混凝土外加剂配合比的设计分析.pdf

2 0 1 3 年 第 2 期 (总 第 2 8 0 期 ) Nu mb e r 2 i n 2 0 1 3 ( T o t a l N o 2 8 0 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 P RACT I CAL TECHNOLOGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 。 0 2 0 3 8 混凝土外加剂配合比的设计分析 黄舜杰 ( 西南交通大学，四川 成都 6 1 1 7 5 6 ) 摘要： 在混凝土施工过程中一个必要的环节就是使用混凝土泵送 ， 加入外加剂提升混凝土可泵性 ， 是保证混凝土泵送 的最 有效措施 。 可是 目前还有很多严重影响施工进度及其质量的因素存在。 基于此 ， 结合实例对混凝土外加剂配合比的设计进行 了 探讨 。 关键词 ： 混凝土 ；外加剂配合 比；设计分析 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 6 2 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 1 3 3 0 3 C on c r e t e a dm i x t u r e f o r m u l a de s i g n a n a l y s i s HUANG S hu n e ( S o u t h w e s t J i a o t o n g U n i v e r s i t y ， C h e n g d u6 1 1 7 5 6 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： I n c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n p r o c e s s a n e c e s s a r y l i n k i s t o u s e c o n c r e t e p u m p i n g ， j o i n a d m i x t u r e i mp r o v e c o n c r e t e p um p a b i l i ty， c on c r e t e p u mp i ng i s t h e g u a r a nt e e o ft h e mo s t e f f e c t i ve me a s u r e s Bu t a t pr e s e nt ， t he r e are a l s o a l ot o fs e r i o us i nfl ue nc e t o the c o ns t r u c t i o n p r o g r e s s and q u a l i ty f a c t o r s e x i s t B a s e d o n t h i s ， i t c o mb i n e d wi th the c o n c r e t e a dm i x t u r e f o r mu l a t i o n d e s i g n we r e d i s c u s s e d K e y w o r d s ： c o n c r e t e ； a d d i t i v e f o r mu l a ； d e s i g n a n a l y s i s 0 引言 现阶段施工能力在 日益提高 ， 在对混凝 土配合 比进行 设计时不仅要结合混凝土持久性以及强度进行考虑， 而且 要考虑施工性能。 提升施工性能 的基本手段是加入一定量 的外加剂 ， 外加剂严重影响着混凝土性能 ， 它可 以大大改 善混凝土坍落度、 并对凝结时间进行调整， 进而显著提升 混凝土性能 ， 减少成本 ， 实现经济效益最大化 。 可是 目前还 存在一个问题 ， 即水泥和外加剂之间能不能适应 ， 因此 ， 对 混凝土外加剂配合 比的设计进行分析具有一定的意义 。 1 混凝土外加剂的作 用 混凝土外加剂有利于实施机械化操作 ， 降低劳动强度 以及促进混凝土拌合物改善其 和易性 ， 进而保证混凝土施 工质量。 有利于蒸养预制构 以及养护所需时间缩短 ； 确保工 地尽快拆掉模板， 提升其周转速度； 尽早放张以及剪切钢 筋 。 简而言之 ， 加入一定量 的外加剂不仅能加快建设速度 ， 而且能确保混凝土质量。 部分外加剂进入混凝土内， 还可以 提高混凝土 的密实性 、 抗渗性 、 持久性 、 抗 冻性 以及强 度 ， 此外还有助于对混凝土徐变性能以及干燥收缩性进行改 进。 部分外加剂还有利于混凝土内的钢筋耐锈蚀性得到提 升。 在实施相关工艺手段后 ， 加入外加剂可以节省一定量水 泥而对混凝土质量没有任何影响。 还能给予水泥混凝土部分 特殊性能， 比如能够在低温环境中施工或者是发生膨胀等。 收稿 日期：2 0 1 2 0 7 0 2 混凝土外加剂 的大力普及 ， 使混凝土技术在这些领域 发展迅速。 早强 以及 高强混凝土技术 的出现 ，解决了工程 中一直都有的“ 强度较差、 脆性强以及 自重大” 缺陷； 抗冻 剂给那些严寒地区提供 了冬期施工 的可能 ， 避免 了工程施 工的中断， 而且缩减了工期； 高效减水剂技术的推广使用， 促进了泵送浇筑新工艺以及流态混凝土技术的普及 ； 促进 预拌混凝土快速发展。 而其发展又为我国建筑领域创造了 巨大的环境保护 以及经济效益 ， 进而促进建筑领域快速发 展及相关技术的提高 。 2 混凝土外加剂配合比设计的实例分析 2 1 买例 概 况 有一混凝土工程 ， 其主体选择了泵送 ， 在对其混凝土 配合 比进行设 计时 ， 出现 了混凝土离析 以及泌水现象 ， 而 且存在严重的坍落度损失， 与施工要求不符。 经过调整 ， 混 凝土外加剂大体达到了施工要求， 可是凝结时间长， 并存 在大量气泡 以及 泌水 。 当时 由于是地下施工 ， 致使该问题 不是很明显。 当工程施工超过零米后， 工期非常紧迫 ， 当时 混凝土已经和施工要求不符。 怎样处理这一问题已经非常 紧迫。 2 2 原材料基本情况 粉煤灰： 必须是 I I 级， 通过对粉煤灰性能指标进行 检验都满足国家规定。 外加剂 ： S D B 8 0 0液体泵送剂满 1 3 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 足混凝 土泵送剂规定 。 建议 掺量 最好是 2 1 2 6 ， 而且 其性 能也达 到 了 混凝土外加剂 一等品要求。 粗骨料 ： 持续级配碎 石 5 3 2 4 mm； 细骨料 ： 水洗河砂 ， 细度模数是 2 8 ； 别的物理性能指标都与 国家规定 相符 。 水泥 ： 某水 泥生产企业 主要生产 P O 4 2 5 R级水泥 ， 通过干法 回转窑 进行生产 ， 关于其混合料 ， 其中碱含量 占到大约0 4 ； 矿渣 掺量 占到 6 ； C A 占到大概 6 8 ； 煤矸石占到 6 9 ( 厂 家经常进行调整 ) 属于 国家规定范围即 7 1 4 之内。 通过 对水泥物理力学性能相关指标以及化学成分进行检验， 都 符合国家规定 。 水泥生产基本稳定。 2 3 原 因探析 以及相关调整 坍落度损失 的主要影响因素就是外加剂掺量 ， 而且外 加剂量也决定着混凝土凝结时间， 如表 1 所示。 表 1 凝结时间和水泥坍落度损失与各种掺量 SDB - 8 0 0泵送 剂试 验 妻 量水 泥 类 型 名 称 凝 结 时 间 m 坍 落 度 m m 初 凝终 凝基 准 30 rai n 60 mi n 怎样判断水泥 以及外加剂之间是否适用 ， 既是一个老 问题也是新问题。 就算与国家质量规定 的外加剂 以及水泥 完全一致 ， 在当做混凝土原料配制的过程中也会存在不相容 性。 其具体包括： 凝结时间长、 泌水问题以及坍落度损失等。 混凝土属于一种多相聚合体， 关于新拌混凝土， 其工 作性受混合物稳定以及均匀性影 响很大。 若混合物出现分 离 ， 就会导致材料构成缺乏均匀性 ， 最终 引起材料结构受 损并出现缺陷。 若新拌混凝土没有足够的稳定性 ， 保水性 以及黏 聚性去承担重力或者是别的外力 ， 就会 引起板结或 者是泌水离析等情况 的出现。 对流态混凝土进行配制的过 程 中 ， 如果黏 聚性 以及流动性不再维持平衡 ， 尤其是黏聚 性较低时 ， 混合物会在承担重力 以及别 的外力的情况下发 生 分离 现象 ， 将 材料构成 的稳 定以及均匀性损坏 ， 进而引 起离析现象。 一般泌水出现就意味着离析 ， 离析一定会 引起 分层 ( 板结 ) ， 这时就存在潜在的堵管危 险。 避免泌水 以及离析的方法包括 ： 对石子级配进行科学 的调整 、 采取合适 的砂率 、 掺加引气剂 以及稠剂等 。 本地区 石子级配都满足要求， 将砂率调升， 一定会使混凝土需要 的水以及水泥用量增加 ， 进而增加成本 。 通过对复合 超塑化剂 内的缓凝剂加入量进行调 整的 措施无法对坍落度损失实施有效控制， 就算大量掺入缓凝 剂坍落度损失依旧很快而且凝结时间依旧太长， 这是一种 “ 欠硫化” 现象。 之所以会出现该现象 ， 究其原因是因为水 泥内包含的可溶性 S O 缺乏， 也可能是外部因素导致石膏 溶解度减弱， 致使含碱量和 c 与 S O 之间失去平衡 ， 浆 体在短时间内流动性被减弱。 怎样处理“ 欠硫化” 问题 ， 在 配合比调整以及很多试验的基础上， 要对可溶性 S O 进行 调整 ， 确保其饱和度处在规定的范围内， 这样就能够推迟 水泥水化诱导时间， 所以对坍落度损失具有良好的控制作 1 3 4 用。 针对泌水应该采取掺增稠剂来改善混凝土拌合物的保 水性 以及黏 聚性 ， 避免 出现泌水以及离 析问题 。 通过上面 的分析， 积极调整外加剂配合比， 表2 是具体试验情况。 表 2 对 P O 4 2 5 R水泥坍落度损失与各种配合 E S D B 一 8 0 0开展的试验 注 ： 试验 温度 ： 2 5 ； 湿度 ： 6 5 。 在对正交排序各种配合 比进行调整 的前后 ， 关于不 同 的样品 ， 其 中 6 样品具有较小 的坍落度损失 ， 有效处理 了 板结 以及泌水问题。 可是初凝 时间是 1 4 h ， 终凝 时间达 到 2 1 h ， 依 旧没有达到施工标准 。 2 4 调整优化后 的具体情 况 根据对表 3 相关外加剂配合 比进行调整前后 的具体 对照表 ， 以及对表 4中的外加剂配合 比进行调整后并在综 合考虑混凝土拌合物的具体凝结时间以及实际坍落度损 失情况 的基础上 ， 能够得出通过优化调节的 6 3 号配合 比， 其情况是最好 的。 6 3号配合 比缩减 了很多保塑以及引气 A、 B两组分掺加 的材料量 ， 并将缓凝组分 的 D以及 E材 料取消 ， 针对增稠组分增加了一定掺量 ， 有效处理了混凝 土泌水以及凝结时间长的现象， 与混凝土外加剂在配合比 设计方面的要求相符 ， 通过优化升级 的配合比于混凝土内 的含量显著减少 ， 以往 的配合 比掺量是 2 0 ， 通过优化后 达到了 1 8 。 表 3 对 6 配合比进行调整前后的具体对照表 k g 表 4 对 6 * 配合比进行调整优化后的混凝- I- 拌合物具体情况 E 初始坍落 5 落度 终凝 h mm mm 时间 情况 情 况 根据上述结果可以得出关于混凝土拌合物， 其板结、 泌 水以及气泡问题都得到了解决。 同时也改善了其黏聚性、 保水性 以及流动性。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 5 工程实际应用情况 主厂房属于 B C框 架 ， 并具有 C 3 0 混凝 土 ， 施工过程 中选择了 1 8 的S D B 8 0 0 掺量， 表 5 是其具体施工配合比。 表 5 主厂房 B C框架关于混凝土的具体施工配合比 表 6 是主厂房 B C框架关于混凝土的坍落度损失试验。 表 6 在施工现场开展的坍落度损失试验mm 在浇筑混凝土时， 作为试验人员 ， 要在现场进行随机 抽样以做好 留置试块工作 ， 用来对凝结 时间以及抗压强度 进行测试。 表 7 、 8 分别是混凝土凝结时间及其抗压强度试 验。 根据试验结果可以得出， 使用通过优化的 S D B 8 0 0 混 凝土， 其抗压强度与设计要求相符， 没有出现“ 离晰以及泌 水 问题 ， 凝结时 间符合施工规定 。 表 7 混凝土试块各个阶段的具体抗压强度 2 6 经济利 润 配合 比优化后混凝土浇筑合计 达到 4 5 万 n l ， ， 其利润 如下 ： 2 6 1 外加剂成本减少 ( 1 ) A减少 ( 0 0 5 4 0 0 1 5 ) x 5 4 1 0 = 2 1 1 ( 元 t ) 。 ( 2 ) B减少( 0 0 4 4 0 0 1 1 ) x 2 7 0 0 = 8 9 ( 元 t ) 。 ( 3 ) D减少 0 0 1 4 x 4 0 0 0 = 5 6 ( 元 t ) 。 ( 4 ) E减少为 0 0 0 5 x 4 3 0 0 = 2 1 5 ( 元 A ) 。 ( 5 ) C上升( 0 0 0 0 7 - 0 0 0 0 4 ) x 1 2 3 0 0 = 3 7 ( 元 t ) 。 综合成本减少( 1 ) + ( 2 ) + ( 3 ) + ( 4 ) 一 ( 5 ) 3 7 3 8 ( 元 t ) 2 6 2 浇筑 4 5 万 1T I 的混凝土合计节省成本达到( 比如C 3 0 混凝土 ) ( 1 ) 外加剂具体使用量： ( 3 1 5 + 8 5 ) x 1 8 x 4 5 万 = 3 2 4 t 。 减少成本 ： 3 2 4 3 7 3 8 = 1 2 1 1 万元 。 ( 2 ) # b I I1 剂合 计 节 约 量 ： ( 3 1 5 + 8 5 ) ( 2 2 一 1 8 ) 4 5 万 = 7 2 t o 节约成本 ： 7 2 t x 2 5 0 0 元 t =- 1 8 万元。 两项总共节约成本达到 ： 1 2 1 1 + 1 8 = 3 0 1 1 万元。 3结 语 在应用混凝土外加剂的过程中一定要注意正确选择 混凝土外加剂的种类、 合理确定混凝土外加剂的最佳掺量 并且充分考虑混凝土外加剂与水泥双 向适应性这一问题 。 总之 ， 本文结果表 明 ： 关 于 S D B 8 0 0 泵送剂 ， 通过对其配 合比设计进行调整 ， 保证了水泥以及泵送剂之间的适应性， 解决了混凝土“ 坍落度损失快、 泌水、 凝结时间长以及离淅 现象” ， 与现场施工规定相符， 而且在工厂后期施工过程中 效果显著。 关于调整完成后的混凝土外加剂， 其成本减少 了3 7 3 8 元 t ， 后续合计浇筑了4 5 万 m， 混凝土。 综合节约 成本达到 了 3 0 1 1 万元 。 参考文献 ： 【 1 G B 5 0 0 1 0 - - 2 0 0 2 ， 混凝土结构设计规范 s 【 2 M E T H A P K C o n c r e t e ： m i e r o s t r u c t u r e ， p r o p e r t i e s a n d m a t e r i a l s M 3 r d e d N e w Yo r k： Mc G r a w Hi l l ， 2 0 0 5 【 3 3 金伟良， 赵羽习 混凝土结构耐久性【 M 】 北京： 科学出版社， 2 0 0 2 4 A L E X A N D E R M G ， M A G E F B J D u r a b i l i t y p e r f o r m a n c e o f c o n c r e t e c o n t a i n i n g c o n d e n s e d s i l i c a f u m e J C e m a n d C o n c r R e s ， 1 9 9 9 ， 2 9 ( 2 9 ) ： 9 1 7 9 2 2 【 5 】S O RO US HI A N P， MO HAMAD N， 0KWU EG B UA-F r e e z h a w d u r a - b i l i t y of l i g h t w e i g h t c a r b o n fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s J A C I M a t e r J ， 1 9 9 2 ， 8 5 ( 5 ) ： 4 9 1 4 9 4 【 6 P I E R C E C E， B L A C K WE L L M C P o t e n t i a l of s c r a p t i r e r u b b e r a s l i g h t w e i g h t a g g r e g a t e i n fl o w a b l e fi l l Wa s t e Ma n a g e m e n t ， 2 0 0 3 ， 2 3 ( 3 ) ： 1 9 7 2 0 8 【 7 X I E We i - f e n g ， L I L i - j u a n ， C HE N Z h i - z e， e t a 1 B e f o r e a n d a f t e r f i r e t e s t o f h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e m o d i fi e d w i t h r u b b e r p o w d e r J A e t a S c i e n t i a r u m N a t u r a l i u m U n i v e r s i t a t i s S u n y a t s e n i ， 2 0 0 7 ， 4 6( S u p ) ： 1 6 9 1 7 0 【 8 】钟震斌， 雷慧峰 钢筋混凝土结构的耐久性问题 J 铁道标准设 计 ， 2 0 0 1 ， 2 1 ( 3 ) ： 3 - 4 【 9 】H E R N A N D E Z - O L I V A R E S F ， B A R L U E N G A G F i r e p e rf o r ma n c e of r e c y c l e d rub b e r - fi l l e d h i g h s t r e n gt h c o n c r e t e J C e m e n t and C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 4 ， 3 4 ( 1 ) ： 1 0 9 1 1 7 作者简介： 联系地址： 联系电话 ： 黄舜杰( 1 9 9 1 一 ) ， 男， 研究方向： 土木工程。 1 3 6 弄 4 8 号 5 0 1 室( 2 0 0 2 4 0 ) 藿 翟蓥 口 三 一 长臂架 泵车 销 售领跑 行业2 0 1 2 年 增幅 达1 5 过去的2 0 1 2 年， 尽管混凝土机械市场整体销售疲软 ， 但作为行业领头羊， 三一的销售仍然跑赢了大势， 更为重要的 是 ， 三一长臂架泵车的销量不降反增， 增幅达 1 5 左右， 其中， 光 7 2 m超长臂架泵车就销售了 5 台之多。从销售区域上来 看， 江苏、 山东、 新疆位次坐定， 居长臂架泵车全国销量的前三甲。 超长臂架泵车一般是指拥有悬伸长度超过 5 0 m的长臂架泵车。目前， 三一 自主研发了以 8 6 m泵车为代表的9 大系 列 3 5 种型号超长臂架泵车。 在北京奥运场馆、 上海中心、 迪拜塔等国内外标志性工程建设中， 特别在 日本福岛核电站救援中， 三一的超长臂架泵 车凭借一流的品质， 均有抢眼表现。 据周翔介绍， 目前， 三一超长臂架技术已逐步推广至高空消防、 云梯救援等领域。以后， 也将为飞机清洗、 桥梁检测等 领域技术的突破提供新的解决方案， 其应用将更加多样化。 】 3 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m