本发明涉及一种混凝土外加剂的匀质性控制方法，特别是一种预判混凝土外加剂分层风险的计算方法。
背景技术：
混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中掺入，用以改善混凝土性能的物质。常用的混凝土外加剂有减水剂、缓凝剂、速凝剂、膨胀剂、防冻剂、引气剂和着色剂等，其作用各不相同，可根据混凝土的性能要求加入不同的外加剂。混凝土外加剂既能改善新拌混凝土的和易性、流动性、可泵性，又能调解凝结时间、改变硬化混凝土的硬度发展速率，从而提高混凝土的抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性等性能。
目前混凝土外加剂已越来越多的被应用到工程建设中。通常为了确保施工进度，预拌混凝土企业一般会选择自办复配车间自产复配外加剂，或者让外加剂供应商直接供应复配外加剂。复配外加剂即把常用的外加剂稀释成特定浓度的溶液，然后依据复配方案称量所选试剂，最后放入容器中并搅拌均匀。复配外加剂作为一种混合物，若复配不合理，虽然短时间内相互之间具有良好的相容性，但是由于不同的因素如负离子的静电排斥作用，较长时间的放置后就会出现明显的分层、沉淀现象，使得外加剂的有效组分含量不足，影响外加剂性能，从而导致生产的混凝土质量不合格。如不引起重视做好防范，势必会影响施工，甚至导致工程质量事故。
通常我们对复配外加剂的质量控制一般是，先将复配外加剂加盖密封并放置一段时间，仔细查验是否有分层、沉淀、漂浮物或生成气体，以判别所选用试剂与减水剂是否有良好的相容性；然后再做匀质性试验，一般测定表面张力和含固量两项，当测定表面张力有困难时，则用起泡性代替；最后再进行混凝土试配，如检验外加剂的混凝土性能，一般测定坍落度损失、减水率、含气量和抗压强度这四项。
另外，关于外加剂防分层控制，检索到以下相关专利文献：cn206254327u公开了一种外加剂防分层装置，提供了一种能稳定外加剂的浓度，防止外加剂分层、沉淀，发生质量问题的外防分层装置。本实用新型的目的通过下列技术方案来实现：一种外加剂防分层装置，包括外加剂储罐、混凝土搅拌站和水泵，水泵进口端通过进液管与外加剂储罐连接，水泵出口端通过出液管与混凝土搅拌站连接，其特征在于还包括：空心扰流管，且水泵出口端同时与扰流管一端连接，扰流管另一端封闭，并伸入外加剂储罐内扰流管在外加剂储罐内呈螺旋状结构，扰流管管壁上设有若干与扰流管内部连通的扰流孔。
以上，针对复配外加剂的防分层措施均是在混凝土外加剂复配好后再进行的。对于如何在复配前就通过技术手段先验证各外加剂之间是否具有良好的相容性，然后再通过调整复配方案来达到对匀质性控制的方法，并未给出具体的指导方案。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种能稳定外加剂浓度，防止外加剂分层、沉淀的混凝土外加剂分层风险预判的计算方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种预判混凝土外加剂分层风险的计算方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：⑴根据施工现场的各原材料实际情况及性能、工程质量要求和施工要求，预先制定一个混凝土外加剂的复配方案，该复配方案中的主要成分包括减水剂和低分子量的化学物品等；⑵计算该复配方案中的总固体物质含量、负离子总贡献量、总盐含量以及负离子总贡献量与总盐含量之积；⑶复配外加剂分层风险的判定：若经判断有分层风险，则需重新调整复配方案；若经判定不存在分层风险则该复配方案可行；⑷复配方案的确定及混凝土外加剂的复配。
上述技术方案中，所述负离子总贡献量是指在整个复配体系中总的负电荷浓度，单位mol电荷/l复配混合物。负离子总贡献量i满足以下公式条件(即负离子总贡献量i是溶液中存在的所有离子的函数)：
其中1/2是因为同时包含阳离子和阴离子，ci是离子i的摩尔浓度(mol/l)，zi是该离子的电荷数，总和取自溶液中所有离子。n为组分数(离子总数量)。
如对于1:1的电解质(氯化钠溶液)来说，其中每个离子都带单电荷，其离子强度等于其浓度。但是，对于电解质mgso4来说，每个离子都是双电荷的，因此离子强度是氯化钠当量浓度的四倍。即
通常，多价离子对离子强度有很大贡献。
例如，在由0.050m(0.050mol/l)的na2so4和0.020m的kcl所组成的混合溶液中，它的离子强度的计算方法为：
上述技术方案中，所述总盐含量是指在整个复配体系中正价盐的总浓度，单位mol正价盐/l复配混合物，由各复配组分的掺量、分子量以及每分子中正价盐的个数计算而得。上述(例子中)na2so4在m中的浓度指的是na2so4的摩尔浓度，单位：mol/l。上述kcl在m中的浓度指的是kcl的摩尔浓度，单位：mol/l。
上述技术方案中，所述复配外加剂分层风险的判定其方法为：⑴当复配体系中总的固体物质含量≤20％时，由于复配体系中水足够多，负离子之间的距离足够远，负离子间的静电排斥作用非常微弱，则复配外加剂不存在分层风险；⑵若总的固体物质含量＞20％且满足负离子总贡献量＞1.7时，由于复配体系中负离子浓度较高，负离子间的静电排斥作用足以使复配外加剂分层；另外由于减水剂侧链中的eo会形成羟基，羟基的存在可以使不同减水剂分子之间彼此形成氢键，从而使得它们具有比较明显的团结倾向，特别是在高负离子浓度下更易聚集而导致分层，因此存在着分层风险；⑶若总的固体物质含量＞20％且满足负离子总贡献量＜1.7时，则还需要继续计算负离子总贡献量与总盐含量之积：当负离子总贡献量×总盐含量＞0.9时，复配外加剂存在分层风险，当负离子总贡献量×总盐含量＜0.9时，则复配外加剂不存在分层风险。
上述技术方案中，优选的技术方案(此技术方案对应实施例1，它是实施例1的技术方案)可以是：所述的预判混凝土外加剂分层风险的计算方法包括如下工艺步骤：
(1)预先制定一个混凝土外加剂的复配方案，该复配方案中的主要成分包括低分子量的化学物品和减水剂，所述低分子量的化学物品为葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠、hedp(羟基乙叉二膦酸)、水；其中，减水剂为70kg，葡萄糖酸钠为60kg，三聚磷酸钠为40kg，hedp为30kg，水为800kg；所述减水剂的合成方法为：在温度30℃～50℃的范围内(采用35℃)，将36份的tpeg(tpeg-2400，异戊烯醇聚氧乙烯醚)、40份的水和0.4份的双氧水加入到预溶釜内，搅拌5分钟；滴加丙烯酸溶液和维生素c溶液，丙烯酸溶液由4份丙烯酸溶于4份水中制得，维生素c溶液由0.06份的维生素c溶于6份水中制得，每种溶液的滴加时间为3.5小时；滴加完毕后恒温老化2小时，之后用氢氧化钠溶液来调ph值，氢氧化钠溶液由2.2份氢氧化钠溶于7.34份水中制得，以上份数为重量份数；
(2)计算该复配方案中的总固体物质含量为15.15％，负离子总贡献量为1.8083mol/l，总盐含量为0.81871mol，负离子总贡献量与总盐含量之积为1.48047；
(3)复配外加剂分层风险的判定：所述复配外加剂分层风险的判定方法为：该复配方案的总固体物质含量为15.15％＜20％，该复配方案不存在分层风险。
上述技术方案中，优选的技术方案(此技术方案对应实施例2，它是实施例2的技术方案)还可以是：所述的预判混凝土外加剂分层风险的计算方法包括如下工艺步骤：
(1)预先制定一个混凝土外加剂的复配方案，该复配方案中的主要成分包括低分子量的化学物品和减水剂，所述低分子量的化学物品为白砂糖、葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠、hedp、水；其中，减水剂为380kg，白砂糖为10kg，葡萄糖酸钠为150kg，三聚磷酸钠为35kg，hedp为20kg，水为405kg；所述减水剂的合成方法为：在温度30℃～50℃的范围内(采用35℃)，将36份的tpeg(tpeg-2400，异戊烯醇聚氧乙烯醚)、40份的水和0.4份的双氧水加入到预溶釜内，搅拌5分钟；滴加丙烯酸溶液和维生素c溶液，丙烯酸溶液由4份丙烯酸溶于4份水中制得，维生素c溶液由0.06份的维生素c溶于6份水中制得，每种溶液的滴加时间为3.5小时；滴加完毕后恒温老化2小时，之后用氢氧化钠溶液来调ph值，氢氧化钠溶液由2.2份氢氧化钠溶于7.34份水中制得，以上份数为重量份数；
(2)计算该复配方案中的总固体物质含量为39.6％，负离子总贡献量为2.37389mol/l，总盐含量为1.16362mol，负离子总贡献量与总盐含量之积为2.76231；
(3)复配外加剂分层风险的判定：所述复配外加剂分层风险的判定方法为：该复配方案的总固体物质含量为39.60％＞20％，且负离子总贡献量为2.37389＞1.7，负离子总贡献量×总盐含量为2.76231＞0.9，因此该复配方案存在分层风险。
上述技术方案中，优选的技术方案(此技术方案对应实施例3，它是实施例3的技术方案)还可以是：所述的预判混凝土外加剂分层风险的计算方法包括如下工艺步骤：
(1)预先制定一个混凝土外加剂的复配方案，该复配方案中的主要成分包括低分子量的化学物品和减水剂，所述低分子量的化学物品为白砂糖、葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠、水；其中，减水剂为100kg，白砂糖为10kg，葡萄糖酸钠为150kg，三聚磷酸钠为35kg，水为705kg；所述减水剂的合成方法为：在温度30℃～50℃的范围内(采用35℃)，将36份的tpeg(tpeg-2400，异戊烯醇聚氧乙烯醚)、40份的水和0.4份的双氧水加入到预溶釜内，搅拌5分钟；滴加丙烯酸溶液和维生素c溶液，丙烯酸溶液由4份丙烯酸溶于4份水中制得，维生素c溶液由0.06份的维生素c溶于6份水中制得，每种溶液的滴加时间为3.5小时；滴加完毕后恒温老化2小时，之后用氢氧化钠溶液来调ph值，氢氧化钠溶液由2.2份氢氧化钠溶于7.34份水中制得，以上份数为重量份数；
(2)计算该复配方案中的总固体物质含量为24.50％，负离子总贡献量为1.32882mol/l，总盐含量为1.16362mol，负离子总贡献量与总盐含量之积为1.54624；
(3)复配外加剂分层风险的判定：所述复配外加剂分层风险的判定方法为：该复配方案的总固体物质含量为24.50％＞20％，虽然负离子总贡献量为1.32882＜1.7，但是由于负离子总贡献量×总盐含量为1.54624＞0.9，因此该复配方案存在分层风险。
本发明提供了一种预判混凝土外加剂分层风险的计算方法，与现有相关的技术相比，本发明的有益效果是：①外加剂供应商，利用一种简单的计算方法，在复配操作前就能评估出几种混凝土外加剂复配在一起是否会出现分层现象，这在工程建设中可用来指导复配方案的设计与调整。②预拌混凝土企业，对外加剂产品的多面性缺乏详细了解，以往关于复配外加剂的质量控制主要依靠外加剂供应商的技术支援，有了该计算方法后预拌混凝土企业就可以自己着手进行配方设计和调整，从而减少不必要的开支与麻烦。③用该计算方法确定出来的复配外加剂匀质性好，不会分层，可大大减少因分层问题而造成的外加剂浪费，不仅能节约资源，还能减少工程质量事故，确保施工进度的顺利开展，工程成本降低了15％以上。
综上所述，本发明不仅能确保复配外加剂的相容稳定性，还能使混凝土外加剂行业的供需关系变得简单，工程质量事故也会大幅减少。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：70kg减水剂+60kg葡萄糖酸钠+40kg三聚磷酸钠+30kghedp+800kg水。
按照所述的工艺步骤，计算总固体物质含量、负离子总贡献量以及负离子总贡献量×总盐含量，并判定该复配方案的可行性，结果见表1。
实施例1，表1预判复配外加剂分层风险计算表
由表1可以看出，该复配方案的总固体物质含量为15.15％＜20％，由于复配体系中水足够多，负离子之间的距离足够远，负离子间的静电排斥作用非常微弱，因此该复配方案不存在分层风险，无需再计算负离子总贡献量和负离子总贡献量×总盐含量即可判定该方案是可行的。
实施例2：380kg减水剂+10kg糖+150kg葡萄糖酸钠+35kg三聚磷酸钠+20kghedp+405kg水。
按照权利要求书所述的工艺步骤，计算总固体物质含量、负离子总贡献量以及负离子总贡献量×总盐含量，并判定该复配方案的可行性，结果见表2。
实施例2，表2预判复配外加剂分层风险计算表
由表2可以看出，该复配方案的总固体物质含量为39.60％＞20％，且负离子总贡献量为2.37389＞1.7，负离子总贡献量×总盐含量为2.76231＞0.9，因此该复配方案存在分层风险，该方案不可行。
实施例3：100kg减水剂+10kg糖+150kg葡萄糖酸钠+35kg三聚磷酸钠+705kg水。
按照权利要求书所述的工艺步骤，计算总固体物质含量、负离子总贡献量以及负离子总贡献量×总盐含量，并判定该复配方案的可行性，结果见表3。
实施例3，表3预判复配外加剂分层风险计算表
由表3可以看出，该复配方案的总固体物质含量为24.50％＞20％，虽然负离子总贡献量为1.32882＜1.7，但是由于负离子总贡献量×总盐含量为1.54624＞0.9，因此该复配方案存在分层风险，该方案不可行，就要对复配方案进行调整。
从以上实施例可以看出，本发明提供的一种预判混凝土外加剂分层风险的计算方法对混凝土外加剂复配方案的制定具有良好的指导意义。可应用于混凝土建设领域的各个环节。采用本发明后工程成本降低了15％以上。