混凝土外加剂检测及应用技术探讨

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。20年来我国先后制订、修订的一系列混凝土外加剂和外加剂应用技术标准规范，这些标准在一定的程度上规定了外加剂的质量要求和用量，进而保证其能够符合工程发展的要求，也促进了我国混凝土技术的发展。进入21世纪以来，由于外加剂的广泛应用和普及，外加剂标准规范中存在和暴露的一些问题与不足越来越显而易见，目前混凝土外加剂质量检测所采用的现行标准、检测方法较多，许多混凝土外加剂的专家学者、检测机构人员、混凝土行业相关人员等对混凝土外加剂的标准及检测存在的问题发表了自己的观点。

（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。

从图1可以看出，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。

从图2可以看出，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（见图3），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科后的砂浆配合比，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。

选用不同混凝土企业的外加剂及其对应的C30混凝土生产配合比做快速相容性试验见图4，试验结果表明基本上混凝土的坍落度损失要大于砂浆扩展度损失，相容性试验可大致反映出混凝土的实际情况。
（5）配合比及坍落度控制问题

GB8076-2008《混凝土外加剂》中规定：掺高性能减水剂或泵送剂的基准混凝土和受检混凝土的单位水泥用量为360kg/m3；掺其他外加剂的基准混凝土和受检混凝土单位水泥用量为330kg/m3。其实在混凝土企业最常用的还是高效减水剂和泵送剂，含固量和减水率都差不多，个人认为应该把高效减水剂和泵送剂归为一类，配合比设计中单位水泥用量应该统一为360kg/m3，且坍落度应该控制在210±10mm，砂率适当降低，这样才能反映出外加剂的真实效果，跟实际工程大坍落度混凝土较为对应。
（6）成型振捣问题

GB8076-2008《混凝土外加剂》中规定试件制作时，用振动台振动15-20s。对于掺高性能减水剂或泵送剂的基准混凝土和受检混凝土的坍落度为210±10mm；在进行硬化混凝土检验的试件成型时用振动台振动15-20s会造成过振，尤其对于粘聚性比较差的基准混凝土过振的现象更严重，试件内混凝土上下分层、不均匀上部砂浆多、石子下沉，不利于硬化混凝土各龄期性能的发展，会增加硬化混凝土性能指标的离散性。有学者建议用振动台振动5-10s既保证了检测的统一性，又不会造成过振。本人认为混凝土坍落度为210±10mm时，应该采用插捣法，混凝土坍落度为80±10mm时，采用振动台振动。

外加剂的应用跟混凝土原材料是密切相关的。就混凝土原材料而言，粉煤灰质量越来越差，掺杂的杂质越来越多，脱硫灰、脱硝灰、浮黑灰在工程中的应用常见，工程质量事故频繁。水泥中掺杂的工业废渣、固体废弃物等混合材种类繁多，影响了与外加剂的适应性。天然优质河砂资源紧缺，现在混凝土企业常用的有0.315mm以下颗粒很少的细度模数3.2～3.6的粗砂，甚至还有绿豆砂之类的河砂，而江西现有的机制砂母岩多样，主要有鹅卵石破碎的机制砂，石灰石破碎的机制砂及其它岩石破碎的机制砂，还有多种混合破碎的机制砂。江西上饶地区石灰石、其它岩石破碎的机制砂为主，还会掺杂一部分山砂，基本上2.36mm以上的颗粒含量达到50～80%，含泥量3～15%，0.315mm以下颗粒以泥粉为主。江西目前正规大规模生产机制砂的生产线较少。资源紧缺导致市场上的机制砂复杂多样，砂石含泥量普遍较高；针对胶材用量较低的中低标号混凝土，对保水粘聚性要求高的自密实混凝土，及使用级配差含粉少的粗砂混凝土，这三类混凝土易离析泌水；解决混凝土中含泥量高、离析泌水问题是行业应该重点解决的问题。

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。混凝土外加剂的发展趋势将是围绕新型环保、复合多功能型（抗泥型、粘度改性调节等）发展。从混凝土外加剂自身功能而言，应对不同工程建设需要，面对劣质材料、材料波动大等方面的挑战，混凝土外加剂的发展首先是不断克服自身缺点不足，力争开发出较功能型的减水剂，能够较好的适应原材料的变化，同时充分结合外加剂的理论与应用实践，不断摸索、积累经验。相信外加剂行业将会越来越规范，发展前景更加广阔。

（1）标准检测还是应该用基准水泥，型式检验采用折固确定掺量，高性能减水剂统一折固16%含量，1.0%掺量；其它统一折固8%含量，1.6%掺量。

（2）建议配合比设计中将高效减水剂和泵送剂归为一类，统一配合比，控制坍落度为210±10mm，采用插捣法成型。

（3）混凝土原材料质量差、材料波动大，对外加剂的生产和应用提出了更高的要求，解决混凝土中含泥量高、离析泌水问题是行业应该重点解决的问题，因此外加剂开发将是往抗泥型、粘度改性调节发展。