泵送劑

混凝土的泵送技術(shù)目前使用已十分普遍，尤其是商品泵送混凝土。因?yàn)樯唐坊炷恋馁|(zhì)量控制比施工現(xiàn)場攪拌混凝土的質(zhì)量控制要好得多。目前國內(nèi)的泵送水平也較高，垂直泵送已可達(dá)到一泵高度130m（上海東方明珠電視塔）。

泵送混凝土與普通混凝土是不一樣的，它屬于流態(tài)化混凝土。流態(tài)化混凝土首先是德國提出來的，是為了改善混凝土的施工性能而提出的。1974年原聯(lián)邦德國制定了流態(tài)化混凝土施工指南，接著美國、英國、日本等均提出有關(guān)的報(bào)告書，有的稱為超塑性混凝土。
 
流態(tài)混凝土特點(diǎn)為：

對坍落度較小的基準(zhǔn)混凝土（3.5—9厘米坍落度），在澆筑以前加入流化劑（高效減水劑的復(fù)合劑），拌制成坍落度達(dá)到20cm以上流動(dòng)度的混凝土。即在不改變原配合比和用水量的情況下，用加外加劑的辦法來調(diào)整混凝土的工作度，使其流動(dòng)性更好。這種混凝土粘性好、容易流動(dòng)、不離析、不泌水。

泵送混凝土是流態(tài)化混凝土的一種，由于它有泵送的要求，它所摻的外加劑還必須滿足泵送的特殊要求。泵送混凝土占流態(tài)混凝土和商品混凝土中很大的一部分，泵送劑也就成為了外加劑中重要的品種之一。

泵送劑的組成及機(jī)理

泵送劑常常不是一種外加劑就能滿足性能要求，而是根據(jù)泵送劑的特點(diǎn)由不同作用的外加劑復(fù)合而成。

具體的復(fù)配比例應(yīng)根據(jù)不同的使用目的、不同的使用溫度、不同的混凝土標(biāo)號、不同的泵送工藝來確定。

主要由以下幾種組分組合而成:

1、減水組分2、緩凝組分3、引氣組分4、保水組分5、礦物超細(xì)摻合料6、膨脹組分
 
1、減水組分：
（1）普通減水劑

有減水作用，可在保持泵送混凝土所需要的流動(dòng)度條件下，降低水灰比，以提高后期強(qiáng)度。

木質(zhì)磺酸鈣與木質(zhì)磺酸鈉是最常用的減水劑。除了減水作用外，還有些緩凝和引氣性。有些標(biāo)號較低，坍落度要求又不太高的泵送混凝土甚至只加木質(zhì)磺酸鹽類減水劑就能滿足要求。
普通減水劑中的糖鈣類減水劑，則常常作為緩凝組分引入泵送劑中
（2）高效減水劑
在混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高、坍落度值要求高的泵送混凝土中，如高性能混凝土用的泵送劑中必須使用高效減水劑，如萘系減水劑、三聚氰胺減水劑、脂肪酸系減水劑。

這些減水劑減水率高，適于配制高標(biāo)號、大坍落度、自流平泵送混凝土。這些減水劑坍落度損失較大，需要復(fù)合緩凝劑。氨基磺酸鹽減水劑、聚羧酸鹽減水劑屬低坍落 度損失減水劑，而且更適用于配制低水灰比的高性能混凝土。在水灰比0。3時(shí)，氨基磺酸鹽的減水率可高達(dá)30%，而在水灰比較大時(shí)使用，它們就很容易產(chǎn)生泌 水。
在泵送劑中往往使用兩種以上的減水劑來復(fù)合，常見的復(fù)合方式有：

萘系+木質(zhì)素磺酸鹽系；
三聚氰胺+木質(zhì)素磺酸鹽系；
萘系+氨基磺酸鹽系等。
復(fù)合使用往往比單獨(dú)使用摻量低、效果好。
 
2、緩凝組分：
泵送混凝土多采用商品混凝土。要求坍落度損失小。尤其是對大體積混凝土或夏季高溫施工混凝土，必須添加緩凝組分。
在普通減水劑不能滿足緩凝要求時(shí)，要選擇加入化學(xué)緩凝劑，如羥基羧酸鹽、糖類、多元醇等。使坍落度損失減小，也可以控制混凝土的水化放熱，避免溫度裂縫。
 
3、引氣組分：
適當(dāng)?shù)幕炷梁瑲饬靠梢詼p少泵送阻力，防止混凝土泌水、離析，又可以提高抗?jié)B、抗凍融性能。
國外混凝土中幾乎都保持一定的含氣量。
選用氣泡性能好的引氣劑是不會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度的。如日本混凝土中幾乎都摻有引氣劑。
引氣組分可選用引氣劑及引氣減水劑。
 
4、保水組分：
保水劑亦稱增稠劑。其作用是增加混凝土拌合物的粘度，使混凝土在大水灰比、大坍落度情況下不泌水、離析。
有些保水劑還兼有減水、保持坍落度等性能。
這些材料包括如下幾種：
（1）聚乙烯醇摻量在0。3%以下，具有緩凝和增稠作用。常用的聚乙烯醇有1799、0588等。
（2）甲基纖維素、羧甲基纖維素?fù)搅亢苄。徽妓嘤昧康?。0。1—0。05%。
（3）羥丙基纖維減小坍落度損失，增加稠度，摻量為0。01%。
其他還有糊精、木糖醇母液、動(dòng)物膠等。
 
5、礦物超細(xì)摻合料
這些材料均具有一定的火山灰活性，或在堿性激發(fā)條件下具有水化活性。如硅粉、粉煤灰、礦渣粉、沸石粉、頁巖粉、膨潤土、石粉、硅藻土等，它們摻入后可改善級配，防止泌水離析，增加體積穩(wěn)定性，增加混凝土耐久性，防止堿,骨料反應(yīng)。
這些材料比表面均大于水泥，摻量較大，一般采用內(nèi)摻法，可取代等量水泥做膠結(jié)材用。其中以粉煤灰、礦渣粉、硅粉、沸石粉使用最普遍。硅粉摻量在5--10%，其他幾種摻量在15--30%不等。
 
6、膨脹組分
在大型基礎(chǔ)及大體積混凝土中，為補(bǔ)償混凝土收縮常常要加入膨脹劑。
泵送劑水灰比較大，坍落度也大，為保持體積穩(wěn)定性，特別是大體積混凝土的伸縮縫，后澆帶中都要使用膨脹劑。
泵送劑一般在外加劑工廠已復(fù)配成產(chǎn)品，但其中不包括摻合料與膨脹劑。
早強(qiáng)劑

分為無機(jī)鹽類早強(qiáng)劑、有機(jī)鹽類早強(qiáng)劑、復(fù)合早強(qiáng)劑等。
 
一、無機(jī)鹽類早強(qiáng)劑：
１、氯化鈣　

氯化鈣具有明顯的早強(qiáng)作用，特別是低溫早強(qiáng)和降低冰點(diǎn)作用。在混凝土中摻氯化鈣后能加快水泥的早期水化，最初幾個(gè)小時(shí)的水化熱有顯著提高，這主要是由于氯化 鈣能與水泥中的鋁酸三鈣反應(yīng)，在水泥微粒表面上生成水化氯鋁酸鈣。具有促進(jìn)硅酸三鈣、硅酸二鈣的水化反應(yīng)而提高早期強(qiáng)度。當(dāng)摻１％以下時(shí)對水泥的凝結(jié)時(shí)間 無明顯影響，摻２％時(shí)凝結(jié)時(shí)間約提前２小時(shí)左右，摻４％以上就會(huì)使水泥速凝。
氯化鈣使混凝土收縮值明顯增大，摻０。５％時(shí)收縮約增加５０％，摻２。５％.時(shí)達(dá)到１１５％，摻３％時(shí)增加至１６５％。同時(shí)由于引入氯離子，對鋼筋銹蝕有促 進(jìn)作用，因此最好與阻銹劑（如硝酸鈉）同時(shí)使用。基于氯化鈣對鋼筋混凝土的不良影響，在使用氯化鈣早強(qiáng)劑時(shí)應(yīng)當(dāng)按照有關(guān)的施工驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定使用。
 
２、氯化鈉
氯化鈉是一種早強(qiáng)劑，也是一種很好的降低冰點(diǎn)的防凍材料。而且價(jià)格便宜、原料來源廣泛。在摻量相同時(shí)，氯化鈉降低冰點(diǎn)作用優(yōu)于氯化鈣，幾乎是所有降低冰點(diǎn)材 料中效果最好的一種。但作為早強(qiáng)劑，其混凝土后期強(qiáng)度會(huì)有所降低，對鋼筋也有銹蝕作用，在鋼筋混凝土中使用必須按規(guī)定復(fù)合阻銹劑。氯化鈉一般不單獨(dú)用做早 強(qiáng)劑，多用于防凍劑中的防凍組分。它與三乙醇胺復(fù)合使用效果較好，一般使用量≤１％。與鈉同一族的堿金屬氯鹽也都具有很好的早強(qiáng)作用，如氯化鉀、氯化鋰。 按金屬活動(dòng)順序表，氯化物隨著陽離子半徑的增加而對水泥水化促進(jìn)作用增強(qiáng)，按如下順序：氯化鉀＞氯化鈉＞氯化鋰。但是氯化鉀、氯化鋰價(jià)格較貴，我國西北地區(qū)有不少鋰鹽渣、鉀鹽副產(chǎn)品等均可以利用。
 
３、氯化鐵
在摻量不超過２％時(shí)，氯化鐵具有早強(qiáng)作用，摻量大于３％時(shí)多用做防水劑。氯化鐵作為早強(qiáng)劑優(yōu)點(diǎn)為早強(qiáng)、密實(shí)性好，且后期２８天強(qiáng)度均較不摻早強(qiáng)劑的有所提高。缺點(diǎn)為含氯鹽對鋼筋有銹蝕作用，但摻量較小時(shí)無明顯的銹蝕作用。

較少單獨(dú)使用于早強(qiáng)劑，多復(fù)合其他外加劑用于要求早強(qiáng)、防水、防凍等要求的混凝土中。還有一些氯化物如氯化鋁、氯化亞錫、氯化銨也都有良好的早強(qiáng)作用，但因成本及來源問題而很少使用。

４、硫酸鹽
 
是使用最廣泛的早強(qiáng)劑，其中尤以硫酸鈉、硫酸鈣用量大。硫酸鈉又名元明粉、無水芒硝，其天然礦物稱為芒硝，白色晶體，很容易風(fēng)化失水變成白色粉末，即元明 粉。硫酸鈉資源豐富，價(jià)格亦較低廉。硫酸鈉很容易溶解于水，在水泥硬化時(shí)，與水泥水化時(shí)產(chǎn)生的$氫氧化鈣發(fā)生下列反 應(yīng)：Na2SO4+Ca(OH)2+2H2O→Ca2SO4.2H2O+2NaOH.
所生成的二水石膏顆粒細(xì)小，它比水泥熟料中原有的二水石膏更快地參加水化反 應(yīng)：Ca2SO4.2H2O+C3A+12H2O→3Ca.Al2O3.CaSO4.12H2O使水化產(chǎn)物硫鋁酸鈣更快地生成，從而加快了水泥的水化硬化 速度。它的1天強(qiáng)度提高尤其明顯。由于早期水化物結(jié)構(gòu)形成較快，結(jié)構(gòu)致密程度較差一些，因而后期２８天強(qiáng)度會(huì)略有降低，早期強(qiáng)度愈是增加得快后期強(qiáng)度就愈 容易受影響，因而硫酸鈉摻量應(yīng)有一個(gè)最佳控制量，一般在１－３％，摻量低于１％早強(qiáng)作用不明顯，摻量太大后期強(qiáng)度損失也大，一般在１。５％為宜。
硫酸鈉早強(qiáng)劑在水化反應(yīng)中，由于生成了氫氧化鈉，而使堿度有所提高，這對摻有火山灰和礦渣的水泥，及摻有活性超細(xì)摻合料的混凝土早強(qiáng)作用更為明顯。但同時(shí)對于活性骨料來說也容易導(dǎo)致堿骨料反應(yīng)。

在蒸養(yǎng)混凝土中使用硫酸鈉早強(qiáng)劑更應(yīng)注意摻量，當(dāng)摻量過多時(shí)由于大量、快速生成高硫型水化硫鋁酸鈣（鈣礬石）而使混凝土膨脹造成裂縫破壞。
硫酸鈉在混凝土中使用，當(dāng)摻量過大或養(yǎng)護(hù)條件不好時(shí)，容易在混凝土表面產(chǎn)生“返堿”現(xiàn)象，即在混凝土表面析出一層毛茸狀的氫氧化鈣細(xì)小晶體，而影響混凝土表面的光潔程度，也不利于表面的進(jìn)一步裝飾處理。冬季施工或干燥天氣尤其容易發(fā)生。
 
５、硫酸鈣
硫酸鈣又稱石膏，在水泥生產(chǎn)中已作為調(diào)凝劑使用，一般摻量在３％左右，做為調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間而混磨于水泥中。當(dāng)混凝土中再摻入硫酸鈣時(shí)則有明顯的早強(qiáng)作用。由于 硫酸鈣與水泥中的鋁酸三鈣反應(yīng)，迅速形成大量的硫鋁酸鈣，很快結(jié)晶并形成晶核，促進(jìn)了水泥其他成分的結(jié)晶、生長，因而使混凝土的早期強(qiáng)度提高。
硫酸鈣在混凝土中的最佳摻量，隨水泥中含量鋁酸三鈣與鐵鋁酸四鈣而變化，摻量不可過大，否則會(huì)降低后期強(qiáng)度，甚至發(fā)生膨脹裂縫。其他硫酸鹽如硫酸鋁鉀（明礬石）、硫酸鉀、硫代硫酸鈉、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸鋅等均有早強(qiáng)作用，但使用量不多。

６、硝酸鹽類早強(qiáng)劑
 
硝酸鈉、亞硝酸鈉、硝酸鈣、亞硝酸鈣都具有早強(qiáng)作用，尤其是在低溫、負(fù)溫時(shí)作為早強(qiáng)、防凍劑。
亞硝酸鈉和硝酸鈉對水泥的水化有促進(jìn)作用，而且可以改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土的結(jié)構(gòu)趨于密實(shí)。亞硝酸鈉又是很好的阻銹劑，尤其適合用于鋼筋混凝土中。
 
亞硝酸鈣和硝酸鈣往往組合使用，前蘇聯(lián)即有此產(chǎn)品，它們能促進(jìn)低溫、負(fù)溫下的水泥水化反應(yīng)。對加速混凝土硬化，提高混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B性都有好的影響。在 水泥石微觀結(jié)構(gòu)中起到強(qiáng)化水泥礦物的水化過程、增加膠凝態(tài)物質(zhì)的體積、使氣孔和毛細(xì)孔得以封閉，對混凝土耐久性提高起了良好的作用。
 
硝酸鐵亦可以用于早強(qiáng)劑，它與熟料成分經(jīng)水解和水化生成的氫氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鐵和硝酸鈣，既有早強(qiáng)作用，又利用氫氧化鐵膠體來封閉毛細(xì)孔達(dá)到防滲的效果。
 
７、碳酸鹽類早強(qiáng)劑
碳酸鈉、碳酸鉀均可作為混凝土的早強(qiáng)劑及促凝劑。

在冬季施工中使用具有明顯加快混凝土凝結(jié)時(shí)間及提高混凝土負(fù)溫強(qiáng)度增長率。并且碳酸鹽由于能改變混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)的分布、減小混凝土總孔隙率，而使混凝土在摻入碳酸鹽后抗?jié)B性能有所提高。碳酸鹽亦屬于原料來源廣且價(jià)格較低的原料。

二、有機(jī)鹽類早強(qiáng)劑
三乙醇胺分子中因有氮原子（N），它有一對未共用電子，很容易與金屬離子形成共價(jià)鍵，發(fā)生絡(luò)合，與金屬離子形成較為穩(wěn)定的絡(luò)合物。
這些絡(luò)合物在溶液中形成了許多的可溶區(qū)，從而提高了水化產(chǎn)物的擴(kuò)散速率。可以縮短水泥水化過程中的潛伏期；提高早期強(qiáng)度。

當(dāng)三乙醇胺摻量過大時(shí)，水泥礦物中C3A與石膏在它的催化下迅速生成鈣礬石而加快了凝結(jié)時(shí)間。三乙醇胺對C3S、C2S水化過程則有一定的抑制作用，這又使得后期的水化產(chǎn)物得以充分地生長、致密，保證了混凝土后期強(qiáng)度的提高。

其他如二乙醇胺、三異丙醇胺亦有類似的作用。所以在使用中，往往選擇價(jià)格較便宜的三乙醇胺殘?jiān)鼘?shí)際上是三乙醇胺、三異丙醇胺、二乙醇膠等的混合物，由于超疊效應(yīng)，其效果有時(shí)優(yōu)于純?nèi)掖及贰?/p>

三乙醇胺作為早強(qiáng)劑時(shí)，摻量為0.02—0.05%，摻量＞0.1%則有促凝作用。

三、復(fù)合早強(qiáng)劑

復(fù)合早強(qiáng)劑可以是無機(jī)材料與無機(jī)材料的復(fù)合，也可以是有機(jī)材料與無機(jī)材料的復(fù)合或有機(jī)材料與有機(jī)材料的復(fù)合。

眾多復(fù)合型早強(qiáng)劑中以三乙醇胺與無機(jī)鹽型復(fù)合早強(qiáng)劑效果較好，應(yīng)用面最廣。

該類早強(qiáng)劑主要有：三乙醇胺復(fù)合早強(qiáng)劑、無機(jī)鹽類早強(qiáng)劑等。

1、三乙醇胺復(fù)合早強(qiáng)劑

A、三乙醇胺--硫酸鈉復(fù)合早強(qiáng)劑是最常用的復(fù)合早強(qiáng)劑。復(fù)合早強(qiáng)劑在低溫下效果更加明顯，在低于20℃使用時(shí)隨著養(yǎng)護(hù)溫度的降低，復(fù)合早強(qiáng)劑的早期和后期強(qiáng)度都有顯著的增加。

三乙醇胺--硫酸鈉復(fù)合早強(qiáng)劑的早強(qiáng)效果往往大于單獨(dú)使用三乙醇胺和硫酸鈉增強(qiáng)效果的算術(shù)疊加。而且復(fù)合早強(qiáng)劑28天強(qiáng)度比不摻的有明顯提高，與單摻硫酸鈉早強(qiáng)劑28天強(qiáng)度有所降低情況完全不一樣，其強(qiáng)度增長情況可見下表。
 

三乙醇胺與硫酸鈉復(fù)合時(shí)，三乙醇胺摻量為0。02—0。05%,硫酸鈉為1---3%，主要根據(jù)使用溫度、水泥品種不同來確定。
也可以用三異丙醇胺、二乙醇胺等代替三乙醇胺來復(fù)合，或者用幾種混合物三乙醇胺殘?jiān)鼇泶妗?br/> 
B、三乙醇胺--氯化物復(fù)合早強(qiáng)劑
通過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)三乙醇胺--氯鹽復(fù)合早強(qiáng)劑的增強(qiáng)效果，無論是三乙醇胺--氯化鈉或三乙醇胺--氯化鈣或三乙醇胺殘?jiān)?-氯化鈉復(fù)合早強(qiáng)劑，其早期強(qiáng)度的增長值都超過其各單組分增強(qiáng)值的算術(shù)疊加值。但28天強(qiáng)度卻略低于算術(shù)疊加值或持平。
三乙醇胺（包括三異丙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺殘?jiān)┻€可以與硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳酸鹽等復(fù)合使用，但這些多用于防凍劑，在負(fù)溫下使用。

2、無機(jī)鹽類復(fù)合早強(qiáng)劑

硫酸鹽復(fù)合早強(qiáng)劑主要有硫酸鈉--氯化鈉早強(qiáng)劑、硫酸鈉與硫酸鈣或同時(shí)再復(fù)合三乙醇胺等。
 
早強(qiáng)劑主要是提高水泥早期（1—7天）的水化反應(yīng)速度，常溫下水泥水化速度已足夠快了，早強(qiáng)劑的促進(jìn)作用也就不明顯了。而在低溫時(shí)早強(qiáng)劑的促進(jìn)作用就能比較明顯地影響水化速度，使早期強(qiáng)度提高達(dá)到或超過常溫下的水平。
 
無機(jī)鹽類復(fù)合早強(qiáng)劑也存在一些不足之處：

一般來講，早期強(qiáng)度，特別是1天、3天強(qiáng)度增加較快時(shí)，由于水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)很快搭接生長產(chǎn)生強(qiáng)度，這種快速生長的結(jié)構(gòu)往往較為疏松，不夠密實(shí)，這就給后期強(qiáng)度帶來一些損失。

此外硫酸鈉早強(qiáng)劑因其摻量相對大些（1—3%），會(huì)引入大量的Na+離子，增加了混凝土含堿量，如遇活性骨料則容易產(chǎn)生堿--骨料反應(yīng)。

氯化物類早強(qiáng)劑又會(huì)引入氯離子而引起鋼筋銹蝕，這些對混凝土的耐久性都有不利影響，使用中必須考慮這些影響因素。
來源：中國外加劑網(wǎng)
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