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浅谈混凝土外加剂复配技术

发表时间：2020/5/28 来源：《建筑科技信息》2020年1期作者：白魁武

[导读] 站在预拌混凝土生产的角度，结合目前材料日益劣化的情况，提出“自产”有必要设置和推出“临补剂”、“二次流化剂”等新的复配产品品种。

        摘要：随着建筑技术的不断发展，且近年来在国家环保力度不断加大的背景下，在混凝土原材料稀缺的条件下，对混凝土外加剂复配提出了更高的要求，本文由复配的定义出发，叙述复配配方的设计原则和复配配方的计算验证。站在预拌混凝土生产的角度，结合目前材料日益劣化的情况，提出“自产”有必要设置和推出“临补剂”、“二次流化剂”等新的复配产品品种。
        关键词：混凝土；外加剂；复配。
        1.引言
        复配外加剂对于预拌混凝土企业，毕竟是陌生的，自产外加剂需要重新获得配方机理、配方设计计算、品种设置和混匀生产工艺方面的知识。故在本文中，笔者将入行近二十年对此领域的领悟、心得和经验，稍做赘言，以期能使初涉外加剂的试验室主任对此有所了解，有益于该项自产工作的开展。鉴于聚羧酸系产品性能优异、绿色环保，并因近年国际油价的持跌致其生产成本较以往大幅下降，目前业已后来居上、连续三年成为我国使用量居首的母液品种。
        2 外加剂的复配定义与复配机理
        2.1 混凝土外加剂的复配定义
        笔者认为，混凝土外加剂的复配，系指几种经筛选而定的异质、异性、异型、异量的化学品（配方主辅剂和功能组份材料，主要为表面活性剂类化学品），通过物理的方法和工艺，用以生成一个新的、混合均一的匀质体（粉剂或水剂），该新的匀质体具备满足产出合格混凝土的一系列的综合性能。在上述多种异质、异性、异型、异量的化学品中，必有一个是配方的基体组份，即主剂母液；其他的是辅剂，即功能补充体组份。现阶段常用的聚羧酸复配外加剂，除基体母液外、功能补充体组份材料的品种个数大多在 2～5 个之间。
        2.2 外加剂的复配机理
        关于外加剂的复配机理，仁者见仁、智者见智，但笔者认为可精缩为四个字予以概括，那就是“杂、交、趋、优”。在复配外加剂的配方中，多个单体的材料组份（ “ 杂 ” ）带着各自先天的个性、特性加入和参与（“交”），使得原有的性能由单一到多元，相互组合、积累、叠加、拓展、修饰和互补，使原有的性能缺陷得到纠正，新的综合性能产生，复配体的性能由窄到广、由弱到强，可以满足和应对混凝土多品种、多强度等级以及复杂的施工工作性所提出的多样性的要求（“趋优”）。“杂、交、趋、优”，是自然界普适的铁律之一，如：在药品有复方”；在肥料有“复合”；在电路有“集成”；在军事部队有“混成”；在建材有“混凝”等；复配外加剂仅是这一规律的案例之一。作为配方科学，外加剂的复配机理也遵循于药剂学，特别是中药药剂学。首先是在对试拌混凝土状态的观察、翻铲、辩象、判断，类似于中医诊断号脉的“望问闻切”；在下笔设计计算复配组方时，也遵循“君臣佐使”、“主辅补引”的原则，以此来决定选材、搭配和相互的数量比例；而在具体应用时（修正、调整、验证配方），则是要依据混凝土的多个表象予以“辨证施治”，如：将配方的效果，即混凝土的工作状态——水胶比、坍损、含气量、泌水、扒底等关联起来，质疑、分析，在研究其相互间的干预、渗透影响后，去伪存真，再加以进一步的梳理、归纳后，导出新的复配配方。多组份的复配，除能达到和满足上述要求外，还能通过临时的配方调整、改善与水泥的相容互适性，以及在材料非正常状态下（如：水泥过热、集料级配不合理、含泥量高、降水天气集料过湿等）仍能配制出质量合格的混凝土。
        3 外加剂的配方与设计
        按笔者多年的实践总结领悟，复配外加剂的配方性能设计原则大致有如下六条：
       （1）主、辅剂与功能剂的匹配平衡原则。即复配配方各组份的主要性能参数和性能分担的平衡原则，有主有辅，这是配方设计合理性的基点。

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       （2）复配配方各组份之间的相谐、相容性原则。其意义分两个层面：一是在配方本身中，诸组份之间的不打架原则、性能不异化原则；二是配方所选的各组份与下游将相遇的混凝土诸项材料，主要是胶凝材料的不冲突原则。这是配方设计的必须条件。
       （3）复配配方的性价比、费效比的最佳原则，即经济性原则。这是配方设计的合理性条件，否则，预拌混凝土企业就失去自产自用的意义。
       （4）复配的配方组份在共存于一体相互影响后，性能可获得互补和叠加的原则。这是配方的性能优化趋强原则。
        （5）复配配方引气总量的限量原则、有害物——总氨量、碱含量、氯离子含量的限量原则，即配方的安全性原则。
           6）复配后的产品在品相上，应不出现失匀分层，产品无沉淀或极少沉淀，冬季里产品应不结冰、不析晶，夏季里产品应不霉腐或极少霉腐，产品应无异味、怪味、或令人不愉快的气味等，这是复配配方的少缺陷、无瑕疵原则。如用逻辑学的充分必要条件来比喻复配配方与性能设计原则的话，减水率是一个配方的必要条件（可“一票否决”），而工作性则是这个配方的充分条件。一个设计合理的优秀配方应具备“四有”特征，即：有理论依据；有原创设计；有配伍组成；有功效用途。从某种意义上说，设计复配配方就是探寻一个“和谐点”，就是探寻最佳搭配、最佳配合比。
        4关于复配工艺
        预拌混凝土企业自产复配外加剂，目的是自用，且只是主业外延的副业项目，又是作为企业节本降耗的措施，因此决定了其工艺配置的水平，宜选低配置，以适用、实用为度，投入额小，一般可不超过 4～8 万元。
        4.1 布置
建议从各站多年发展已既定的总平面现状出发，见缝插针地将复配车间灵活地融入布置，巧妙安插。强调与衔接点（搅拌楼下储罐）作紧凑布置，管路宜短而顺畅，可借用现有立式设备布管（支撑和固定），但不得妨碍现有混凝土生产主工艺设备的检修和今后的改造。
        4.2 原材料储存
       按目前通用性聚羧酸母液与特性聚羧酸母液的使用比例，拟自产外加剂的搅拌站应备一个容量 30～35m3 的（与目前母液供应商的槽罐车载量约 25 吨大体相配） δ 1.0～1.5mm不锈钢板卷制的浅锥底大储罐（注：聚羧酸有不宜接触碳钢材质的忌性，储罐与工艺用材要循其规律），以储存通用性聚羧酸母液。另需购置 2～4 个 1 吨小储罐，以备储 1～2 个品种的特性聚羧酸母液。储罐可高位架设、靠重力自流，也可低地平置、靠动力泵抽送。储罐应设液位显示管和清淤人孔。大储罐也可选用普通碳钢焊制，但需内涂环氧衬里，外涂防锈漆。如选塑罐，为防紫外线，必须在遮阳棚内安置。
        4.3 计量
        复配配方中各组分材料的计量，机械式、电子式均可。液态原料和稀释净水的计量，选重量计量或容积计量（缸边刻度尺读数）也均可；甚至可采用将搅拌缸整体置于一个四传感器的计量平台上。产品的耗用计量，如该复配车间为非独立核算模式的，可由搅拌楼机台数反推算得出；如为独立核算模式，则需在管段上另设流量计或选择流量泵以记录交货结算量。
        5结束语
        总之，外加剂与原材料的适应性对混凝土的工作性能影响较大，根据不同的材料和料况选择合适的外加剂复配配比，可以达到四两拨千斤的作用。
        参考文献
        [1] 李龙海．预拌混凝土技术指南 [M]．北京：中国建材工业出版社， 2009.7．
        [2]陈小卫.外加剂对混凝土性能影响的探究[J].科技风,2019,(34):115.