混凝土的流动性。

1.1.2有效的减少混凝土泌水现象的发生，提高混凝土的匀质性和可泵性，尤其在高层混凝土泵送时可有效的降低泵压及安全事故的发生率。

1.1.3 泵送剂对混凝土有一定的缓凝作用，这主要是由于泵送混凝土对坍落度的经时损失有一定的要求。

1.2 泵送剂对硬化混凝土性能的影响

1.2.1 泵送混凝土由于流动性好、坍落度大，又有较高的含气量，因此与同配合比的基准混凝土比强度略有下降。

1.2.2 混凝土掺加泵送剂后，体积收缩要略大于基准混凝土。

1.2.3 混凝土的耐久性有很大程度的提高。泵送剂中掺有引气组分，提高了混凝土的含气量，从而提高了混凝土的耐久性。

2 泵送剂的组成及机理

   泵送剂常常不是一种外加剂就能满足性能，而是由不同的外加剂复合而成具有一定减水率、坍落度保持性能、较低压力泌水和一定引气性能的复合型外加剂，即减水、保塑、保水、引气及其他助剂。

2.1 减水组分

减水组分主要包括：木质素类、萘系高效减水剂、磺化三聚氰胺高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、脂肪族高效减水剂及聚羧酸盐减水剂等，目前最常用的是萘系高效减水剂，其次是木质素类（常作为缓凝组分使用），然后是聚羧酸（只是少部分重点工程或者高性能混凝土使用）。

2.1.1木质素类

木质素类减水剂是亚硫酸盐法生产纸浆的副产品，作为减水剂产量最大的是木质素磺酸钙，简称木钙。其掺量为水泥重量的0.20%~0.30%，最佳为0.25%。在与不掺加外加剂的混凝土保持相同坍落度的情况下，减水率为8%~10%。

木质素类减水剂分子中含有缓凝基团（-OH）和醚键（-O-），有一定的缓凝作用，因此在外加剂复配过程中，木质素类减水剂经常作为缓凝组分使用。

木质素类有一定的引气作用，掺木质素磺酸盐系的减水剂使混凝土含气量达到2%~3%，而达不到引气混凝土含气量（4%~6%），因此它不是典型的引气剂。

2.1.2 萘系高效减水剂

萘系高效减水剂又称萘磺酸盐类高效减水剂，是由萘、甲醛、浓硫酸等在一定反应条件下制备而成的，它对混凝土凝结时间无明显影响，属非缓凝型，减水率能达到25%左右，早强增强效果显著，是现在市场流行的主要减水剂品种。

萘系减水剂根据Na₂SO₄的含量大体分为三个系列，即Na₂SO₄含量小于5%的为高浓产品; Na₂SO₄含量小于10%的为中等浓度产品；Na₂SO₄含量小于20%的为低浓产品。现在应用的泵送剂大都采用低浓母料配制而成，只有少数超早强或有特殊要求的泵送剂才采用高浓母料。硫酸钠对新拌混凝土的保塑性能有很大害处，急速的增加坍落度损失。硫酸盐在水泥水化初期，参与水泥的水化反应，生成的大量难溶性复盐形成骨架，起到早强作用，但也由于生成大量硫铝酸盐产生体积膨胀及盐类结晶，使混凝土表面及内部产生大量微裂缝。另外，硫酸钠的带入为混凝土后期强度增长带来不利因素，阻碍了混凝土后期强度的增长。

2.1.3 聚羧酸盐高效减水剂

聚羧酸盐高效减水剂用于配制混凝土时，具有掺量低、分散作用强、坍落度损失小、早强效果好和耐久性好等特点，是专门为改善混凝土性能而设计的第三代混凝土外加剂，能够提供强大的减水率，减水率高达40%，因此被广泛的应用于高性能混凝土、流态混凝土、自密实和自流平混凝土等现代混凝土。

聚羧酸系高效减水剂掺量占胶凝材料的0.80%~1.25%，因减水剂含固量大多为20%，折固量仅为（0.16~0.25）%，减水率可达20%~35%。

2.2 保塑组分

保塑组分又称缓凝组分，保塑组分主要包括：木质素类、糖类、磷酸盐、酒石酸盐、葡萄糖酸盐、柠檬酸及其盐类、纤维素及其衍生物等，目前常用的主要是木质素类、糖类和葡萄糖酸盐。是用来根据要求使混凝土在较长的时间内保持塑性，以便于浇筑成型或是延缓水化放热速率，减少因集中放热产生的温度应力造成混凝土的裂缝。在流化混凝土中，缓凝组分可以用来克服高效减水剂的坍落度损失。

木质素类缓凝组分通常最常用的是木钙，同时具有一定的减水效果，由于原材料价格低廉且可在一定范围内替代萘系减水剂，同时还具有一定的引气作用。因此，大部分复配厂为了降低成本均采用此种缓凝组分。但由于木质素类缓凝剂厂家和造纸原料的不同缓凝效果有很大的差异。在批量复配之前，新换厂家的木质素原料一定要提前做好试配实验，避免混凝土出现严重的缓凝现象。

糖类缓凝组分应用最广泛的是蔗糖和糖蜜，因其属天然化合物，价廉、产量丰富而得到了广泛的应用，糖类化合物掺量在0.1%~0.3%范围内，随着气温的升高而提高掺量。

葡萄糖酸盐是缓凝效果最好的缓凝剂，效果稳定且容易控制，作为缓凝组分使用的主要是工业级葡萄糖酸钠。

2.3 保水组分

保水组分又称增稠组分，是近几年研究开发的一种新型的水泥混凝土助剂，它能增加水泥胶凝材料的粘聚性和粘结力，避免泌水和离析事件的发生。纤维素及其衍生物均可作为保水组分，应用最多的是羧甲基纤维素（CMC），由于其具有乳化分散性、固体分散性、不易腐败、生理上无害、性价比高且易溶于冷热水等优点，所以能在保水组分的使用上得到广泛的应用，但羧甲基纤维素（CMC）也具有微弱的缓凝作用，试配过程中要协调好各组分之间的作用及掺量。

2.4 引气组分

引气组分主要作用是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。其掺量通常在0.002%~0.01%之间，使混凝土中含气量达到3%~5%。从而改善了新拌混凝土的和易性，使硬化后混凝土的抗冻融性、耐久性得到显著的提高。

引气组分常用的有：松香皂及改性松香皂、烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐、饱和或不饱和脂肪酸钠、木质素磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚、蛋白质水解物、皂角粉等。不同种类的引气剂对混凝土的引气量的影响不一样，但都在一定的范围内，随着掺量的增加而增大。

通常，高级直链引气剂，如十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠具有很好的起泡能力，但泡沫稳定性差，形状不规则（大气泡呈多面体）。非离子型引气剂气泡稳定性差，引气效果不好。皂类引气剂起泡能力和稳定性都很好，特别是松香皂类能产生均匀、稳定的微气泡，因此是首选的引气组分，这也正是松香皂类引气组分在当今市场大量使用的主要原因。

3 泵送剂的复配

3.1泵送剂复配原则

泵送剂复配是本着具有一定的减水率、坍落度保持性能、较低的压力泌水和一定的引气性能。复配外加剂时，要充分考虑各种原材料之间的适应性，同时注意不同组分之间的交互作用。

水组分：不同的水泥和掺和料、外加剂中其它成分对减水剂的性能影响还是很大的，如萘系减水剂和葡萄糖酸钠共同使用时，减水率提高比较显著。

缓凝组分：不同的水泥和掺和料以及不同的配合比，都会使缓凝效果产生变化。

引气组分：引气剂的引气效果受很多因素影响，如水泥细度、石子粒径、砂含泥量、温度、配合比等。掺加粉煤灰时、细料多、石子粒径小、坍落度大、温度低等，混凝土含气量会高。

总之，外加剂的调整应根据实际情况进行，以试验结果为依据，不能想当然。

3.2 泵送剂复配的几组配方

配方１、2、3常用；当水泥中缺硫时，在泵送剂复配中常加入一定量的硫酸钠效果较好；配方2成本较低，因此也是现在市场应用最广泛的配方，但必须做好木钙适应性实验；配方4当水泥与萘系适应性不好时可以考虑使用，此配方一般很少应用；外加剂中木钙和葡萄糖酸钠的掺量根据气温的变化及时调整，随着气温的降低掺量也应随之降低，当温度低于10℃以下时应停止使用缓凝组分。

随着外加剂市场的激烈竞争，很多厂商在复配过程中不掺加保水组分和引气组分，这样的泵送剂应用起来会经常出现大量泌水现象，尤其是萘系与胶凝材料适应性不好的情况下此现象更为严重。硫酸钠的掺入一是为了提高贫硫水泥的适应性，二是为了降低外加剂成本、提高固含量，但每年气温开始降至16℃以下时不但不宜掺入硫酸钠，还要掺用一定比例的高浓萘系原料来勾兑、调整降低水剂产品中的Na₂SO₄·10H₂O的浓度，使其务必要低于该时间段有可能出现的最低气温下的饱和溶解度，以避免产生结晶堵管现象。这里需要提醒的是：Na₂SO₄·10H₂O的分子量为322，而Na₂SO₄的分子量为142，两者相差2.27倍，在作勾兑、调整计算时勿出错。

4 总结

   混凝土泵送剂的复配 是多种材料共同作用的结果，在复配过程中要严格做好以下几点，避免工程质量事故的发生。

   4.1根据工程特点选用合适的外加剂

   几乎各种混凝土都可以掺用外加剂，但必须根据工程需要、施工条件和施工工艺等选择合适的外加剂。外加剂对不同的水泥有一个适应性问题，如某些减水剂对掺硬石膏的水泥不发挥作用。

  4.2注意外加剂的质量

关注外加剂的质量，除关注某些厂家不注意原材料质量控制，粗制滥造，以假乱真，提供伪劣产品外，对质量较好的产品也应注意某些问题，因此，在工程应用前，应按照质量标准对选择好的减水剂进行掺减水剂混凝土性能要求（与基准混凝土相比）的检验，为了确定掺量，对液态减水剂应测定溶液密度；对粉剂减水剂应测定固体物含量。

4.3注意水泥品种的选择

在原材料中，水泥对外加剂的影响最大，水泥品种不同，将影响减水剂的减水、增强效果，其中对减水效果影响更明显。高效减水剂对水泥更有选择性，不同水泥其减水率的相差较大，水泥矿物组成、掺和料、调凝剂、碱含量、细度等都将影响减水剂的使用效果，如掺有硬石膏的水泥，对于某些掺减水剂的混凝土将产生速硬或使混凝土初凝时间大大缩短，其中萘系减水剂影响较小，糖蜜类会引起速硬，木钙类会使初凝时间延长。因此，同一种减水剂在相同的掺量下，往往因水泥不同而使用效果明显不同，或同一种减水剂，在不同水泥中为了达到相同的减水增强效果，减水剂的掺量明显不同。在某些水泥中，有的减水剂会引起异常凝结现象。

4.4使用前进行试验

为了确保工程质量，根据现有的标准，如对减水剂在使用前首先要作匀质性试验，一般应测定表面张力和含固量两项，当测定表面张力有困难时，可用起泡性代替，然后进行混凝土试配，如检验减水剂混凝土的性能，一般应测定坍落度损失、减水率、含气量和抗压强度4项。

4.5注意掌握掺量

每种外加剂都有适宜的掺量，即使同一种外加剂，不同的用途有不同的适宜的掺量。掺量过大，不仅在经济上不合理，而且可能造成质量事故。如对有引气、缓凝作用的减水剂，尤其要注意不能超掺量。如木钙掺量大于水泥重要的0.5%，会引入过量空气而使初凝缓慢，降低混凝土强度。高效减水剂掺量过小，失去高效能作用，而掺量过大（＞1.5%），则会由于泌水而影响质量。氯盐的限制是众所周知的，过量会引起钢筋锈蚀。防冻剂的掺量与温度有关，并且根据强度效果作了掺量规定，总之，影响外加剂掺量的因素较多，如对减水剂就有掺加方法、水泥品种、拌合物的初始流动性及养护制度等。

4.6采用适宜的掺加方法

在混凝土搅拌过程中，外加剂的掺加方法对外加剂的使用效果影响较大。如减水剂掺加方法大体分为先掺法（在拌合水之前掺入）、同掺法（与拌合水同时掺入）、滞水法（在搅拌过程中减水剂滞后于水2~3min加入）、后掺法（在拌合后经过一定的时间才按1次或几次加入到具有一定含量的混凝土拌合物中，再经2次或多次搅拌）。不同的掺加方法将会带来不同的使用效果，不同品种的减水剂，由于作用机理不同，其掺加方法也不一样。

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