1前言

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(wú)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(dá)到設(shè)計(jì)所需的力學(xué)性能及耐久性要求?？梢哉f(shuō)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(guó)，非配筋、干硬性混凝土、即時(shí)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(wú)流動(dòng)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(lái)，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(duì)于我國(guó)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(shí)踐數(shù)據(jù)和效果分析;各家生產(chǎn)企業(yè)往往對(duì)某種外加劑的應(yīng)用效果，反映不

本文針對(duì)近期熱門的PC仿石面板(面磚)，簡(jiǎn)要介紹如何合理應(yīng)用混凝土外加劑，大幅提高其強(qiáng)度和品質(zhì)，在干法振壓成型、濕法澆注成型工藝上進(jìn)行的些探索實(shí)踐情況。

2混凝土外加劑作用機(jī)理

2.1振動(dòng)成型“”混土的外加劑作用機(jī)理

混凝土外加劑的學(xué)術(shù)定義:在成型前的生產(chǎn)過(guò)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(guò)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(guò)程中，可能會(huì)用到的減水劑、密實(shí)、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(shí)劑類外加劑大多屬于表面分散劑，它們?cè)谛禄炷林衅鸬浇档头垠w物質(zhì)顆粒表面性能，達(dá)到更加均勻分、潤(rùn)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(dòng)性;或保持流動(dòng)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(shí)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(dòng)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(guò)分散、潤(rùn)滑、填充等功效降低水膠比，提高混凝土的密實(shí)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(duì)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(guó)目前的生產(chǎn)實(shí)踐中，PC仿石磚類產(chǎn)品實(shí)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(jī)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(dòng)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(shí)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(hù)。實(shí)際上對(duì)PC仿石用外加劑，提出一個(gè)全新的、在傳統(tǒng)“濕”混凝土應(yīng)用中所沒(méi)有的性能要求:在使顆粒物料能更加均勻分散、潤(rùn)滑，成型過(guò)程中要有一定“流動(dòng)性”來(lái)提高密實(shí)性的同時(shí)，又不能使成型后坯體混凝土具有流動(dòng)性。

3  外加劑對(duì)PC仿石磚工藝的適用性

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(guò)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(guó)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(dòng)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(guó)內(nèi)缺乏針對(duì)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(duì)特殊的成型工藝特點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)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(lái)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(wú)流動(dòng)性、快速脫模等工藝特點(diǎn)，在滿足成型工藝要求的前提下，還要能提高坯體密實(shí)性。

干硬性混凝土振壓工藝成型，制品強(qiáng)度同樣受配合比和水泥強(qiáng)度的影響，不過(guò)也取決于成型設(shè)備工藝參數(shù)(壓力、振動(dòng)類率)一密實(shí)度。在相同配合比、水膠比、水泥強(qiáng)度的情況下，干硬性混凝土密實(shí)度的大小，與制品強(qiáng)度值完全是正比關(guān)系。因此，選擇在“”混凝土中使用的密實(shí)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?gòu)?fù)合密實(shí)劑一適用于制品面層，具有高效減水和填充密實(shí)雙重效果，可大幅度提高制品面層的密實(shí)度②高性能減水劑一一適用于振動(dòng)成型、流動(dòng)性大、高強(qiáng)度混凝土制品的生產(chǎn)，它具有高減水率和低收縮率特點(diǎn)可獲得超高強(qiáng)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(qiáng)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(yàn)在鹽城榮立新型建材有限公司生產(chǎn)線上進(jìn)行。成型設(shè)備為日本虎牌公司TGV6型混凝土砌塊成型機(jī)，生產(chǎn)成型仿石198mm98mmx60m路面磚;采用復(fù)合改性密實(shí)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(diǎn)選擇2.5％-4.5％(以水泥用量計(jì))。生產(chǎn)線上的中試試驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)表1)，表中的抗壓強(qiáng)度為將成型坯體存放在堆場(chǎng)上、養(yǎng)護(hù)28d后按GB/28635《混凝土路面磚》標(biāo)準(zhǔn)直接對(duì)整塊磚加壓測(cè)抗壓強(qiáng)度，在榮立公司試驗(yàn)室壓力試驗(yàn)機(jī)的實(shí)測(cè)值。

按GB/T28635-2012標(biāo)準(zhǔn)，則未加復(fù)合密實(shí)劑前規(guī)格198m98mmx6m傷石路面磚抗壓強(qiáng)度標(biāo)記為C40.加復(fù)合密實(shí)劑后的路面磚抗壓強(qiáng)度標(biāo)記變?yōu)镃60。做試驗(yàn)時(shí)JC/T2604-2021標(biāo)準(zhǔn)還未布，若這個(gè)新須布的PC仿石磚產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，受抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法與CBT28635不同(試件大小不同、強(qiáng)度標(biāo)識(shí)推定值不同)的影響，雖然當(dāng)時(shí)沒(méi)有做試驗(yàn)，仍可大致推算出:未加復(fù)合密實(shí)劑前，現(xiàn)格198mm mmx60mm仿石路面磚抗壓強(qiáng)度標(biāo)記約為30-35，未滿足J/CT2604-2021標(biāo)準(zhǔn)對(duì)抗壓強(qiáng)度最低值的規(guī)定;加復(fù)合密實(shí)劑后的抗壓強(qiáng)度標(biāo)記變?yōu)?5(60，超出JCT2604-2021標(biāo)準(zhǔn)最小標(biāo)識(shí)S0的要求。

3.2在“濕”混土澆江動(dòng)成型PC仿石上的嘗試

試驗(yàn)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(jìn)行。成型工藝為前文提到的第4種成型工藝澆注振動(dòng)成型、帶模養(yǎng)護(hù)，設(shè)備為企業(yè)自制用模具直接澆注振動(dòng)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(shí)等效果，摻加量為:0.20％-0.30％(折固，以膠凝材料總量計(jì));配合比設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮獲得超高強(qiáng)、抗裂混凝土的技術(shù)路線。混凝土強(qiáng)度值評(píng)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(hù)14d后的抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值(見(jiàn)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。

4. PC仿石磚成型工藝對(duì)外加劑應(yīng)用的影響分析和建議

分析前文提到PC仿石磚的四種不同成型工藝無(wú)非分別采用到或組合采用到以下三種新拌混凝土:流動(dòng)度大的＂濕＂混凝土、沒(méi)有流動(dòng)度的干硬性混凝土、有一定坍落度、振動(dòng)后能流平的塑性混凝土。對(duì)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(shí)度，從而達(dá)到同步提高強(qiáng)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(duì)待不同成型工藝生產(chǎn)PC仿石磚的外加劑

     研究與實(shí)踐都證明:對(duì)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(gè)人認(rèn)為:生產(chǎn)成型PC仿石磚外加劑的作用可歸納為:1)對(duì)于流動(dòng)性混凝土(無(wú)論是單層，或雙層布料)的實(shí)際效果非常明顯，能夠明顯增加混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度，提高深加工拋光面的光潔度。2)對(duì)于塑性混凝土，可以起到提高密實(shí)度和強(qiáng)度的作用，但實(shí)際使用效果與成型時(shí)設(shè)備參數(shù)關(guān)系也很大。3)單一功能的減水劑對(duì)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(wú)法提高材料分布均勻性問(wèn)題。

4.2宜嘗試摻加超細(xì)礦物摻合料來(lái)提高PC仿石磚的密實(shí)度

理論上講，當(dāng)混凝土單位體積具有******骨料填充系數(shù)時(shí)，即密實(shí)度******時(shí)，其強(qiáng)度值最高、吸水率最低。目前國(guó)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(xì)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(lái)增加混凝土密實(shí)度。該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是:根據(jù)當(dāng)?shù)乜捎蒙笆橇系募?jí)配和來(lái)源基礎(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(shí)劑等混凝土外加劑應(yīng)該是放在第二位的選項(xiàng)，而且每家企業(yè)仍都需要經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)驗(yàn)證。

4.3即時(shí)脫模成型工藝，摻外加劑仍要以大量試驗(yàn)實(shí)踐為前置條件

采用干硬性或塑性混凝土、即時(shí)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(huì)存在成型機(jī)(或壓機(jī))操作參數(shù)上的差異，這些因素都會(huì)對(duì)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(guò)反復(fù)試驗(yàn)確定外加劑******摻量，而不是采取“拿來(lái)主義”。

復(fù)配型外加劑是針對(duì)性非常強(qiáng)、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(guò)生產(chǎn)性試驗(yàn)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(qiáng)度值、密實(shí)度等物理性能外，成型脫模時(shí)濕坯的“出漿”程度、粘模現(xiàn)象、不變形等實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，也是非常重要的判定性指標(biāo)。

很多時(shí)候，加了外加劑的干硬性或塑性混凝土、即時(shí)脫模成型PC仿石磚時(shí)，可能仍需同步調(diào)整成型設(shè)備的振動(dòng)頻率和時(shí)間，來(lái)尋找出一個(gè)“契合點(diǎn)”協(xié)調(diào)好“出漿”(具有流動(dòng)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(shí)改變成型設(shè)備的運(yùn)行技術(shù)參數(shù)，這需要生產(chǎn)線操作人員的經(jīng)驗(yàn)積累。簡(jiǎn)單地認(rèn)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(jì)效益

人們對(duì)混凝土強(qiáng)度的認(rèn)知往往存在某些誤區(qū)，認(rèn)為要獲取高強(qiáng)度的途徑則需要提高水泥用量，實(shí)際并非完全如此。當(dāng)使用的水泥強(qiáng)度等級(jí)(P.042.5或P052.5水泥)確定后，水泥用量只需要漿體能滿足對(duì)砂石骨料顆粒的“包裹性”成型所需的和易性要求。也就是說(shuō)獲取高強(qiáng)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(guò)程，摻加外加劑主要是以提高密實(shí)度為目標(biāo)。密實(shí)度增加，則產(chǎn)品硬度和彈性模量提高，成品表面也更易進(jìn)行深加工來(lái)滿足更好的仿石效果。單純外加劑是會(huì)增加PC仿石磚的生產(chǎn)成本，不過(guò)若以達(dá)到相同強(qiáng)度值或密實(shí)度為對(duì)比的基礎(chǔ)，則摻外加劑仍有可能會(huì)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(guò)程中的“包裹性”。表3是流動(dòng)度大“濕”混凝土加入減水劑后、節(jié)約水泥和成本分析，對(duì)PC仿石磚具有一定的參考性，特別在采用塑性混凝土、即時(shí)脫模工藝時(shí)。

表1的數(shù)據(jù)表明:加減水劑、密實(shí)劑等外加劑，合理地調(diào)整混凝土的配合比、并不一定會(huì)增加制品的原材料成本。

當(dāng)企業(yè)考慮選擇價(jià)低、質(zhì)劣的砂石骨料，來(lái)成型生產(chǎn)PC仿石磚時(shí)，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。

5 小結(jié)

1) 混凝土外加劑(減水劑、密實(shí)劑)能夠提高PC仿石磚的密實(shí)度、抗壓強(qiáng)度，降低吸水率、提高耐候性等。從提高密實(shí)度、節(jié)約成本角度而言，優(yōu)化粗、細(xì)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(jí)配和質(zhì)量狀況等因素影響，會(huì)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(yàn)，特別是采用干硬性(或塑性混凝土)、即時(shí)脫模成型工藝時(shí)。要根據(jù)本企業(yè)實(shí)際情況，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，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(wèn)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(jìn)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(shí)，應(yīng)首先考慮選擇使用復(fù)合型密實(shí)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(lái)自建筑砌塊與砌塊建筑雜志202102期-段彬