〔摘 要〕 对混凝土外加剂的应用现状及发展方向进行了论述。
〔关键词〕 混凝土;外加剂;应用技术
中图分类号: TV 523 文章标识码:B 文章编号:1009 - 0088 (2007) 01 - 0087 - 01
1 外加剂的作用
其作用有:改善混凝土或砂浆拌合物施工时的和易性:提高混凝土或砂浆的强度及其他物理力学性能;节约水泥或替代特种水泥;加速混凝土或砂浆的早期强度发展:调节混凝土或砂浆的凝结硬化速度;调节混凝土或砂浆的含气量;降低水泥水化初期水化热或延缓水化放热;改善拌合物的泌水性;提高混凝土或砂浆耐各种侵蚀性盐类的腐蚀性;减弱碱一集料反应:改善混凝土或砂浆的毛细孔结构;改善混凝土的泵送性;提高钢筋的抗腐蚀能力;提高集料与砂浆界面的黏结力,提高钢筋与混凝土的握裹力;提高新老混凝土界面的黏结力;改变砂浆及混凝土的颜色。
2 我国混凝土外加剂的现状
聚羧酸盐高效减水剂的研究和生产,是我国高效减水剂发展的一个亮点。国内目前有自主知识产权的生产企业包括上海建筑科学研究院外加剂厂、江苏省建筑科学研究院、中国建筑科学研究院等,有10 多家企业具有生产聚羧酸盐高效减水剂的能力。其中,上海建筑科学研究院年产量在7 000 吨左右,并在多个重点工程中应用。我国聚羧酸盐高效减水剂生产技术与国外产品还有差距,关键是国外厂家的基础化工比较好,分子量分布精确,我国的聚羧酸盐高效减水剂还需要解决好吸附、消泡等问题。
混凝土施工技术的发展促进了各种外加剂的升级换代。2005 年,混凝土膨胀剂的年产量达100 万吨,比1999 年的年产25 万吨翻了两番,混凝土膨胀剂也由高碱高掺(15 %～20 %) 、中碱中掺(10 %～12 %) 逐步向低碱低掺(6 %～8 %) 发展。
目前,全自动化生产线的技术含量较高、投资费用也较多,江苏博特新材料有限公司、山东省建筑科学研究院、佛山瑞安建材有限公司、浙江五龙化工有限公司等一批新建和改建生产线的大型企业开始尝试全自动化生产,并取得良好效果。一些外加剂生产企业对合成外加剂关键工艺进行了自动化监控。
3 应用技术研究的主要内容
应用技术研究基本上可概括为认识客观规律和开发应用这些规律。认识外加剂对砂浆及混凝土性能影响的客观规律不是容易的,内容很多。如各种外加剂对砂浆及混凝土性能的影响,从而能根据不同的使用目的选择适用的外加剂;外加剂的掺量对砂浆和混凝土和易性、强度、凝结时间及经济指标的影响,从而能根据具体条件确定适用掺量,避免掺量不合适而造成不凝及强度严重下降或使用效果不显著等现象。外加剂在相同条件下,往往因水泥不同而使用效果不一,甚至出现异常凝结现象,故应研究外加剂对水泥的适应性,以便选用对外加剂较为适应的水泥或对指定水泥较为适应的外加剂;养护条件及气温对外加剂的使用效果影响较大,如低温下应用减水剂就得不到早强作用,夏秋季节应用早强剂效果不显著,通过研究合理地使用外加剂;外加剂单一使用往往比不上复合使用的效果如低温时减水剂宜与早强剂复合使用;高效减水剂与引气剂复合使用可节省减水剂用量及提高温凝土抗冻性,比价格昂贵的减水剂与木质素磺酸盐、糖蜜等减水剂复合使用可降低成本;外加剂的掺加方法对外加剂的塑化效果、适宜掺量、减水率、水泥用量、泌水性、凝结时间及引气性等均有明显影响,而影响掺加方法的因素很久研究的目的是结合具体条件选用经济且合理的掺加方法。
4 今后发展方向
进一步提高高效减水剂的质量。对于我国外加剂产品质量,外加剂协会受建设部委托先后进行过2 次评估。第一次是1993年,参加评估的外加剂厂27 家抽检40 个产品,经综合评定,评出一等品14 个,合格品20 个,分别占评估外加剂的35 %和50 %,有15 %的产品不合格。第二次是1997 年参加评估的有50 家抽检87个产品,经综合评定,作为建设部重点推荐的产品为72 %,即87 个产品有63 个为建设部重点推荐产品,有24 个产品达不到建设部推荐的要求。第一次抽样40 个,其中高效减水剂21 个产品,第二次抽样87 个,其中高效减水剂有30 个产品,产品由质检部门作了正式检验。从2 次检测结果来看,高效减水剂性能基本上是好的,除了不合格产品外,高效减水剂各厂的质量存在一定的差距,因此,高效减水剂厂在提高产品质量上是有文章可做的,另一方面,将我国产品与国外相比,有些产品与国外产品也存在一定差距,特别是在低掺量时,高效减水剂产品,减水和分散效果较差,过去生产的低浓高效减水剂较多,今后要提高高浓高效减水剂的比例,降低高效减水剂产品中Cl2和水不溶物的含量,以满足高强高性能混凝土和生产液体外加剂的需要。
目前我国掺外加剂混凝土仅占混凝士总量的30 %左右,与先进国家的50～80 %比,差距仍然较大,外加剂生产仍有巨大的潜在市场。掺外加剂混凝土约为30 % , 为了推动国内经济增长,国家向基础设施建设投入了大量资金,去年就投入了1 000 多亿,今年投入仍较大,国家大量的基础设施建设如高速公路、铁路、水利、市政等方面为外加剂应用提供了巨大市场,外加剂厂应利用这机会,发展自己。
我国混凝土外加剂通过过去开发研究,满足了国内经济建设的要求,作出了贡献,随着我国改革开放,加入WTO 组织,对我国外加剂产品也推出了更高的要求,目前国外的外加剂产品已进入我国市场,国内外外加剂产品将有一番激烈的竞争。即要巩固萘系减水剂,同时还应积极发展以蒽油为原料或以其它易得到的原材料制成的高效减水剂。
以合成树脂如三聚氰胺之类的材料为原料的高效减水剂,由于其成本甚贵,不容易大面积推广。萘系高效减水剂可开发成系列产品,性能和售价可有所不同。普通减水剂中还应继续扩大木钙类产品的生产,开发出有良好性能、价格便宜、社会效益好、货源较广的普通减水剂。引气剂在我国发展缓慢,应该进一步研究开发新型、高效能引入极微小气泡的引气剂,为改善和提高混凝土耐久性提供高质量外加剂产品。防冻剂在北方使用普遍,品种及配方不少,总的看可以满足工程要求。防冻剂的发展应以低掺量,少用无机盐为主攻目标。目前的早强剂均含有大量的元明粉或其它复合成份,由于易引起碱集料反应,并降低混凝土的易发性。因此,应适当控制掺兑比例以确保使用效果。塑化剂在国内外已大量使用,国内随着预拌混凝土的发展,对它有了更加迫切的要求。目前其主要措施是以高效减水剂为主体,复合一定缓凝成份,但坍落度损失过快的问题仍有待探讨解决。缓凝剂在水利工程中广泛使用,鉴于水工混凝土的大体积、低水泥量及混合材料高掺量等特点,宜发展以碱性纸浆废液为基材的复合型缓凝减水剂。
