淺談鋼筋混凝土外摻劑的應(yīng)用

摘要: 通過(guò)對(duì)榮烏高速公路第四合同段構(gòu)造物砼施工中外摻劑的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié), 著重從減水劑、阻銹劑、超細(xì)粉3 種外摻劑對(duì)提高鋼筋混凝土的耐久性和抗腐性進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞: 鋼筋混凝土; 外摻劑; 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào): TC13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1000- 8136(2007)03- 0031- 02

1 前言

　　混凝土的外加劑是指在混凝土拌和過(guò)程中摻入的能顯著改善砼的性能的物質(zhì)。其摻量一般不大于水泥質(zhì)量的5%。由于外加劑對(duì)混凝土性能的改善, 它在工程中應(yīng)用的比例越來(lái)越大, 不少?lài)?guó)家使用摻外加劑的混凝土已占混凝土總量的60%～90%,因此, 外加劑逐漸成為混凝土占的第5 種成分。

2 工程概況

　　榮烏高速公路第四合同段全長(zhǎng)10.6 km, 其中橋涵構(gòu)造物47個(gè)座, 本項(xiàng)目經(jīng)過(guò)的地區(qū)位于渤海萊洲彎濱海地區(qū), 屬于沖洪積平原和濱海洼地, 海拔高程都在3 m~5 m 之間, 地下水位非常高,軟基、魚(yú)塘、蘆葦塘遍布全線。全線大部分為硫酸鹽潰土或氯鹽潰土, 瀕海地區(qū)淡水缺乏, 空氣濕度大, 地下和空氣水中Cl- 離子和SO42- 離子含量較高, 對(duì)砼具有結(jié)晶腐蝕, 施工要求砼必須全部摻減水劑、阻銹劑、超細(xì)粉, 提高砼耐久性和抗?jié)B性。

3 減水劑

3.1 減水劑的作用機(jī)理

　　減水劑為表面活性物質(zhì), 其分子由親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)2個(gè)部分組成。水泥加水拌和, 水泥漿成絮凝結(jié)構(gòu), 包裹一部分拌和水, 降低了流動(dòng)性。減水劑的作用機(jī)理表現(xiàn)在以下3 個(gè)方面:

　　(1) 其疏水基團(tuán)定向吸附于水泥顆粒表面, 親水基團(tuán)指向水溶液, 使水泥顆粒表面帶有相同電荷, 斥力作用使水泥顆粒分開(kāi), 放出絮凝結(jié)構(gòu)游離水, 增加流動(dòng)性。

　　(2) 親水基吸附大量極性水分子, 增加水泥顆粒表面溶劑化水膜厚度, 起潤(rùn)滑作用, 改善工作性。

　　(3) 減水劑降低表面張力, 水泥顆粒更易濕潤(rùn), 使水化比較充分, 從而提高混凝土的強(qiáng)度。

3.2 減水劑的種類(lèi)

　　按化學(xué)成分分類(lèi)主要有木質(zhì)素系、萘系、水溶性樹(shù)脂類(lèi)、糖蜜類(lèi)和復(fù)合型減水劑等。

3.2.1 木質(zhì)素系減水劑

　　包括木質(zhì)素磺酸鈣( 木鈣) 、木質(zhì)素磺酸鈉( 木鈉) 、木質(zhì)素磺酸鎂( 木鎂) 等。其中木鈣減水劑應(yīng)用較多。

　　木鈣減水劑是以生產(chǎn)紙漿或纖維漿剩余下來(lái)的亞硫酸漿廢液為原料, 采用石灰乳中和, 經(jīng)生物發(fā)酵除糖、蒸發(fā)濃縮、噴霧干燥而制得的棕黃色粉末。

　　木鈣減水劑的適宜摻量, 一般為水泥質(zhì)量的0.2%～0.3% 。其減水率為10% ～15% , 混凝土28d 抗壓強(qiáng)度提高10% ～20% ; 若不減水, 混凝土坍落度可增大80 mm~100 mm; 若保持混凝土的抗壓強(qiáng)度和坍落度不變, 可節(jié)約水泥用量10%左右。木鈣減水劑對(duì)混凝土有緩凝作用, 摻量過(guò)多或在低溫下, 其緩凝作用更為顯著, 而且還可能使混凝土強(qiáng)度降低, 使用時(shí)應(yīng)注意。木鈣減水劑可用于一般混凝土工程, 尤其適用于大體積澆筑、滑模施工、泵送混凝土及夏季施工等。木鈣減水劑不宜單獨(dú)用于冬季施工, 在日最低氣溫低于5℃, 應(yīng)與早強(qiáng)劑或防凍劑復(fù)合使用。

3.2.2 萘磺酸鹽系減水劑

　　萘系減水劑, 是用萘或萘的同系物經(jīng)磺化與甲醇縮回而成。目前, 我國(guó)生產(chǎn)的主要有NNO, NF, FDN, UNF, MF, 建I 型等減水劑, 其中大部分品牌為非引氣型減水劑。

　　萘系減水劑的適宜摻量為水泥質(zhì)量的0.5%～1.0% , 減水率為10%～25% , 混凝土28d 強(qiáng)度提高20% 以上。萘系減水劑的減水增強(qiáng)效果好, 對(duì)不同品種水泥的適應(yīng)性較強(qiáng)。適用于配制早強(qiáng)、高強(qiáng)、流態(tài)、蒸養(yǎng)混凝土。

3.2.3 水溶性樹(shù)脂減水劑

　　這類(lèi)減水劑是以一些水溶性樹(shù)脂為主要原料制成的減水劑,如三聚氰胺樹(shù)脂、古瑪隆樹(shù)脂等。該類(lèi)減水劑增強(qiáng)效果顯著, 為高效減水劑, 我國(guó)產(chǎn)品有SM樹(shù)脂減水劑等。

　　SM減水劑摻量為水泥質(zhì)量的0.5% ～2.0% , 其減水率為15%～27% , 混凝土3d 強(qiáng)度提高30%～100% , 28d 強(qiáng)度可提高20%～30%。SM減水劑適于配制高強(qiáng)混凝土、早強(qiáng)混凝土、流態(tài)

混凝土及蒸養(yǎng)混凝土等。

3.3 減水劑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

　　增大流動(dòng)性。在用水量及水灰比不變時(shí), 混凝土坍落度可增大100 mm~200 mm, 且不影響混凝土的強(qiáng)度。提高混凝土的強(qiáng)度。在保持流動(dòng)性及水泥用量不變的條件下, 可減少拌和用水量10% ～15% , 從而降低水灰比, 使混凝土強(qiáng)度提高15% ～20% 。節(jié)約水泥。在保持流動(dòng)性及水灰比不變的條件下, 可以在減少拌和水量的同時(shí), 相應(yīng)減少水泥用量。改善混凝土的耐久性。

4 鋼筋阻銹劑

　　鋼筋阻銹劑即為抑制鋼腐蝕的緩蝕劑, 拌制混凝土?xí)r摻加阻銹劑是防止鋼筋腐蝕的一種經(jīng)濟(jì)而有效的方法。最早開(kāi)發(fā)的鋼筋阻銹劑是亞硝酸鹽, 特別是亞硝酸鈣對(duì)提高防腐蝕性能很有效, 至今常作為復(fù)合阻銹劑的重要組分。亞硝酸鈉用于防止混凝土中鋼筋的點(diǎn)腐蝕, 也曾被認(rèn)為是良好的阻銹劑, 但會(huì)使混凝土的強(qiáng)度損失, 鈉離子有促進(jìn)堿集料反應(yīng)的危險(xiǎn), 而且它是陽(yáng)極型阻銹劑, 用量不足反而會(huì)促進(jìn)鋼筋局部腐蝕, 加上亞硝酸鈉有毒,因而, 不能得到廣泛的應(yīng)用。除亞硝酸鹽外, Na2PO3F, Na3PO4 和Na2PO4 等也可用于作為鋼筋阻銹劑。近年來(lái), 有機(jī)阻銹劑的應(yīng)用又發(fā)展成為抑制混凝土中鋼筋腐蝕的有效方法, 其主要是胺與酯組成的水基有機(jī)外加劑。

　　目前, 鋼筋阻銹劑的研究仍在發(fā)展, 不斷有新的和多功能的復(fù)合型阻銹劑獲得了開(kāi)發(fā)和應(yīng)用, 其中遷移型阻銹劑是一種較為新穎的有機(jī)阻劑。這種阻銹劑一般是胺與鏈烯胺及有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸的鹽, 和單氟磷酸鈉一樣可以滲人混凝土使受侵蝕的鋼筋再鈍化,無(wú)損高效地修補(bǔ)被氯鹽污染的鋼筋混凝土, 其前景見(jiàn)好。

　　通過(guò)在混凝土中摻入鋼筋阻銹劑, 能夠有效地減少混凝土中氯離子對(duì)鋼筋腐蝕, 保證了混凝土的耐久性。而且也是防止鋼筋銹蝕較為經(jīng)濟(jì)有效的方法。

5 超細(xì)礦粉

　　摻有超細(xì)礦粉的水泥, 其強(qiáng)度主要由水泥熟料的水化反應(yīng)所產(chǎn)生的水化物、水泥熟料水化時(shí)產(chǎn)生的游離氫氧化鈣和礦物摻料中的活性氧化硅與氧化鋁之間的二次反應(yīng)所產(chǎn)生的附加水化產(chǎn)物所組成。

　　超細(xì)礦粉在混凝土中共同使用時(shí)表現(xiàn)出了十分明顯的疊加效應(yīng), 一方面大大減少了混凝土中CH 晶體的生成數(shù)量, 另一方面又影響了CH 晶體的形貌, 對(duì)混凝土的結(jié)構(gòu)和性能的發(fā)展具有重要影響。隨著齡期的延長(zhǎng), 漿體結(jié)構(gòu)日趨均勻和密實(shí), 這是漿體高強(qiáng)化的重要原因。而且超細(xì)礦粉摻入水泥—水系統(tǒng)后起分散作用, 增加水泥粒子的水化空間; 礦粉吸收由水泥熟料水化生成的Ca( OH) 2, 生成C- S - H 相, 并同時(shí)和CaSO4 反應(yīng), 生成Aft相, 促進(jìn)熟料繼續(xù)水化。漿體自由水逐漸減少, 而沸石粉逐漸釋放出沸石內(nèi)的水, 對(duì)水泥水化進(jìn)行自養(yǎng)護(hù), 使界面附近反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行, 反應(yīng)產(chǎn)物不斷填充界面微裂縫, 界面附近漿體逐漸緊密,界面得到加強(qiáng)。

　　通過(guò)摻入超細(xì)粉進(jìn)行試驗(yàn), 混凝土在較早齡期時(shí)起到增強(qiáng)強(qiáng)度的作用, 后期增強(qiáng)作用也得到充分的發(fā)揮。這種后期增強(qiáng)效應(yīng)對(duì)混凝土的長(zhǎng)期性能十分有利, 可保證混凝土在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)維持很高的強(qiáng)度和耐久性能。