如何安全高效应用混凝土泵送剂.pdf

孙振平等 ： 如何 安全高效 应用 混凝 土泵送剂 1 l 7 如何安全高效应用混凝土泵送剂 孙振平 ， 吕宏兵 ， 陈柯柯。 ， 王玲 ( 1 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室， 上海2 0 0 0 9 2 ； 2 无锡市房地产开发集团有限公司。 无锡2 1 4 0 0 2 ； 3 上海城建物资有限公司 上海2 0 0 0 6 3 ； 4 中国建筑材料科学研究总院， 北京1 0 0 0 2 4 ) 【 摘 要】 由于混凝土泵送剂由多种外加剂和改性组分复配而成， 而且水泥和掺合料性能变化大， 泵送剂的 使用效果受到的制约因素复杂 ， 有时甚至还会导致严重的工程事故。文中结合试验数据、 实践调查结果和标准修 订情况， 讨论泵送剂在商品混凝土中的应用技术难点 ， 并对商品混凝土中安全高效应用泵送剂的技术要点进行深 入探讨。 【 关键词l 泵送剂； 商品混凝土； 应用技术； 安全性 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 4 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 - 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 0 8 - 0 1 1 7 - 0 3 HoW To S AF ELY AND E FF I C NTLY AP P LY CONCRETE PUM P I NG AGENT S UN Zh e n pi ng ，L V Ho n g b i n g z ， CHEN Ke k e 。 ， W ANG Li n g ( 1 K e y L a b o r a t o r y o f A d v a n c e d C i v i l E n g i n e e ri n g M a t e ri a l s ( T o n g j i U n i v e r s i t y ) ， Mi n i s t r y o f E d u c a t i o n，S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2， C h i n a ；2 Wu x i R e a l Es t a t e De v e l o p me n t G r o u p J i a n g s u Wu x i 2 1 4 0 0 2； 3 S h a n g h a i Ur b a n C o n s t r u c t i o n Ma t e ri a l s C o n v e y C o ，L t d ，S h a n g h a i 2 0 0 0 6 3， C h i n a ； 4 C h i n a B u i l d i n g R e s e a r c h a c a d e m y ， B e i j i n g 1 0 0 0 2 4 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e e ff i c i e n c y o f a p p l y i n g C o n c r e t e P u m p i n g A g e n t( P A)i n r e a d y m i x e d c o n c r e t e d e p e n d s o n ma n y o t h e r f a c t o r s b e s i d e s P A i t s e l f b e c a u s e P A c o n s i s t s o f s e v e r a l g r a d i e n t s a n d t h e r e i S c o m p a t i b i l i t y b e t w e e n P A a n d c e me n t a n d o r mi n e r a l a d mi x t u r e s F r o m the p o i n t o f t h e t e c h n i q u e ，t h e d i ffi c u hi e s o f a p p l y i n g P A i n r e a d y mi x e d c o n c r e t e a r e d i s c u s s e d ba s e d o n the e x pe rime nt s d a t a a n d o n - s i t e ph e n o me n a，a nd t h e s u g g e s t i o n s f o r t h e s a f e a n d e ffi c i e n t a p p l i c a t i o n o f P A i n r e a d y mi x e d c o nc r e t e a r e s u p p o s e d Ke y wo r d s： p u mp i n g a g e n t ；r e a d y mi x e d c o n c r e t e；a pp l i c a t i o n t e c h n i q u e；s a f e t y 2 0 1 0年我国商品混凝土总量超过 7亿 m ， 商品混 凝土在混凝土总产量中所 占比例超过了 3 0 。商品 混凝土的发展极大地推动了混凝土的集中化生产供 应 、 泵送施工技术 ， 并保证 了工程 质量 ， 提 高了水泥 的 散装率， 是建筑业节能降耗的重要环节之一。商品混 凝土在泵的推动下沿着 管道被输 送和浇筑 ， 它除 了要 满足设计规定的强度、 耐久性和经济性等指标外 ， 还必 须满足运输过程中的流动性保持性， 以及管道输送工 艺对拌和物性能的特殊要求， 也就是可泵性。 文中从论 述泵送 剂 的类 型 和基 本组成 、 泵送剂 在 商品混凝土中的应用技术特点出发 ， 就商品混凝土 中 安全高效应用泵送剂的技术要点进行深入探讨。 1 泵送剂的类型和组成 泵送剂 中最主要 的组分 当然应 是减水 剂 ， 而且 泵 送剂也常常以减水效果的好坏来界定其类型。如在我 国华东地区 ， 普遍 按减水 效果 将泵送剂分成 普通 型泵 基金项 目】 上海市科委重点项 目资助( 0 7 2 1 1 2 0 0 6 4) 送剂、 中效泵送剂、 高效泵送剂和高性能泵送剂等四 类 。这几类泵送 剂的主要减水 组分 如表 1 。 表 1 华东地 区几类泵送剂 的主要减 水组分 注 ： + 用来表不组分所 占比例的多少 可见， 普通泵送剂其主要组分为木质素磺酸盐减 水剂； 中效泵送剂其减水组分主要是萘系高效减水剂 和 或脂肪族系高效减 水剂 ， 并 辅以部分木质 素磺酸 盐 减水剂 ( 占 2 0 4 0 ) ； 而高效泵送剂则 几乎全部 以 高效减水剂和其它组分复配而成 。近几年， 由于高 冬 施 质 量 通病 l 1 8 低温建筑技术 2 0 1 0年第8期( 总第 1 4 6 期) 铁、 隧道、 地铁等工程的特殊要求 ， 市场上出现了以聚 羧酸系减水剂为主要组分复配而成的所谓高性能泵 送剂。这类泵送剂减水率高， 坍落度保持性较好， 适于 配制高强度等级、 大坍落度、 自流平、 高泵程、 高耐久性 的混凝 土。但是 ， 这类 泵送剂在 实际应用 中也常常表 现出一些匪夷所思的怪现象， 导致了很多工程事故， 反 映出聚羧酸系减水剂本身的合成技术、 该类泵送剂的 复配技术以及工程应用技术等方面存在严重不足。 另外 ， 缓凝剂、 引气剂 和保水剂也 常常成为泵送剂 的组分之一。商品混凝土因远距离运输的需要， 常需要 尽可能延缓其坍落度损失， 大体积混凝土或夏季高温施 工工程更是如此， 因此必须添加缓凝剂。适当的含气量 可以减少混凝土泵送过程 中的泵送阻力， 防止混凝土泌 水、 离析， 又可 以改善 混凝 土抗冻融循 环破坏 的能力。 保水剂的作用是增加混凝土拌合物的粘度， 使混凝土在 低胶凝材料用量、 大坍落度情况下不泌水、 不离析。有 些保水剂还兼有减水、 保持坍落度等性能 。 2 泵送剂在商品混凝土的应 用技术特性 2 1 混凝土减水率与净浆流动度、 砂浆减水率的关 系不密切 泵送剂产品， 尤其是由聚羧酸系减水剂复配而成 的泵送剂 ， 其在混凝土中的减水率与净浆流动度、 砂浆 减水率 之间的关系不 密切 ( 如图 1 2 ) 。这一点 对工 程中常用净浆流动度或 和砂浆减水率评价减水剂性 能的做法提出了严峻挑战。所 以， G B 8 0 7 6 2 0 0 8 混 凝土外加剂 标准修订时已明确将净浆流动度和砂浆 减水率 的试验方法删除 。 目 目 赠 4 0 0 3 O O 2 0 o 1 0 o 0 经过时间 mi n o 1 # 一 净浆 1 2 # 一 净浆 _3 # 一 净浆口4 栉 一 净浆05 # - 净浆 a l # 一 混凝土 a 2 # 一 混凝土 3 # 一 混凝土-辅 一 混凝士o 5 # 一 混凝土 图1 5 种高性能能送荆产品的净浆流动度和混凝土坍落度值 样 品编号 图2 1 1 种泵送剂产品的砂浆减水率和混凝土减水率 2 2 混凝土坍落度保持 性与净浆 流动度保持性关 系 不密切 掺加某种泵送剂的净浆流动度在 1 2 h内可以保 持得很好 ， 但混凝土坍落度损失却异常迅速， 而有些泵 送剂尽管在净浆 中表现不是很 好 ， 但在混 凝土 中却 有 上佳表现 ， 这从图 1中的数据就可以看出。 2 3 混凝土抗压强度比与泵送剂减水率之间关系不 甚密切 从图 3可见 ， 泵送剂产品的减水率与抗压强度比 的关系没有规律性而言。1 1 群 泵送剂的减水率 比 1 0 # 高 5个百分点， 但抗压强度比却比 1 0 # 低得多； 1 # 泵送 剂的减水率比6 撑 高一倍多， 但抗压强度比却不及 6 撑 ， 如此试验结果举不胜举。混凝土抗压强度比与泵送剂 减水率之间的关系很复杂， 这一方面在于不同泵送剂 的引气性不同 ， 另一方面可能是泵送 剂中活性基 团、 游 离 的离子等不同 ， 而这些 因素对水 泥水化 进程均有不 同程度的影响。 l 口i 麟疑土拥i 求 翠 日压 曲 耻目 量厦 比 ： 厂垦 r 1 # 2 # 3 ， 4 # 5 # 6 # 7 # 8 # 9 #1 讲I l l # 样品编号 图3 1 1 种泵送剂产品的混凝土减水率和2 s a n g 压强度 比 2 4 减水效果对泵送剂掺量 的依赖性很大 某些泵送 剂 的减水 效果对 其 本身 的掺 量 十分敏 感 ， 只有达 到它的饱 和掺量 ， 才能起 到 良好 的减水效 果 ， 而相反 ， 掺 量过大又往往会 引起离析 、 泌水 ， 导致减 水 、 增强效果严重下降 ， 甚 至会带来 混凝 土结构开裂 、 渗漏和耐久性严重降低等危害。 2 5 配制的混凝土拌合物的性能对用水量十分敏感 大多数采用 聚羧酸 系减水 剂 复 配而 成的 泵送剂 制备的混凝土拌合物 ， 其 性状对 用水量 十分敏 感。有 时用水量只增加 ( 1 3 ) k g m ， 混 凝 土拌合 物便立 刻 严重泌水， 采用这种拌合物绝对无法保证浇注体的均 匀性 ， 易导致结构物表 面出现麻 面 、 起砂 、 孔洞等难 以 接受的缺陷， 且结构体强度和耐久性严重下降 。 2 6 所配制的大流动性混凝土容易分层离析 大部分情况下 ， 采用某些 泵送剂 配制 的大流 动性 混凝土 ， 即使减水剂掺 量 、 用水量 控制 都是最佳 的 ， 混 凝土拌合物也不泌水， 但仍非常容易出现分层、 离析现 象 ， 具体 的表现是粗集料全部下沉 ， 而砂浆或净浆位于 集料的上部。采用这种混凝土拌合物进行浇注， 即使 不振动 ， 分层、 离析也 明显存在。 2 7 与不同厂家 、 不 同批 次的水 泥 掺 合料存在适 应 性 问题 这些年 ， 对外加剂与水泥 掺合 料的适应性 问题 已 瑚 啪 如 0 堡缸毯嘎 端p 8 N f 瓣 癸 孙振平等 ： 如何安全高效 应用混 凝土泵送剂 1 1 9 进行了深入研究， 已经明确了以下几点： 单纯的或复 配有木质素磺酸盐减水剂的泵送剂遇到以硬石膏、 氟 石膏等为调凝剂的水泥时， 容易出现减水率低、 坍落度 损失快 ， 甚至闪凝 的现 象 ； 水 泥熟料 中 C ， A的含量 、 碱含量、 混合材种类和掺量， 水泥的细度 、 新鲜程度等 对泵送剂作用效果影响很大 ； 泵送剂的作用效果 还依赖于掺合料的种类 、 表面性状和掺量等 ； 泵 送剂的作用效果与混凝 土拌合物制备时环境条件 ( 温、 湿度等) 也存在一定的关系。 当前， 水泥生产过程中面临着更多的可变因素， 如 助磨剂 的普遍应用带来 的泵送 剂适应性 问题 ， 城 市垃 圾 焚烧灰 、 煅烧煤矸石 和偏高岭 土作 为混合材 使用所 带来 的泵送剂适应性 问题 等 ， 使得 一种泵送 剂对 不 同厂家、 不同批次 的水泥 掺合料之 间的作用效果千差 万别 ， 严重影响着商品混凝土 的质量稳定性 。 3 商品混凝土中安全 高效应 用泵送 剂的几个要点 由于商 品混凝土一 般需要 较好 的流动性 ， 较佳 的 流动性保持性， 并将通过泵送施工， 工程界对商品混凝 土的质量稳定性期望值又很高 ， 而另一方面， 混凝土原 材料变数较多， 水泥企业的不断兼并致使特性不同的 水泥被冠以相同的商标， 商品混凝土需求量 日增的局 面导致某些搅拌 站来 不及 针 对 临时更 换 的原 材料 进 行试配， 这给商品混凝土的实际生产带来了很多难题， 甚至极端问题导致的工程事故接连不断。那么， 究竟 如何安全高效地应用泵送剂 呢?笔者认为应优先注意 以下几个方 面的问题 。 ( 1 ) 注意泵送剂与水 泥 掺 合料 的适应性 ， 并 通 过混凝土试验来验证泵送剂 的适用性 。检测部 门出具 合格证明的泵送剂产品， 是基于特定原材料、 特定配合 比、 特定的泵送剂掺量 ， 在特定的试验环境下的试验数 据得出的， 其结论不一定适合具体工程。在实际应用 时 ， 如果不经全 面的混凝 土试验 ， 则应用过程 中很易 出 现减水率不足 、 拌合 物泌水 、 离 析 ， 流动性损 失过快 等 现象。所 以必须通过 大量 的混 凝 土试验 ， 选择 合适 的 泵送剂品种 ， 并确定最佳 的掺 量。 ( 2 ) 验证试验必须 采用工地 现场的原材料 和可 能的混凝土配合 比， 模拟浇注现场 的温、 湿度环境条件 。 ( 3 ) 泵送剂 的品种 、 掺量应 根据环 境温度 、 泵送 高度、 泵送距离等随时进行调整 。 ( 4 ) 坚决摒弃单纯依靠净浆流动度或砂浆减水 率评价泵送剂性能的传统作法。泵送剂产品的混凝土 减水率 与净浆 流 动度 和砂 浆 减水 率之 间并 不存 在 必 然的联系， 而且不仅如此， 混凝土2 8 d抗压强度比与混 凝土减水率之间 的关 系也不统 一 ， 所 以应 坚决 摒弃单 纯依靠净浆流动度或砂浆减水率评价泵送剂性能的 传统作法 。 ( 5 ) 要 避免不同厂家 、 不 同类 型的泵送 剂混装 、 混用 。 已经发现， 聚羧酸系减水剂与其他种类 的减水剂 或某些缓凝组分、 引气组分之间存在 明显的不相容 性 。在 目前 聚羧酸 系减 水剂或 者 以聚 羧酸 系减水 剂为 主要减 水组分 复 配而 成 的高性 能 泵送 剂 大力 推 广应用 的阶段 ， 更要避免不同厂家 、 不同类型的泵送剂 混装 、 混用 。 ( 6 ) 严格计量泵送剂， 建立泵送剂超掺预警机 制 ， 将泵送剂超掺造成 的损失降低到最小程度 。 ( 7 ) 后添加泵送剂的量必须提前经过试验确 定 ， 并 指派专人指导 和监督 。 4结语 我国泵送 剂 产 品随着商 品混凝 土 的诞 生应 运 而 生， 为商品混凝土的发展奠定了良好的技术基础 ， 提供 了良好的质量保证。由于原材料的多变性已经使得商 品混凝土搅拌站难以应对。今后必须加强混凝土搅拌 站技 术人员 的水泥 化学 、 外加 剂应 用 等方面 的科学 知 识 ， 积 累更丰 富的经验 ， 为泵送剂在商 品混凝土 中的安 全高效应用创造良好的条件。 参考文献 1 张冠伦 混凝士外加剂原理与应用 M 北京： 中国建筑工业 出版社 ， 1 9 8 9 2 吴科如， 张雄 土木工程材料 M 上海： 同济大学出版社， 2 0 0 3 3 施惠生， 孙振平， 邓恺 混凝土外加剂实用技术大全 M 北 京 ： 中国建材工业出版社 ， 2 0 0 8 4 孙振平， 王玲 如何安全有效地应用聚羧酸系减水剂 J 混 凝土 ， 2 0 0 7 ， ( 6 )： 3 5 3 8 5 孙振平 ， 将正武 ， 王培铭 ， 等商 品混凝 土中外加剂 掺合 料适 应性的研究 J 商品混凝 土， 2 0 0 4，( 1 ) ：1 8 6 孙 振平 ， 蒋 正武 ， 王玉 吉 ， 等 混凝 土 1, l l n 剂与 水泥 适应 性 J 建筑材料学报 ， 2 0 0 2 ， 5( 1 ) ： 2 6 3 1 7 孙振平 ， 蒋正武 ， 金彗 忠， 等活化煤 矸石 对减水 剂塑化效 果 的影响 j 同济大学学报 ， 2 0 0 9 ， 3 7 ( 2 ) ： 2 3 92 4 3 8 于龙， 王培铭， 孙振平若干掺合料对减水剂塑化效果的影响 J 混凝土， 2 0 0 7 ， ( 4 ) ： 3 4 3 9 9 孙振平 ， 陈柯柯 ， 蒋 正武 我 国水泥助磨 剂发展若干问题的探 讨 c 郭京育， 郭延辉主编 混凝土 t- 0 t l 剂及其应用技术新 进展 j E 京 ： 北京理工大学 出版社 ， 2 0 0 9： 3 3 33 3 9 1 0 孙振平 ， 蒋正武 ， 王建东 ， 等 聚羧酸系减水剂与其它减水剂复 配性能的研究 J 建筑材料学报， 2 0 0 8 ， 1 1 ( 5 ) ： 5 8 5 5 9 0 1 1 张剑 ， 王宗登 泵送剂在商品混凝土生产中的应用 J 科技 创新 导报， 2 0 0 9，( 3 ) ： 4 9 收稿 日期 2 0 1 0- 0 3一l 2 作者简介 孙振平 ( 1 9 6 9一) ， 男 ， 新疆 奇 台人 ， 副教授 ， 工 学 博： ， 从事混凝土 l, J ll 剂的研究与应用。