解決混凝土外加劑冬季結(jié)晶問題的簡易方法
2005-09-24 00:00
萘系原料由于性價(jià)比較高，現(xiàn)在還是使用最廣泛的一種外加劑原料，占的比例在80%以上，其中又以低濃型萘系原料為主。但一到冬季，硫酸鈉的結(jié)晶問題使低濃型萘系原料的使用受到嚴(yán)格的限制，混凝土公司（或外加劑廠）不得不采用部分高濃型萘系原料替代低濃型的，以降低水劑中硫酸鈉的含量。目前市場上高濃型和低濃型萘系原料的價(jià)格大致相差在1000~1500元/噸，那么每噸萘系原料的成本就要增加500元以上，我公司冬季混凝土的產(chǎn)量大致在60~70萬方，那么實(shí)際成本增加在10萬元以上。本文研究的主要目的是，在大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，找出一種比較適合我公司實(shí)際情況，并且實(shí)施效果明顯的解決方法，降低生產(chǎn)成本。
一、結(jié)晶原因分析：
我公司外加劑廠配制的外加劑主要是采用低濃型萘系原料和少量的氨基磺酸鹽等原料混合而成，所用低濃型萘系原料經(jīng)測(cè)定硫酸鈉含量為18-19%，水溶液的含固量大致為34%左右，硫酸鈉大致在6~7%。由于硫酸鈉的溶解度受溫度變化的影響特別大，參見圖1（示意圖），經(jīng)過多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這種低濃型的萘系原料只有溶解于4倍（按質(zhì)量計(jì)算）以上的自由水（指配入的水，下同），在0~5℃的情況下才基本上不會(huì)出現(xiàn)硫酸鈉結(jié)晶現(xiàn)象，而目前所用的外加劑溶液中自由水同萘系原料的質(zhì)量比值在1.9以下，當(dāng)萘系原料全部采用低濃型時(shí)，只有當(dāng)室溫在16℃以上時(shí)才會(huì)不出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。
另外，將新配制的外加劑在室溫為7℃的條件下靜置12小時(shí)后測(cè)砂漿減水率，發(fā)現(xiàn)其砂漿減水率下降了大約1%。這主要是因?yàn)榱蛩徕c在結(jié)晶的同時(shí)不可避免地要吸咐部分萘系原料的懸浮顆粒，從而導(dǎo)致外加劑出現(xiàn)結(jié)晶后減水率下降。
二、解決辦法：
A、照常規(guī)的做法是在每年12月份到來年的3月份近四個(gè)月時(shí)間用高濃型萘系原料（硫酸鈉大致在2~5%間）替代部分低濃型的，以降低溶液中的硫酸鈉含量。如果要保證在0~5℃時(shí)外加劑基本上不出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，那么在現(xiàn)有配方基礎(chǔ)上須增加成本200元/噸以上。
B、據(jù)報(bào)道，按照鹽效應(yīng)原理，在溶液中加入一種硫酸鈉助溶劑，可抑制低溫下硫酸鈉的結(jié)晶，但采用多家廠的助溶劑樣品進(jìn)行試驗(yàn)，其實(shí)際效果均達(dá)不到要求。
C、有報(bào)道稱，在現(xiàn)有成本基礎(chǔ)上通過復(fù)配技術(shù)可以解決結(jié)晶問題。大量的試驗(yàn)表明，通過提高氨基磺酸鹽等原料和降低低濃型萘系原料的比例配出了在5℃低溫下不結(jié)晶的外加劑，但經(jīng)測(cè)試，對(duì)比原外加劑其減水率下降了4個(gè)百分點(diǎn)，用它配制的混凝土各齡期強(qiáng)度下降了近10%。
D、按照硫酸鈉在水中溶解的特點(diǎn)，外加劑之所以在低溫狀態(tài)下出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，是因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)的溫度下單位質(zhì)量的水中不能溶解那么多的硫酸鈉，多余的硫酸鈉就只能結(jié)晶沉淀出來。遵從上述原理，我們將外加劑稀釋40%，即每噸外加劑增加0.4噸的水，溶液中自由水同萘系原料的質(zhì)量比控制在4.2左右，這樣無論從理論上還是實(shí)際中都較好地解決了冬季外加劑結(jié)晶的問題，可確保外加劑在0℃不出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，效果遠(yuǎn)盛于前述三種方法，而外加劑內(nèi)在性能并沒發(fā)生任何改變，而且由于溶液中含有較高的硫酸鈉，混凝土的早期強(qiáng)度還有5~10%的提高，參見表1，其中C30、C40兩個(gè)配方均為我公司混凝土攪拌站實(shí)用配方。
表1：
| 強(qiáng)度 等級(jí) |
外加劑 類型 |
水泥(kg) | 粉煤灰 (kg) |
礦粉 (kg) |
水 (kg) |
外加劑 (kg) |
砂 (kg) |
碎石 (kg) |
強(qiáng)度(MPa) 7天 |
強(qiáng)度(MPa) |
|
C30 |
原冬季 外加劑 |
313 |
50 |
40 |
133 |
6.96 |
869 |
951 |
25.1 |
38.2 |
|
C30 |
現(xiàn)冬季 外加劑 |
313 |
50 |
40 |
130 |
9.74 |
869 |
951 |
26.5 |
38.7 |
|
C40 |
原冬季 外加劑 |
383 |
45 |
70 |
134 |
10.95 |
764 |
963 |
31.0 |
47.8 |
|
C40 |
現(xiàn)冬季 外加劑 |
383 |
45 |
70 |
130 |
15.33 |
764 |
963 |
33.5 |
47.0 |
三、結(jié)束語
從上述四種解決硫酸鈉結(jié)晶的辦法我們可發(fā)現(xiàn)，第四種辦法現(xiàn)實(shí)意義更大，操作簡單、易于控制、效果明顯，只需在配制時(shí)增加用水量，在計(jì)算混凝土配比時(shí)將外加劑因稀釋而增加的水在計(jì)算用水量時(shí)予以扣除即可（參見表1）。
由于現(xiàn)在絕大部分混凝土公司都是購買外加劑原料自己配制水劑，運(yùn)輸距離短，外加劑因稀釋而增加的水所占用的運(yùn)費(fèi)絕對(duì)值并不多，因此采用稀釋的方法配制成的“不結(jié)晶外加劑”幾乎不需增加成本。我公司經(jīng)試運(yùn)行一個(gè)冬季，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。
文柏貞，男，38歲，工程師，公司技術(shù)中心負(fù)責(zé)技術(shù)開發(fā)工作，
金建慶，男，38歲，工程師，公司外加劑分廠技術(shù)負(fù)責(zé)人；
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