一次引气剂使用不当造成的混凝土质量事故

郭慧，孙九朋，王永斌，张亚斌，张辉，宋瑜，杨海峰

（运城市海鑫海天混凝土有限公司，山西　运城　044000）

一次引气剂使用不当造成的混凝土质量事故

郭慧，孙九朋，王永斌，张亚斌，张辉，宋瑜，杨海峰

（运城市海鑫海天混凝土有限公司，山西运城044000）

本文通过对一起因超掺引气剂导致混凝土强度达不到设计要求，并且造成 5 根梁全部报废的案例分析，提出了混凝土强度不足产生的原因、处理办法和预防措施。

引气剂超掺；强度不足；梁体报废

目前，外加剂作为混凝土中必不可少的第 5 组分，已经得到了广大混凝土行业的认可，但是混凝土外加剂有时候和水泥不相容，这就在一定程度上影响了外加剂的使用效果，影响了混凝土的性能，这已经成为外加剂复配必须攻关的难题。而引气剂作为外加剂的一个重要复配组分，既能改善混凝土拌合物的和易性，又能在提高混凝土的耐久性和抗冻性方面起到不可替代的作用，但是如果使用不当，后果是非常严重的。

1　事件概述

某桥梁全长为 580m，分左右两幅，每跨有5片梁，梁的强度等级为 C50，其中 17 跨为 30m 的预制梁，2 跨为 35m 的预制梁，其中梁体底板宽为 1m，顶板宽为 2.4m。在预制梁体到第 6 天时，发现混凝土强度达不到设计强度的 70%，随后对该批施工的混凝土进行抗压试验，发现混凝土强度达不到设计要求，报废了 5 片梁，损失的总价值为 50 余万元。

2　强度不足产生的经过、原因分析及处理

当时采用某水泥厂生产的 P•O 52.5 水泥、天然水洗砂、5～10mm 与 10～20mm 双级配碎石、复配的外加剂、深井水。当时在实验室做了三十多组试配，在整个拌制过程中一个小时无任何损失，可机械搅拌的损失太大，这个问题争执了好几天，最后在施工的前一天才通过调整缓凝组分满足了基本坍损，最初一个小时损失控制不好，考虑到静态损失和动态损失是不一样的，但是发现料有泌水现象，考虑到工地坍落度需要 180～220mm，若有泌水怕外观不好看，当时想到添加引气剂能减少泌水，因为引气剂属于表面活性剂的一类，它加入外加剂中能形成微小的气泡，可以封闭混凝土结构内许多毛细孔，提高密实度。试验所采用的引气剂是某家生产的，但是在此外加剂中添加的是另外一家生产的，也未做之后这家引气剂的最佳掺量，根据平常使用量直接加进，当时配货量为 5 吨，复配外加剂的师傅也没有进行称量，把大约 10kg 的引气剂直接加到减水剂中，这可能是最致命的一点，既没有试验又没有进行称量。

当天施工时，工地试验室人员还是挺有责任心的，在生产前进行试拌，初始坍落度可以，据当时相关人员说，半小时无损失，没问题才进行生产，外加剂掺量当时为 1.4%，在站内检测坍落度为 210mm，然后试验室人员随车去工地，大约也就是 40min 的车程，到工地测坍落度为 120mm，损失90mm，严重不符合预拌混凝土 GB/T 14902－2012 中第 6.2 条混凝土坍落度的经时损失不宜大于30mm/h的规定，当天生产了一根预制梁，留置试件 3 组，但是这些试验室人员犯了致命的第二点错误，即对于高强度等级的混凝土，在当时混凝土出现异常的情况下，第二天没有及时进行试件快养预测强度。

紧接着浇筑一天一片梁，但是随后两天，气温也较高，并且发车快，每车都需添加外加剂，试验室主任根据在工地的添加量，第二天的最后一车，把外加剂掺量调整到 1.8%，直到第 6 天考虑到工地要压 7 天强度进行张拉，才发现强度为 38.2MPa，达到设计强度的 76%，这就是致命的第三点：对于聚羧酸高浓度低掺量的外加剂，随着气温的高低，随意调整 0.1% 对水泥都是非常敏感的，更何况随意上调外加剂掺量 0.4%，没有去找原因，而是盲目添加外加剂。

3　模拟试验及工程应用验证：

根据当时描述的事情的经过，笔者也无法确定是什么因素导致的，为了查找事故的原因经研究决定，协同他们试验室做了如下试验：（1）对于应用于生产的混凝土留下的试件进行快速养护；（2）采用事故混凝土配合比及原材料进行试验及施工现场应用验证。生产预留下的混凝土进行快养，强度只有 32.8MPa。

3.1模拟试验

（1）试验用原材料及混凝土配合比均与现场使用的相同。

水泥：散装 R3=27.5MPa，R28=60.9MPa，袋装R3=34.2MPa，R28=69.5MPa，水泥的使用量为 461kg。砂子：水洗的中砂，细度模数为 2.8，含泥量为 0.8%，0.15～0.6mm之间为 32%，总使用量为 781kg。石子： 5～10mm 的碎石296kg，10～20mm 的碎石 691kg。外加剂：一种为当时生产预制梁时所采用的外加剂 6.5kg，一种为自制的小样，无加引气剂。水：全部采用地下井水，用量为 165kg。

进行对比试验，结果见表 1。

从表 1 结果可以看出，导致此次事故的原因是由于添加引气剂引起的，从容重来看，掺加引气剂导致混凝土的体积增大，容重偏低。

表1　对比实验用配合比　　kg/m3

（2）对于以上的情况，我们紧接着用同样的配合比检测混凝土的含气量，原料同于表 1 的原料，外加剂采用三种复配方式，检测结果见表 2。

表2　混凝土含气量试验

综上所述，含气量随着掺量的增加而增加，所有的引气剂都存在引气作用，而每种引气剂由于混凝土所使用的原材料不同，会有一个最佳掺量，在第二种引气剂掺量为0.6% kg/t 时，能读出混凝土的含气量为 8.0%，所以可以判断因为引气剂超掺是导致此次事故发生的原因。因为引气剂的掺量是极少量的，一般只有胶凝材料总量的十万分之几到万分之一或二。所以主要还是根据掺引气剂的混凝土性质来判定该引气剂的优劣，不同产地的引气剂有一个不同的最佳掺量，并且 K12 宜与稳泡剂复合使用。

（3）从试验可以看出搅拌时间的长短对混凝土的影响也较大，从在试验室的试配试件和生产实际试件可以看出，试验室的试配搅拌时间是采用 180s 而实际生产的搅拌时间为70s，随着搅拌时间的延长，混凝土的含气量急剧增加，引气剂的作用发挥就越大，并且配料程序也影响引气剂的作用，引气剂在搅拌混凝土时最后加入可以最小掺量得到最大的含气量，试验室采用此种添加方式，记为 A 试验室；而与胶凝材料同时加则含气量最小，生产采用此种添加方式，记为B生产。最后这几种方式导致最后结果见表 3。

（4）从表 3 中可以看出，从 3月10日至 3月15日试件28d 强度呈增长趋势，这是因为从 3月16日发现问题以后，查找各种资料，结果是添加引气剂的混凝土只要加强养护，强度是可以上涨，但是条件是比较苛刻的，必须在保水状态下才能完成，以上的试验数据是在试验室的结果，但是工地不具备此养护条件，导致 1 根预制梁被拉裂，为了安全起见，直接报废了 5 根梁，损失为 50 万元。

表3　引气剂添加方式对混凝土性能的影响

试验结果与以上完全相符。

（5）我们采用了 290kg 的水泥配制了贫混凝土，在加与不加引气剂做的比对试验中，发现结果见表 4。从结果来看，引气剂的掺量是有极限的，超过这个极限，哪怕是贫混凝土，强度也会削弱。

表4　引气剂对比试验　　kg/m3

4　小结

（1）可采用掺引气剂的混凝土性能来判定该引气剂的优劣，不同产地的引气剂有一个不同的最佳掺量，并且引气剂宜与稳泡剂复合使用。（2）引气剂随着搅拌时间的延长，含气量越大，发挥的作用就越大。（3）添加引气剂的混凝土只要加强养护，强度是可以上涨的，但是条件比较苛刻，必须在保水状态下才能完成。（4）引气剂的掺量是有极限的，超过这个极限，哪怕是贫混凝土，强度也是受损失的。

5　预防措施

（1）加强工地试验室内部的管理，做到对于使用的每种原材料要心中有数，不能确定的因素一定要消灭在萌芽状态。（2）对于复配厂家要充分了解每一种辅料，对每一种辅料要确定一个最佳掺量。（3）对于高强度等级混凝土，要充分试拌，做到多方交流，确保万无一失，重要部位要做到预测一天强度。（4）对于已经发生的问题，工地有条件的一定要进行早期养护，加强养护后强度可有一定程度地提高。

［通讯地址］山西省运城市盐湖工业园区复旦东大街 8 号海鑫海天混凝土有限公司（044000）

郭慧（1978－），女，大学本科，工程师，运城市海鑫海天混凝土有限公司质检处处长。