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上海寶馬展丨鴻益機械誠邀您蒞臨參觀E7.100
現(xiàn)代的現(xiàn)澆混土工程、大型預(yù)制構(gòu)件(裝配式建筑構(gòu)件、城市制管、管柱、地鐵管片、高鐵預(yù)無砟軌道板等)，幾乎100％在應(yīng)用混凝土外加劑，主要用于改新拌混土的性能、滿足現(xiàn)澆施工(或制品成型)工藝的要求，達到設(shè)計所需的力學(xué)性能及耐久性要求?？梢哉f外加劑早已成為混凝土不可或缺的第五組分”類原材料。
目前在我國，非配筋、干硬性混凝土、即時脫模成型工藝生產(chǎn)的小型制混凝土產(chǎn)品(塊、路面磚等)受成型工藝特殊要求、新拌混凝土無流動性等因素影響，外加劑應(yīng)用還處于摸索階段。干硬性混凝土外加劑研究論文，中文檢索也基本難覽蹤跡。最近幾年來，有混凝土副塊(磚)生產(chǎn)企業(yè)開始應(yīng)用外加劑做了許多嘗試，例如將減水劑用于自透水混凝土路面磚(板)生產(chǎn)，收到良好的效果。但對于我國混凝土塊(磚)全行業(yè)而言，外加劑有效應(yīng)用仍處于起步階段，缺乏大量的應(yīng)用實踐數(shù)據(jù)和效果分析;各家生產(chǎn)企業(yè)往往對某種外加劑的應(yīng)用效果，反映不
本文針對近期熱門的PC仿石面板(面磚)，簡要介紹如何合理應(yīng)用混凝土外加劑，大幅提高其強度和品質(zhì)，在干法振壓成型、濕法澆注成型工藝上進行的些探索實踐情況。
2.1振動成型“”混土的外加劑作用機理
混凝土外加劑的學(xué)術(shù)定義:在成型前的生產(chǎn)過程中加入、能夠顯著改善或改變混凝土的初始狀態(tài)、施工性能、力學(xué)性能或耐久性能，且修加量不超過10％的
物質(zhì)，稱之為混凝土外加劑。在混凝土PC仿石面板(面磚)生產(chǎn)過程中，可能會用到的減水劑、密實、增劑、著色劑(顏料)等，都可以歸屬于外加劑的范疇。
減水劑、密實劑類外加劑大多屬于表面分散劑，它們在新混凝土中起到降低粉體物質(zhì)顆粒表面性能，達到更加均勻分、潤滑的作用，從在不增加用水量的前提下，能大幅度提高新拌混凝土的流動性;或保持流動性不變，可大幅度減少用水量，降低水比，使硬化混凝土的孔隙率降低、密實度增加、力學(xué)性能及耐久性(抗、抗凍融、耐腐蝕)均明顯高的的。這種效果在“濕”混凝土，尤其在流動性混凝土中非常明顯。需要指出:絕大多數(shù)外加劑在混土合物中起到的并非化學(xué)作用，面是物理作用它不參水泥的水化反應(yīng)，只是通過分散、潤滑、填充等功效降低水膠比，提高混凝土的密實度。
2.2 PC仿石面板(磚)成型用混土外加劑的作用原理
根據(jù)JC2604-2021《仿石型混凝土面板和面磚》標(biāo)準(zhǔn)對PC仿石磚的定義，該類產(chǎn)品仍歸屬于混凝土制品范。在我國目前的生產(chǎn)實踐中，PC仿石磚類產(chǎn)品實際上存在相差較大的四種成型工藝:①干硬性混凝土振壓成型一一使用混凝土塊成型機成型PC磚;②半濕法壓制成型一一底料為干料、面料為濕料，加壓、快速脫模成型;③濕料壓濾成型:④“濕”混凝土澆注振動成型。目前采用第四種成型方法生產(chǎn)PC仿石磚的數(shù)量很少，主要是生產(chǎn)效率太低。
前三種PC仿石磚的成型工藝，決定了它與傳統(tǒng)混凝土制品成型工藝存在著本質(zhì)差別。主要是成型后還要保證能即時快速脫模、制品坯形狀不改變，顯然完全區(qū)別于“濕”混凝土成型工藝的帶模養(yǎng)護。實際上對PC仿石用外加劑，提出一個全新的、在傳統(tǒng)“濕”混凝土應(yīng)用中所沒有的性能要求:在使顆粒物料能更加均勻分散、潤滑，成型過程中要有一定“流動性”來提高密實性的同時，又不能使成型后坯體混凝土具有流動性。
目前工程或大型預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)，外加劑主要以各種功能型減水劑為主:或通常是在減水劑基礎(chǔ)上，通過加入其它功能性材料的“復(fù)配”技術(shù)，使外加劑具備所需要的多重技術(shù)功能，滿足成型工藝和制品技術(shù)性能要求。然國內(nèi)已有很多復(fù)配型外加劑品種，但不適宜在PC仿石磚中直接使用——工程領(lǐng)域?qū)?/span>“流動性“混凝土成熟的外加劑品種、工作原理等，并不一定適用于前文所述PC仿石磚的前三種成型工藝。
目前國內(nèi)缺乏針對干硬性混凝土或半濕法壓制成型工藝，開展專用外加劑或復(fù)配型外加劑的深人研究工作。這就需要針對特殊的成型工藝特點，在生產(chǎn)實踐中去嘗試、探索。
3.1 PC仿石用外加劑的技術(shù)思路
宜采用“復(fù)配”技術(shù)來尋找出適用于PC仿石磚的外加劑，要充分考慮成型用新拌混凝土基本無流動性、快速脫模等工藝特點，在滿足成型工藝要求的前提下，還要能提高坯體密實性。
干硬性混凝土振壓工藝成型，制品強度同樣受配合比和水泥強度的影響，不過也取決于成型設(shè)備工藝參數(shù)(壓力、振動類率)一密實度。在相同配合比、水膠比、水泥強度的情況下，干硬性混凝土密實度的大小，與制品強度值完全是正比關(guān)系。因此，選擇在“”混凝土中使用的密實劑為基材，“復(fù)配”得到適用于PC仿石磚的外加劑。
目前適用于PC仿石磚的外加劑不外乎三種:①復(fù)合密實劑一適用于制品面層，具有高效減水和填充密實雙重效果，可大幅度提高制品面層的密實度②高性能減水劑一一適用于振動成型、流動性大、高強度混凝土制品的生產(chǎn)，它具有高減水率和低收縮率特點可獲得超高強度的混凝土制品;③高效減水劑一適用于濕法壓濾成型的混凝土，具有高減水提高強度的技術(shù)效果。
3.2在千硬性混凝土PC仿石磚上的嘗試
試驗在鹽城榮立新型建材有限公司生產(chǎn)線上進行。成型設(shè)備為日本虎牌公司TGV6型混凝土砌塊成型機，生產(chǎn)成型仿石198mm98mmx60m路面磚;采用復(fù)合改性密實劑Ⅱ型，在底料、面料中的加量，根據(jù)原材料質(zhì)量狀況和工藝特點選擇2.5％-4.5％(以水泥用量計)。生產(chǎn)線上的中試試驗結(jié)果(見表1)，表中的抗壓強度為將成型坯體存放在堆場上、養(yǎng)護28d后按GB/28635《混凝土路面磚》標(biāo)準(zhǔn)直接對整塊磚加壓測抗壓強度，在榮立公司試驗室壓力試驗機的實測值。
按GB/T28635-2012標(biāo)準(zhǔn)，則未加復(fù)合密實劑前規(guī)格198m98mmx6m傷石路面磚抗壓強度標(biāo)記為C40.加復(fù)合密實劑后的路面磚抗壓強度標(biāo)記變?yōu)镃60。做試驗時JC/T2604-2021標(biāo)準(zhǔn)還未布，若這個新須布的PC仿石磚產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，受抗壓強度試驗方法與CBT28635不同(試件大小不同、強度標(biāo)識推定值不同)的影響，雖然當(dāng)時沒有做試驗，仍可大致推算出:未加復(fù)合密實劑前，現(xiàn)格198mm mmx60mm仿石路面磚抗壓強度標(biāo)記約為30-35，未滿足J/CT2604-2021標(biāo)準(zhǔn)對抗壓強度最低值的規(guī)定;加復(fù)合密實劑后的抗壓強度標(biāo)記變?yōu)?5(60，超出JCT2604-2021標(biāo)準(zhǔn)最小標(biāo)識S0的要求。
3.2在“濕”混土澆江動成型PC仿石上的嘗試
試驗在甘肅武威松樹建材有限公司的一條帶中試性質(zhì)生產(chǎn)線上進行。成型工藝為前文提到的第4種成型工藝澆注振動成型、帶模養(yǎng)護，設(shè)備為企業(yè)自制用模具直接澆注振動成型生產(chǎn)6mom25mm的通體仿石面板(成型厚度約30mm，留出表面深加的高余量)。
采用高性能減水劑，兼有高減水、增塑、密實等效果，摻加量為:0.20％-0.30％(折固，以膠凝材料總量計);配合比設(shè)計重點考慮獲得超高強、抗裂混凝土的技術(shù)路線?；炷翉姸戎翟u定采用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)試件留樣法，成型試件蒸養(yǎng)(50℃左右)6h，脫模養(yǎng)護14d后的抗壓強度實測值(見表2)。圖2是加高性能減水劑成型PC仿石面板，經(jīng)磨面加工后的照片。
分析前文提到PC仿石磚的四種不同成型工藝無非分別采用到或組合采用到以下三種新拌混凝土:流動度大的＂濕＂混凝土、沒有流動度的干硬性混凝土、有一定坍落度、振動后能流平的塑性混凝土。對于PC仿石磚產(chǎn)品而言，摻加外加劑主要是提高成型后混凝土密實度，從而達到同步提高強度和耐候性能等，也要有利于后期深加工。例如，半成品飾面層的氣孔率越少越好。
4.1 要區(qū)別對待不同成型工藝生產(chǎn)PC仿石磚的外加劑
研究與實踐都證明:對不同類型的新拌混凝土，人同一種外加劑后的性能改善存在很大差異，不同類型新拌混凝土需要改善或提高的性能也不完全相同。個人認為:生產(chǎn)成型PC仿石磚外加劑的作用可歸納為:1)對于流動性混凝土(無論是單層，或雙層布料)的實際效果非常明顯，能夠明顯增加混凝土的密實度和強度，提高深加工拋光面的光潔度。2)對于塑性混凝土，可以起到提高密實度和強度的作用，但實際使用效果與成型時設(shè)備參數(shù)關(guān)系也很大。3)單一功能的減水劑對于干硬性混凝土，目前應(yīng)用效果并不明顯。外加劑在干硬性混凝土中無法提高材料分布均勻性問題。
4.2宜嘗試摻加超細礦物摻合料來提高PC仿石磚的密實度
理論上講，當(dāng)混凝土單位體積具有******骨料填充系數(shù)時，即密實度******時，其強度值最高、吸水率最低。目前國內(nèi)采用干硬性或塑性混凝土成型生產(chǎn)的PC仿石磚產(chǎn)品，成品的干密度在2100kgm-2400kgm之間。
如何改善干硬性或塑性混凝、振壓成型PC仿石磚產(chǎn)品的性能呢?建議可先嘗試摻加超細礦物摻合料、利用礦物顆粒產(chǎn)生的“滾珠”效應(yīng)和“填充”效應(yīng)，來增加混凝土密實度。該項技術(shù)的關(guān)鍵是:根據(jù)當(dāng)?shù)乜捎蒙笆橇系募壟浜蛠碓椿A(chǔ)上，獲取骨料配比后，選擇合適的礦物摻合料品種，根據(jù)成型工藝控制好一定的加量。加密實劑等混凝土外加劑應(yīng)該是放在第二位的選項，而且每家企業(yè)仍都需要經(jīng)過多次試驗驗證。
4.3即時脫模成型工藝，摻外加劑仍要以大量試驗實踐為前置條件
采用干硬性或塑性混凝土、即時脫模工藝生產(chǎn)PC仿石磚的企業(yè)，相互之間所使用的原材料及配合比不盡相同;即使相同成型工藝和成型設(shè)備，也會存在成型機(或壓機)操作參數(shù)上的差異，這些因素都會對外加劑品種、摻加量產(chǎn)生根本性的影響。企業(yè)應(yīng)該在選擇好外加劑品種后，通過反復(fù)試驗確定外加劑******摻量，而不是采取“拿來主義”。
復(fù)配型外加劑是針對性非常強、需“量體裁衣”式的技術(shù)服務(wù)內(nèi)容，它通常需外加劑供應(yīng)商與用戶起，通過生產(chǎn)性試驗尋找出合適的具體復(fù)配技術(shù)參數(shù)。除了PC仿石磚的最終產(chǎn)品強度值、密實度等物理性能外，成型脫模時濕坯的“出漿”程度、粘?，F(xiàn)象、不變形等實際操作經(jīng)驗，也是非常重要的判定性指標(biāo)。
很多時候，加了外加劑的干硬性或塑性混凝土、即時脫模成型PC仿石磚時，可能仍需同步調(diào)整成型設(shè)備的振動頻率和時間，來尋找出一個“契合點”協(xié)調(diào)好“出漿”(具有流動性)與脫模之間的矛盾。若在原有配合比基礎(chǔ)上摻加外加劑，而不同時改變成型設(shè)備的運行技術(shù)參數(shù)，這需要生產(chǎn)線操作人員的經(jīng)驗積累。簡單地認為外加劑就能改善提高產(chǎn)品技術(shù)性能，并不正確!
4.4應(yīng)用外加劑的經(jīng)濟效益
人們對混凝土強度的認知往往存在某些誤區(qū)，認為要獲取高強度的途徑則需要提高水泥用量，實際并非完全如此。當(dāng)使用的水泥強度等級(P.042.5或P052.5水泥)確定后，水泥用量只需要漿體能滿足對砂石骨料顆粒的“包裹性”成型所需的和易性要求。也就是說獲取高強度混凝土并不一定要增加水泥用量。PC仿石磚產(chǎn)品生產(chǎn)過程，摻加外加劑主要是以提高密實度為目標(biāo)。密實度增加，則產(chǎn)品硬度和彈性模量提高，成品表面也更易進行深加工來滿足更好的仿石效果。單純外加劑是會增加PC仿石磚的生產(chǎn)成本，不過若以達到相同強度值或密實度為對比的基礎(chǔ)，則摻外加劑仍有可能會降低生產(chǎn)成本的效益一一提高了成型的半成品率以及深加工成品率和品質(zhì)。
摻外加劑是有可能降低混凝土中水泥用量新拌漿料性能的改善、使用更少水泥量也可以保證其成型過程中的“包裹性”。表3是流動度大“濕”混凝土加入減水劑后、節(jié)約水泥和成本分析，對PC仿石磚具有一定的參考性，特別在采用塑性混凝土、即時脫模工藝時。
表1的數(shù)據(jù)表明:加減水劑、密實劑等外加劑，合理地調(diào)整混凝土的配合比、并不一定會增加制品的原材料成本。
當(dāng)企業(yè)考慮選擇價低、質(zhì)劣的砂石骨料，來成型生產(chǎn)PC仿石磚時，摻加外加劑是改善混凝土性能、降低生產(chǎn)成本的技術(shù)手段之一。
1) 混凝土外加劑(減水劑、密實劑)能夠提高PC仿石磚的密實度、抗壓強度，降低吸水率、提高耐候性等。從提高密實度、節(jié)約成本角度而言，優(yōu)化粗、細骨料的比例搭配******程度地減少孔隙率，采用添加礦物摻合料的措施也是一種很好的技術(shù)路線。
2) 外加劑******量，受到混凝土配合比、成型工藝、骨料顆粒級配和質(zhì)量狀況等因素影響，會產(chǎn)生很大的差異。PC仿石磚生產(chǎn)企業(yè)不宜完全照搬別人的經(jīng)驗，特別是采用干硬性(或塑性混凝土)、即時脫模成型工藝時。要根據(jù)本企業(yè)實際情況，通過反復(fù)試驗總結(jié)經(jīng)驗，選擇、確定外加劑品種和******摻量范圍。
3) 混凝土外加劑應(yīng)用仍存在局限性，它不能解決所有問題，并非一加就靈。更多需要與原材料、攪拌成型工藝技術(shù)參數(shù)進行協(xié)調(diào)、配套使用，才能產(chǎn)生1+＞2的效果。
4) 干硬性混凝土成型生產(chǎn)PC仿石磚時，應(yīng)首先考慮選擇使用復(fù)合型密實劑要根據(jù)新拌混凝土性能的改變，同步優(yōu)化成型技術(shù)參數(shù)。
本文來自建筑砌塊與砌塊建筑雜志202102期-段彬
