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

Application of the Expanding Reinforce Band in the Construction of Basement with Large Tracks of Land

章 强,黄秀弟ZHANG Qiang, HUANG Xiudi（绍兴市华冠新型建材有限公司，浙江绍兴312000）



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

Application of the Expanding Reinforce Band in the Construction of Basement with Large Tracks of Land

章 强,黄秀弟
ZHANG Qiang, HUANG Xiudi
（绍兴市华冠新型建材有限公司，浙江绍兴312000）

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入法。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10 s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，泵送剂滞后掺入法对混凝土拌合物流动性的增效作用明显。例如，对于C35混凝土，在用水量、胶凝材料和泵送剂由原先的185、400 和8.0 kg/m3降为175、380和7.6 kg/m3，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 MPa。

关键词：泵送剂；滞后掺入法；流动性；混凝土

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入法，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10 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30 s，最好增加到40 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42.5级普通硅酸盐水泥，其28 d抗折强度为7.8 MPa，抗压强度为48.2 MPa。

矿渣微粉为浙江某矿渣微粉厂生产的S95矿渣，源矿渣产自杭州钢铁厂，其比表面积为480 m2/kg。

粉煤灰为宁波镇海粉煤灰，达到FⅡ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Ⅱ区，表观密度为2.65 g/cm3，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5～31.5 mm，表观密度为2.70 g/cm3，含泥量为0.4%。

泵送剂选用减水率约为25%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28%；第二种为以脂肪族系减水剂为主的泵送剂，含固量为23%；第三种为以聚羧酸系减水剂为主的泵送剂，含固量为16%。

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（GB/T 8077—2012》进行，其中称取300 g胶凝材料，加入推荐掺量的泵送剂和87 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入法，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10 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60 min，然后倒入净浆搅拌锅中再高速搅拌60 s后，测定60 min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C35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200 mm，而且其60 min的坍落度减量小于30 mm，28 d抗压强度达到43.0 MPa。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（GB/T 50080—2002）》和《普通混凝土力学性能试验方法标准（GB/T 50081—2002）》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）同掺法和滞后掺入法的变化规律。

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1AP1）和同掺法（试样1AP0）的初始净浆流动度分别为250 mm和205 mm，以及静置60 min后的净浆流动度分别为245 mm和190 mm。泵送剂滞后掺入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，采用滞后掺入法（试样1AP2）的流动度与上述同掺法（试样1AP0）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50%水泥+ 50%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2AP1）和同掺法（试样2AP0）的初始净浆流动度分别为260 mm和210 mm，以及静置60 min后的净浆流动度分别为255 mm和195 mm。

同理，当胶材为70%水泥+ 30%粉煤灰时和当胶材为65%水泥+ 25%矿渣+ 15%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

表2 泵送剂（以脂肪族系减水剂为主）同掺法和滞后掺入法对胶材净浆流动度的影响

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）同掺法和滞后掺入法的变化规律。

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A1）和同掺法（试样A0）的混凝土拌合物坍落度分别为190 mm和235 mm，以及静置60 min后的净浆流动度分别为180 mm和220 mm。泵送剂滞后掺入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A1）和同掺法（试样A0）的混凝土28 d抗压强度分别为44.1 MPa和45.1 MPa，强度相当。

再把用水量由原先的185 kg/m3降为175 kg/m3，胶凝材料由原先的400 kg/m3降为380 kg/m3，泵送剂由原先的8.0 kg/m3降为7.6 kg/m3，以及适当增加骨料的条件下，采用滞后掺入法（试样A2）的坍落度与上述同掺法（试样A0）保持相当，但抗压强度有提高现象，提高了约2.3 MPa。这说明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。

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，泵送剂滞后掺入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

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10 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10 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60 s增加到70 s。

每天仅对C35混凝土进行一组试验。经一个月（24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10 kg/m3，胶凝材料减少14 kg/m3，泵送剂减少0.4 kg/m3以及适当增加骨料的条件下，采用滞后掺法（试样TB2）的坍落度与上述同掺法（试样TB0）保持相当，但抗压强度则有提高现象，提高了2.1 MPa。

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（C35）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入骨料、胶凝材料和水，搅拌10s后再加入泵送剂，继续搅拌至结束。搅拌总时间由原先的30s增加到40s。进而对所有C20、 C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60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C35混凝土的实际生产试验结果见表6。在用水量减少10 kg/m3、胶凝材料减少20 kg/m3、泵送剂减少0.4 kg/m3以及适当增加骨料的条件下，采用滞后掺入法（试样AB2）的坍落度与上述同掺法（试样AB0）保持相当，但抗压强度有所提高，提高了2.2 MPa。

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（C35）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m3）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10 s后，上述这些原材料中会吸水约100 kg/m3［以C35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（20%）分别为5.0、20.0、76.0 kg/m3］。再在这10 s后加入泵送剂，这时颗粒间的水大致只有75 kg/m3，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C3A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C3A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

所说的外加剂后掺法，它明显提高了泵送剂对水泥的适应性，以及显著的减水增强作用。

2.6 泵送剂同掺法和滞后掺入法的经济效益对比

以C35混凝土为例，在和易性和抗压强度相当，与同掺法比较，泵送剂（以脂肪族系减水剂为主）滞后掺入法，能使搅拌楼混凝土实际生产单价降低4.8元/m3，见表7。

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，泵送剂滞后掺入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C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60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，2004（4）：79-80.

［2］詹锋.减水剂在混凝土施工中的应用［J］.嘉兴学院学报，2003 （3）：53-55.

［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，2002（4）：37-38.

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［1-3］。

中图分类号：TU528.042

文献标志码：B

文章编号：1008-3707（2016）02-0035-04

收稿日期：2015-11-10

作者简介：章 强（1979—），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。