常用混凝土外加劑及其在施工中的應(yīng)用

摘　要:簡(jiǎn)要介紹了常用外加劑的種類及其特性,從每種外加劑的特性出發(fā)分析了其在混凝土施工中的應(yīng)用,以促進(jìn)外加劑的廣泛應(yīng)用,大大改善混凝土的工作性能。

關(guān)鍵詞:混凝土,外加劑,高效減水劑

中圖分類號(hào): TU528. 042

引言

　　混凝土外加劑在混凝土中的廣泛應(yīng)用,已使其成為混凝土中必不可少的第五組分,混凝土外加劑的特點(diǎn)是品種多、摻量少、在改善新拌和硬化混凝土性能中起著重要的作用。外加劑的研究和應(yīng)用促進(jìn)了混凝土施工新技術(shù)和混凝土新品種的發(fā)展,使混凝土的使用性能變得隨心所欲,是混凝土發(fā)展史上繼鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土后的第三次重大飛躍。

1 　混凝土外加劑的種類及特性

1. 1 　減水劑

　　減水劑亦稱分散劑,混凝土摻入減水劑后,可在不影響混凝土和易性的條件下,使新拌混凝土的用水量減少[ 1 ] 。其作用表現(xiàn)為:使水泥粒子分散,改善混凝土工作性;減少單位用水量,使混凝土強(qiáng)度增加并提高耐久性;減少單位水泥用量,有效地節(jié)約水泥。隨著建筑技術(shù)及施工技術(shù)的發(fā)展,近年來高強(qiáng)混凝土及大流動(dòng)度混凝土、商品混凝土發(fā)展很快,而這些混凝土都是必須摻用高效減水劑或具有高效減水劑成分的復(fù)合減水劑。其他如蒸養(yǎng)、高耐久性、高抗?jié)B、橋梁、軌枕等混凝土也必須摻加高效減水劑。

　　高效減水劑的特性:在保證混凝土工作性及水泥用量不變條件下,大幅度減少用水量(減水率大于12 %) ,制備早強(qiáng)、高強(qiáng)混凝土;在保持混凝土用水量及水泥用量不變條件下,可增大混凝土流動(dòng)性,制備大流動(dòng)性混凝土。

1. 2 　早強(qiáng)劑

　　早強(qiáng)劑就是能提高早期強(qiáng)度并對(duì)后期強(qiáng)度無顯著影響的外加劑[ 1 ] 。早強(qiáng)劑可以在常溫、低溫和負(fù)溫(不低于- 5 ℃) 條件下加速混凝土的硬化過程,多用于冬季施工和搶修工程。早強(qiáng)劑的特性:縮短混凝土的蒸養(yǎng)時(shí)間;加速自然養(yǎng)護(hù)混凝土的硬化,提高早期強(qiáng)度。

1. 3 　速凝劑

　　速凝劑是指能使混凝土迅速凝結(jié)硬化的外加劑。它是混凝土噴錨支護(hù)中必不可少的一種外加劑,在礦山井巷、鐵路隧道、引水涵洞等工程中應(yīng)用極為普遍。

　　速凝劑的特性:一般的速凝劑多為堿性,其缺點(diǎn)是對(duì)混凝土后期強(qiáng)度有一定影響,并對(duì)人體有較大的腐蝕性和刺激性。施工中使用時(shí),必須充分注意對(duì)水泥的適應(yīng)性,正確選擇速凝劑的摻

量,并控制好使用條件,特別是水灰比。

1. 4 　緩凝劑

　　緩凝劑是能延緩混凝土凝結(jié)時(shí)間,并對(duì)混凝土后期強(qiáng)度發(fā)展無不利影響的外加劑。

　　緩凝劑的特性:具有緩凝、減水、降低水化熱和增強(qiáng)作用,對(duì)鋼筋也無銹蝕作用。一般摻量較少,對(duì)水泥品種適應(yīng)性十分明顯,不同水泥品種緩凝效果不相同,使用前應(yīng)試拌檢測(cè)。

1. 5 　膨脹劑

　　膨脹劑使混凝土在水化過程中產(chǎn)生一定體積膨脹,以補(bǔ)償混凝土在干燥過程中所產(chǎn)生的體積收縮,避免產(chǎn)生裂紋。裂紋不但有礙觀瞻,且不利于安全,導(dǎo)致事故,所以膨脹劑的重要性是顯而易見的。

　　膨脹劑的特性:各種膨脹劑的成分不同,對(duì)混凝土的性能影響也不同,一般來說,與不摻膨脹劑的普通混凝土相比:1) 坍落度損失較快些,和易性好,基本不泌水。2) 7 d 強(qiáng)度降低10 %左右,28 d 強(qiáng)度平穩(wěn)。3) 抗?jié)B等級(jí)提高1 MPa～2 MPa。4) 根據(jù)不同用途,調(diào)整膨脹劑摻量,可獲得不同的自應(yīng)力值。

2 　外加劑在混凝土工程中的應(yīng)用

　　混凝土外加劑的應(yīng)用已有50 年～60 年的歷史,10 余年來混凝土外加劑產(chǎn)業(yè)從無到有,從少到多得到了飛速發(fā)展。隨著水利工程建設(shè)向更高技術(shù)方向的發(fā)展,對(duì)混凝土也提出了更高的要求,尤其在東北地區(qū)混凝土的抗凍性愈來愈受到相關(guān)部門的重視,使得外加劑在混凝土工程中越來越廣泛地得到應(yīng)用。

　　混凝土外加劑主要產(chǎn)品在改善混凝土本身性質(zhì)方面有引氣劑、減水劑、密實(shí)劑等,在改善混凝土施工工況方面有早強(qiáng)劑、脫模劑、養(yǎng)護(hù)劑、泵送劑等。早期的混凝土外加劑功能較單一,例如三乙醇鞍在混凝土中只起到早強(qiáng)作用,木質(zhì)素磺酸鈣減水劑(簡(jiǎn)稱木鈣) 在混凝土中只起到緩凝作用。而新型的混凝土外加劑多為復(fù)合型外加劑,例如高抗凍高抗?jié)B高性能混凝土硅質(zhì)密實(shí)膨脹劑等。在施工中采用的外加劑主要有4 種:1) 木鈣,它在混凝土拌合物中對(duì)水泥顆粒起擴(kuò)散作用,從而減少水泥用量,改善混凝土和易性,起到緩凝作用,延長(zhǎng)混凝土初凝時(shí)間,適用于大體積混凝土或混凝土運(yùn)輸距離較長(zhǎng)、表面積較大的混凝土工程。2) 高效引氣劑(UNF252 型) ,主要作用增加混凝土硬化后的抗凍、抗?jié)B、抗腐蝕性用以提高混凝土的耐久性。此種外加劑在音河水庫(kù)大壩整修加固工程混凝土防浪墻的施工中使用(混凝土標(biāo)號(hào)C20F150)以提高混凝土抗凍性。3) 密實(shí)劑用來提高混凝土的抗?jié)B性能。4) 高效減水早強(qiáng)劑,在吸水池立墻部分混凝土施工中使用,提高模板周轉(zhuǎn)率,縮短工期。

　　在基礎(chǔ)大體積混凝土中,外加劑一般多采用微膨脹劑和高效緩凝減水劑,常用外加劑:MC25 型高效緩凝減水劑、木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑、CAS 微膨脹劑、UEA 微膨脹劑等等。MC25 型高效緩凝減水劑主要特點(diǎn)如下:1) 強(qiáng)度不變的情況下,可節(jié)約水泥12 %～15 % ,混凝土造價(jià)降低(2～8) 元/ m3 ;2) 水泥用量不變,減水率可達(dá)18 %～20 % ,混凝土3 d ,7 d 強(qiáng)度提高50 %～70 % ,28 d 強(qiáng)度提高20 %～30 %;3) 可配制C60～C80 混凝土,混凝土可在3 d 內(nèi)達(dá)C45 ;4) 可配制抗?jié)B等級(jí)S30 以上混凝土;5) 強(qiáng)度不變,減少水泥用量12 % ,仍可配制坍落度20 cm～22 cm 的流動(dòng)混凝土;6) 混凝土的初終凝時(shí)間延緩2 h～5 h ;7) 水泥水化熱峰值推遲3 h～8 h ,峰值下降,有效地克服了大體積混凝土由于溫度應(yīng)力所產(chǎn)生的裂縫等。木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑,是研究成功最早、目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的減水劑。其摻量為水泥重量的0. 12 %～0. 13 % ,以木鈣減水劑為例,具有如下特點(diǎn):1) 屬陰離子表面活性劑,在混凝土中對(duì)水泥顆料起擴(kuò)散作用,能使水泥充分水化;2) 改善混凝土的和易性,減水率為10 %～15 % ,并可明顯提高混凝土流動(dòng)度;3) 提高混凝土的密實(shí)性,改善混凝土的抗?jié)B能力(由S6 級(jí)提高到S12～S30 級(jí)) ;4) 28 d 抗壓強(qiáng)度可提高10 %～15 % ,在混凝土工作性和強(qiáng)度相近條件下,可節(jié)約水泥5 %～10 %;5) 當(dāng)水泥用量不變, 強(qiáng)度相近條件下, 塑性混凝土的坍落度可增加50 mm～120 mm。

　　CAS 微膨脹劑,其主要特點(diǎn)如下:1) 改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu),使總孔隙率減少,毛細(xì)孔徑減少,從而提高了混凝土的抗?jié)B性;2)改善了混凝土的應(yīng)力狀態(tài),膨脹能轉(zhuǎn)變?yōu)樽詰?yīng)力,使混凝土處于受壓狀態(tài),從而提高了混凝土的抗裂性能;3) CAS 取代一部分水泥,可提高混凝土的強(qiáng)度,在保持混凝土強(qiáng)度不變的情況下,節(jié)省水泥,從而大幅度降低混凝土的絕對(duì)升溫,減小了溫度裂紋的危害;4) CAS 分快凝型和緩凝型兩種,適應(yīng)施工多變要求。緩凝型能降低水泥水化熱的峰值,并推遲峰值到來時(shí)間,符合大體積混凝土施工技術(shù)要求。外觀為深灰色粉狀固體。

3 　結(jié)語

　　在大體積混凝土施工中摻入混凝土外加劑,可大大改善混凝土工作性能,提高混凝土強(qiáng)度,增強(qiáng)混凝土的密實(shí)性,減少收縮、徐變和提高混凝土抗?jié)B性,同時(shí)由于水泥用量的減少和混凝土微膨脹劑及高效緩凝減水劑的雙摻應(yīng)用,可推遲或延緩水泥水化熱的作用,增強(qiáng)混凝土的抗裂性能,防止大體積混凝土出現(xiàn)升溫階段的表面裂縫和降溫階段的收縮裂縫。

參考文獻(xiàn):

　　[1 ]馬　軼. 淺談混凝土外加劑[J ] . 山西建筑,2004 ,30 (16) :1092110.

原作者： 張瑞青