混凝土外加劑材料應(yīng)用的探討

1 　混凝土外加劑的分類及作用

混凝土外加劑材料的研制、生產(chǎn)及應(yīng)用，是繼鋼筋混凝土之后在混凝土工藝上的第二次突破，外加劑改善了混凝土澆筑性能，極大地提高了混凝土的產(chǎn)品質(zhì)量，降低了工程造價(jià)。

混凝土外加劑從摻入混凝土中所起到的作用可分為：改善新拌混凝土的工作性(如增加流動(dòng)性，減少流動(dòng)性經(jīng)時(shí)損失等) 和穩(wěn)定性(如均勻性、不離析、不泌水等) ，調(diào)節(jié)水泥的水化過(guò)程(如延緩水化放熱、早強(qiáng)、高強(qiáng)等) ，改善混凝土的孔節(jié)構(gòu)(如達(dá)到輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久等) ，提高混凝土體積穩(wěn)定性(如補(bǔ)償收縮、防滲、抗裂等) 。

根據(jù)混凝土外加劑作用通常分有早強(qiáng)劑、引氣劑、減水劑、緩凝劑及其它外加劑。目前國(guó)內(nèi)研制開(kāi)發(fā)的大多數(shù)為新型多功能外加劑。

美國(guó)內(nèi)務(wù)部墾務(wù)局研究成果表明，摻入外加劑的混凝土與普通混凝土相比，結(jié)構(gòu)性和耐久性大為改善，強(qiáng)度最大增長(zhǎng)差不多達(dá)到4倍，水的滲透率可降低到忽略不計(jì)的數(shù)值，吸水率降低了95% ，抗磨和抗侵蝕性能有顯著改善，抗凍融能力大大提高，抗蒸餾水、硫酸鹽溶液的腐蝕能力顯著提高[1] (原試驗(yàn)各項(xiàng)性能比較表略) 。

1996年水利部頒發(fā)的“水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”中明確表述在混凝土抗凍等級(jí)標(biāo)示中，黑龍江省的抗凍等級(jí)大部分在F150～F300 ，無(wú)抗凍要求的地區(qū)，混凝土抗凍等級(jí)也不宜低于F50 ，尤其是流速較大的過(guò)冰、多沙或推移質(zhì)的過(guò)水、輸水、引水工程中必須考慮抗凍要求[2] 。抗凍混凝土必須摻加引氣劑。

2 　引氣劑和引氣減水劑的作用

由于混凝土拌合過(guò)程中帶入空氣，使混凝土中有1%～2%(占混凝土體積的百分比) 的空氣含量，在這種情況下，帶入的氣泡不均勻，形狀不規(guī)則，使混凝土的強(qiáng)度受到影響。如果摻入適量的引氣劑和引氣減水劑(0.002%～0.01%) ，使混凝土中的含氣量達(dá)到3%～5% ，并在硬化的混凝土中形成均勻穩(wěn)定的小氣泡，大量的小氣泡的存在對(duì)提高混凝土的抗凍性、抗?jié)B性及耐久性是十分有利的。摻入引氣劑和引氣減水劑的混凝土由于引入了大量的微小獨(dú)立的氣泡，在這些球狀氣泡的滾動(dòng)作用和浮托作用下，使拌合混凝土粘度增大。使混凝土的和易性和穩(wěn)定性得到改善和提高，又由于氣泡的吸附作用，水泥漿的粘度進(jìn)一步增大，混凝土的泌水離析沉降就大大降低，增加了混凝土的抗拉強(qiáng)度。

引氣劑的減水率為7%～9%，引氣減水劑由于引氣、減水雙重作用減水率為12%～15%。由于含氣量的增加，在單位體積的混凝土中，減少了水的用量，同時(shí)也節(jié)約了其它建筑材料[3] 。

由于大量微小氣泡占據(jù)混凝土中的自由空間，破壞了毛細(xì)管的連續(xù)性，這樣使混凝土的抗?jié)B性能得到改善，同時(shí)與抗?jié)B性有關(guān)的混凝土抗化學(xué)侵蝕作用和抗中性化作用也得到改善。混凝土單位用水量少，混凝土密實(shí)，毛管被氣泡堵塞，氣泡對(duì)水分凍結(jié)的局部壓力增大起到了緩沖作用，從而提高了混凝土的抗凍融性， (大約是普通混凝土的10～20倍) 特別是對(duì)初期的抗凍融性更佳。

3 　結(jié)語(yǔ)

外加劑極大地改善了混凝土制作過(guò)程和混凝土成品的性能，因此在水工建筑物中，推廣使用混凝土外加劑材料，創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品尤為必要。如冬季負(fù)溫(- 20℃) 環(huán)境混凝土施工，負(fù)溫(-15℃) 環(huán)境下養(yǎng)護(hù)，選區(qū)用防凍系列外加劑，可以達(dá)到滿意的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。如商品混凝土夏季高溫情況下施工，混凝土水壩及溢洪道大體積混凝土施工延緩凝結(jié)時(shí)間，減少水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生裂縫，可選區(qū)用緩凝系列外加劑。如預(yù)制混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土可選用早強(qiáng)系列外加劑。如巖石灌漿構(gòu)造物裂縫處理可選用膨脹系列外加劑。如水塔、水池及水下建筑物可選用防水系列外加劑。如大跨度大荷載及有特殊要求的構(gòu)造物，可選用高強(qiáng)系列外加劑等等。選用外加劑材料可使混凝土成品早強(qiáng)、高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐久，同時(shí)耗能低、成本低，適于快速施工。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 美國(guó)內(nèi)務(wù)部墾務(wù)局，王圣培譯.混凝土手冊(cè)[M].北京：水利電力出版社，19901344-346.

[2] SL/ T 191 - 96 ，水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 陳建奎.混凝土外加劑的原理與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，19971124 – 144.