搅拌楼泵送剂滞后掺入法对混凝土拌合物流动性的增效作用.pdf

浙江 建筑 ， 第 3 3卷 ， 第 2期 ， 2 0 1 6年 2月 Z h i a n g C o n s t r u c t i o n ， V o 1 3 3 ，N o 2 ， F e b 2 0 1 6 搅拌楼泵送剂滞后掺入 法对混凝土 拌合物流动性的增效作用 Ap p l ic a t i o n o f t h e E x p a n d i n g Re i n f o r c e B a n d i n t h e Co n s t r u c t i o n o f B a s e me n t wi t h L a r g e Tr a c k s o f L a n d 章强， 黄 秀弟 Z H A N G Q i a n g， H U A NG X i u d i ( 绍兴市华冠新型建材有限公司 ， 浙江 绍兴 3 1 2 0 0 0) 摘要 ： 在混凝土减水剂后掺法的基础上 ， 提出 了搅 拌楼泵送剂 滞后掺人 法。即在搅拌 楼的搅拌 机中按 原加料程 序加入 骨 料 、 胶凝 材料和水 ， 搅拌 1 0 8 后， 加入泵送剂 ， 再继续搅拌至结束。试验研究得 到在 骨料 、 胶材 、 水和 泵送 剂用量相 同的条件 下， 泵 送剂滞后掺人 法对混凝土拌合物流动性的增效作用 明显 。例如 ， 对于 C 3 5混凝土 ， 在用水量 、 胶凝材料和泵送剂 由原先 的 1 8 5 、 4 0 0 和 8 0 k g m 降为 1 7 5 、 3 8 0和 7 6 k g m ， 以及适当增加骨料的条件下 ， 采用滞后掺入法的坍落度 与( 原先 ) 同掺法保持相 当 ， 而且 抗压强度有所 提高 ， 提高 了约 2 0 M P a 。 关键词 ： 泵送剂 ； 滞后掺人法 ； 流动性 ； 混凝土 中图分类号： T U 5 2 8 0 4 2 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 8 3 7 0 7 ( 2 0 1 6 ) 0 2 0 0 3 50 4 混凝土外加剂的掺入方法主要有 ： 先掺法 、 同掺 法和后掺法。所谓先掺法就是外加剂干粉先与水泥 ( 或胶凝材料) 混合 ， 然后加入骨料与水一起拌合均 匀 ， 先掺法适用于普通减水剂 、 高效减水剂 、 缓凝 高 效减水剂 、 早强减水剂和引气减水剂等 ， 尤其是膨胀 剂。同掺法： 事先将可溶性外加剂配制成一定浓度 的溶液 ， 称量再加入拌合水中， 然后在混凝土搅拌过 程中随拌合水一起掺入 ， 同掺法适合于可溶性 的泵 送剂 和减 水剂 ， 混 凝 土 搅 拌楼 普 遍 采 用 此方 法 。后 掺法 ： 混凝土拌合好一定时间后或到 了工地或泵送 前 ， 才将 外加 剂 ( 主要是 泵送 剂 或减 水 剂 ) 一 次 或 分 成数次加入混凝土拌合物中进行搅拌的方法。采用 后掺法 ， 一般能节约约四分之一的泵送剂用量 ， 产生 的效益明显。但由于后掺法要在工地进行 ， 而且必 须要有技术人员在场 ， 这就增加了采用此法的人工 成本 和使用难度 ， 所以一般 的混凝 土搅拌站都不接 受此 方法 。但 一些集 中的大方 量 的混凝 土工程 还是 乐意采用工地泵送剂或减水剂后掺法的 。 在关 注 混 凝 土泵 送 剂后 掺 法 的基 础 上 ， 本 文提 出了搅拌楼泵送剂滞后掺人法 ， 即在搅拌楼的搅拌 机中按原加 料程序加入骨料 、 胶凝材料 和水 ， 搅拌 1 0 s 后再加入泵送剂 ， 继续搅拌至结束。如果原先 总搅拌时间为 3 0 8 ， 最好增加到 4 0 s 。现将搅拌楼 泵送剂滞后掺入法的试验室试验和搅拌楼实际应用 情况 进行 总结 。 1 原材料和试验方法 1 1 原材 料 试验用 水 泥为 浙 江 某集 团生 产 的 4 2 5级 普 通 硅酸 盐水 泥 ， 其 2 8 d抗折 强 度为 7 8 MP a ， 抗压 强度 为 4 8 2 MP a 。 矿渣微粉 为浙江某矿渣微 粉厂生产 的 $ 9 5矿 渣 ， 收稿 日期 ： 2 0 1 51 1一l O 作者筒介 ： 章强( 1 9 7 9 一 ) ， 男 ， 浙江绍兴人 ， 高级工程师 ， 从事建筑工程 和建筑材料方面的工作。 3 6 浙江建筑 2 0 1 6年第 3 3卷 源矿渣产 自杭 州钢铁厂 ， 其 比表 面积 为 4 8 0 m k g 。 粉煤灰为宁波镇海粉煤灰， 达到 F 级。 细骨料采用杭州当地某砂岩石矿机制砂和长江 细砂( 石英为主) ， 该混合砂的细度模数为 2 6 ， 级配 为 区， 表观密度为 2 6 5 g e ra ， 含泥量为 2 1 。 粗骨料采用杭州当地某石矿砂岩碎石， 级配为 5 3 1 5 m m， 表观密度为 2 7 0 s e m ， 含泥量为 0 4 。 泵送剂选 用减水 率约 为 2 5 的三种泵 送剂。 第一种 为 以萘 系减水剂 为主 的泵送 剂， 含 固量 为 2 8 ； 第二种为以脂肪族系减水剂为主的泵送剂， 含 固量为 2 3 ； 第三种为以聚羧酸系减水剂为主的泵 送剂 ， 含 固量 为 1 6 。 拌合水和养护水为当地 自来水 。 1 2净浆 流动度 试验 水泥净浆流动度试验方法依据 混凝土外加剂 匀质性试验方法 ( G B T 8 0 7 7 -2 0 1 2 进行 ， 其 中称 取 3 0 0 g胶凝材料 ， 加 入推荐掺量的泵送剂和 8 7 g 水 。泵送剂加入方法之一为同掺法 ， 即泵送剂先加 入拌合水中， 随拌合水倒入搅拌锅 中， 加入胶凝材 料 ， 再按程序进行搅拌 ， 并测定初始流动度。泵送剂 加入方法之二为搅拌楼后 滞掺人法 ， 即在搅拌锅 中 先倒入拌合水后加 入胶凝材料 ， 按 程序进行搅拌。 在搅拌 1 0 s后再加 入泵送剂， 继续按程序搅拌 ， 并 测 定初 始流 动度 。 所 有测定 初始 流动 度后 的净浆 均分别 装入 塑料 袋 中封 存 6 0 m i n ， 然 后倒 入 净浆 搅 拌锅 中再 高 速搅 拌 6 0 s 后 ， 测定 6 0 m i n的流动度 。 1 3 混凝 土拌合 物流动 度试验 和 强度试 验 首先选用常用的 C 3 5混凝土进行试验室试拌 ， 要求为混凝土拌合物的初始坍落度达到 2 0 0 m m， 而 且其 6 0 mi n的坍 落 度减 量 小于 3 0 m m， 2 8 d抗压 强 度达 到 4 3 0 MP a 。试 验室 试 拌 、 和易 性 测定 和 抗 压 强度试验均分别按 普通混凝土拌合物性能试 验方 法标准( G B T 5 0 0 8 0 -2 0 0 2 ) 和 普通混凝土力学 性能试验方法标准( G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 ) 进行 。 2试验结果 2 1 泵送 剂滞后掺 入 法对 净浆 流动性 的影 响 由表 1可知 ， 胶材净浆流动度 随泵送 剂 ( 以萘 系减水剂为主) 同掺法和滞后掺人法的变化规律。 当胶材仅为水泥时， 在胶材、 水和泵送剂用量相 同的条件下 ， 滞后掺入法( 试样 l A P 1 ) 和同掺法( 试样 l A P 0 ) 的初始净浆流动度分别为 2 5 0 m m和2 0 5 m m， 以及静置 6 0 m i n后的净浆流动度分别为 2 4 5 m m和 1 9 0 m m。泵送剂滞后掺人法对水泥净浆流动性的增 效作用明显。再在泵送剂掺量减少四分之一的条件 下， 采用滞后掺人法( 试样 l A P 2 ) 的流动度与上述 同 掺法( 试样 1 A P O ) 相 当。这说明在流动度一定条件 下 ， 采用滞后掺入 法可以减少泵送剂掺量 。 当胶材 为 5 0 水 泥 +5 0 矿 渣 时 ， 在 胶 材 、 水 和泵送剂 用量 相 同 的条件 下， 滞后 掺 入法 ( 试 样 2 A P 1 ) 和 同掺 法 ( 试 样 2 A P 0 ) 的初 始 净 浆 流 动 度 分 别为 2 6 0 m m和 2 1 0 mm， 以及静置 6 0 m i n后 的净浆 流动度分别为 2 5 5 m m和 1 9 5 mm。 同理 ， 当胶材为 7 0 水泥 + 3 0 粉煤灰时和 当 胶材为 6 5 水泥 +2 5 矿渣 +1 5 粉煤灰时， 在胶 材 、 水和泵送剂用量相同的条件下 ， 泵送剂滞后掺入 法对胶凝材料净浆流动性的增效作用均明显。 由表 2和 表 3可知 ， 胶 材 净浆 流 动度 随泵 送 剂 ( 以脂 肪 族 系减 水 剂 为 主 和 以 聚 羧 酸 系 减 水 剂 为 主) 同掺法 和滞后掺入法 的变化规 律 ， 与上述表 1 的变化规律相当， 而且未发现有异常现象。 表 1 泵送剂( 以萘 系减水剂为主 ) 同掺法和滞后掺入法对胶材净浆流动度的影响 第 2期 章 强等： 搅拌楼泵送剂滞后掺入法对混凝土拌合物流动性的增效作用 3 7 表 3 泵送剂 ( 以聚羧酸 系减水剂为主 ) 同掺法和滞后掺入法对胶材净 浆流动度 的影响 2 2 泵送 剂滞后 掺入 法对混凝 土拌 合物 流动 性 的 影 响 由表 4可知 ， 混凝土拌 合物 流动度 随泵送剂 ( 分别为以萘系、 脂肪族系和聚羧酸系减水剂为主 ) 同掺法和滞后掺人法的变化规律。 在骨料 、 胶材、 水和泵送剂用量相同的条件下， 当 使用以萘系减水剂为主的泵送剂时 滞后掺入法( 试 样 A 1 ) 和同掺法( 试样 A 0 ) 的混凝土拌合物坍落度分 别为 1 9 0 m m和 2 3 5 mm， 以及静置6 0 m i n后的净浆流 动度分 别为 1 8 0 m m 和 2 2 0 m m。泵 送剂 滞 后 掺人 法 对混凝土拌合物流动性的增效作用明显。同时滞后 掺入法( 试样 A 1 ) 和同掺法( 试样 A 0 ) 的混凝土 2 8 d 抗压强度分别为 4 4 1 M P a和4 5 1 MP a ， 强度相当。 再把用水量由原先的 1 8 5 k g m 降为1 7 5 k g m ， 胶凝材料由原先的4 0 0 k g m 降为 3 8 0 k s m ， 泵送剂 由原先的8 0 k s m 降为7 6 k g n l ， 以及适当增加骨 料的条件下 ， 采用滞后掺人法( 试样 A 2 ) 的坍落度与 上述同掺法( 试样 A 0 ) 保持相当， 但抗压强度有提高 现象 ， 提高了约 2 3 MP a 。这说明在流动度和强度相 当的条件下 ， 采用滞后掺人法可以减少泵送剂掺量和 胶凝材料用量 。 同理 ， 再由表 4可知 ， 在骨料、 胶材、 水和泵送剂 用量相同的条件下 ， 当使用 以脂肪族系减水剂为主 或以聚羧酸系减水剂为主的泵送剂时， 泵送剂滞后 掺人法对混凝土拌合物流动性 的增效作用很 明显 ， 强度 也相 当 。 表 4 混凝土拌合物坍落度和抗压强度随泵送剂同掺法和滞后掺入法的变化规律 3 8 浙江建筑 2 0 1 6年第 3 3卷 2 3搅 拌楼 混凝 土试 生产试 验 在 试 验室 试 拌试 验 的 基础 上 ， 采 用 以脂 肪 族 系 减 水 剂为 主的泵送 剂 ， 进 行 泵 送 剂滞 后 掺 入 法 对混 凝土拌合物流动性影响的搅拌楼试生产试验。泵送 剂滞后掺入法采用在加水搅拌 1 0 S 后手工加 入泵 送 剂 ， 即在搅 拌机 中按 原加料 程序加 入 骨料 、 胶 凝材 料和水 ， 搅拌 1 0 s 后再加入泵送剂 ， 继续搅拌 至结 束 。试 验搅 拌总 时间 由原先 的 6 0 S 增加 到 7 0 S 。 每 天仅对 C 3 5混凝 土进 行一 组试 验 。经一 个 月 ( 2 4次) 试验后 ， 和易性和强度均达到预期的要求 ， 试 生产试验结 果见 表 5 。在用 水量 减 少1 0 k sm ， 胶 凝 材料减少 1 4 k sm ， 泵送 剂减 少 0 4 k s m 以及适 当 增加骨料的条件下， 采用滞后掺法( 试样 T B 2 ) 的坍落 度与上述同掺法( 试样 T B 0 ) 保持相当， 但抗压强度则 有提高现象 ， 提高了 2 1 M P a 。 表 5 泵送剂 ( 以脂肪族 系减水剂 为主 ) 同掺 法和滞后 掺入 法的搅拌楼 混凝土 ( C 3 5 ) 试生产试验结果 2 4搅拌楼 混凝 土 实 际生产试验 在搅 拌 楼混 凝 土试 生 产 试验 的基 础上 ， 采 用 以 脂 肪族 系减 水剂 为 主 的泵 送 剂 ， 进 行泵 送 剂 滞 后 掺 入法 的 日常 生产 试 验 。把 泵 送 剂下 料 管 进 行 改 造 ， 将泵送 剂下 料管 直 接接 入 搅 拌 机 内上 方 ， 并 在 进 入 搅拌机内的下料管上均匀地打上三排孔 ， 使泵送剂 能均 匀和快 速 地 下料 。 同 时调 整 程 序 ， 即在 搅 拌 楼 的搅拌机中按原加料程序加人骨料 、 胶凝材料和水 ， 搅拌 1 0 s 后再加入泵送剂 ， 继续搅拌至结束。搅拌 总时 间 由原先 的 3 0 s 增 加到 4 0 s 。进 而 对所 有 C 2 0 、 C 2 5 、 C 3 0 、 C 3 5 、 C 4 0 、 C 4 5 、 C 5 0 、 C 5 5和 C 6 0等混凝土 进 行实 际生产 试验 。 在 实际 生 产试 验 一 个月 内 ， 所 有 混凝 土 的 和 易 性 和强度 发展 规律 均正 常。但 有混凝 土 的凝结 时 间 延 长现象 ， 后 经泵送 剂组成 调 整后 ， 达到 正常 。其 中 C 3 5混 凝 土的实 际 生产 试 验 结 果 见表 6 。在 用 水 量 减少 1 0 k sm。 、 胶 凝 材料 减 少 2 0 k sm 、 泵 送剂 减 少 0 4 k sm 以及适 当增加骨料 的条件下， 采用滞后掺 人法( 试样 A B 2 ) 的坍落度与上述同掺法( 试样 A B 0 ) 保持相当， 但抗压强度有所提高， 提高了2 2 MP a 。 表 6泵送剂 ( 以脂肪族 系减水剂为主 ) 同掺 法和滞后 掺入 法的搅拌楼混凝土 ( C 3 5 ) 实 际生产试验结果 2 5 泵送 剂 滞后掺入 法的机理 浅析 机理 分析 一 ： 在 ( 每 m ) 混 凝 土 的 原 材 料 粗 骨 料 、 细骨 料 、 水 泥 、 矿 渣 、 粉 煤灰 以及带 入 的泥土 中均 含有开 口孔 ， 因此它们均会吸附水分或含有泵送剂 的水溶液。在加水搅拌 1 0 s 后 ， 上述这些原材料 中 会 吸水 约 1 0 0 k g m 以 C 3 5混 凝 土为 例 ， 大致 吸入 和表面润湿所需要的水为粗骨料( 估计 0 5 ) 、 细 骨料 ( 2 5 ) 和胶凝材料 ( 2 0 ) 分别为 5 0 、 2 0 0 、 7 6 0 k s m 。再在 这 1 0 S 后 加入泵 送剂 ， 这 时颗粒 间的水 大致 只有 7 5 k g m ， 这 时水 溶 液 中泵送 剂 的 浓度也提高 ， 至少是 同掺法的 2倍。虽然有泵送剂 由高浓度往低浓度扩散 的现象， 但在 2 h内颗粒 间 的泵送 剂浓度 总是 大 于颗粒 内 的浓 度 。因此就 产生 了泵送剂滞后掺入法对混凝土拌合物流动性的增效 作 用 ， 而且作 用 明显 。 机 理分 析 二 ： 泵 送 剂对 水 泥适 应 性差 的原 因 主 要在于水泥熟料矿物 c A之类对减水剂分 子的吸 附能力强， 如果将水泥与水和其他骨料、 掺和料等原 材料先进行搅拌 ， 泵送剂在搅拌一定 时间后加入的 方 式 ， 让 水 泥 颗 粒 表 面先 形 成 一 层 水 膜 ， 那 么 C ， A 之 类 的矿 物 对 减水 剂分 子 的 吸 附 能 力 就 会 大 大减 弱， 使溶液中保持有足够量的泵送剂浓度， 进而泵送 剂对水泥的适应性将会得到改善。这就是我们通常 ( 下转 第 5 4页 ) 5 4 浙江建筑 2 0 1 6年第 3 3卷 ( 上接 第 3 8页) 所说的外加剂后掺 法， 它明显提高了泵送剂对水泥 当， 与 同掺 法 比较 ， 泵 送剂 ( 以脂 肪族系减水剂 为 的适应性 ， 以及显著的减水增强作用。 主) 滞后掺入法 ， 能使搅拌楼 混凝 土实际生产单价 2 6 泵送剂同掺法和滞后掺入 法的经济效益对比 降低 4 8元 m ， 见表 7 。 以 C 3 5混 凝 土 为 例 ， 在 和 易 性 和 抗 压 强 度 相 表 7 泵送剂 同掺法和滞后掺法的搅拌楼混凝土实际生产成本的计算 3 结 语 对于净浆 ， 在胶材 、 水和泵送剂用量相同的条件 下 ， 泵送剂滞后掺人法使净浆流动性有 明显的增效 作 用 。在流 动度 一定 的条 件 下 ， 采用 滞 后 掺 入 法 可 以减少泵送剂掺量。以萘系或脂肪族系或聚羧酸系 减 水剂 为主 的泵送 剂 ， 当采 用 滞后 掺 入 法 时 均对 净 浆流动性有增效作用。 对 于混凝 土 ， 在 骨料 、 胶 材 、 水 和 泵 送 剂用 量 相 同的条件下 ， 泵送剂滞后 掺入法使混凝土拌合物流 动性有明显的增效作用。在流动度和强度相当的条 件下 ， 采用滞后掺入法可 以减少泵送剂掺量和胶凝 材料用 量 。 采用搅拌楼 泵送剂 滞后掺入 法， 对 所有 C 2 0 、 C 2 5 、 C 3 0 、 C 3 5 、 C 4 0 、 C 4 5 、 C 5 0 、 C 5 5和 C 6 0等混凝土 进行了实际生产试验。在实 际生产试验一个月内， 所有 混凝 土 的和易性 和强 度发展 规律 均正 常 。 参 考 文 献 1 高建新， 贺传卿 ， 王怀义 ， 等 外加剂后掺法在恰 甫其海水利枢 纽 2 # 桥施工 中的应用 J 混凝土 ， 2 0 0 4 ( 4 ) ： 7 98 O 2 詹锋 减水剂在混凝土施工中的应用 J 嘉兴学院学报 ， 2 0 0 3 ( 3 ) ： 5 3 5 5 3 王冲 ， 蒲 心诚 高效减水剂在高性 能混凝土 中的掺加技术 J 施工技术， 2 0 0 2 ( 4 ) ： 3 73 8