常用混凝土外加劑及其在施工中的應用

摘　要:簡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用,以促進外加劑的廣泛應用,大大改善混凝土的工作性能。

關鍵詞:混凝土,外加劑,高效減水劑

中圖分類號: TU528. 042

引言

　　混凝土外加劑在混凝土中的廣泛應用,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。外加劑的研究和應用促進了混凝土施工新技術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應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。隨著建筑技術及施工技術的發(fā)展,近年來高強混凝土及大流動度混凝土、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、高強混凝土;在保持混凝土用水量及水泥用量不變條件下,可增大混凝土流動性,制備大流動性混凝土。

1. 2 　早強劑

　　早強劑就是能提高早期強度并對后期強度無顯著影響的外加劑[ 1 ] 。早強劑可以在常溫、低溫和負溫(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。早強劑的特性:縮短混凝土的蒸養(yǎng)時間;加速自然養(yǎng)護混凝土的硬化,提高早期強度。

1. 3 　速凝劑

　　速凝劑是指能使混凝土迅速凝結硬化的外加劑。它是混凝土噴錨支護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用極為普遍。

　　速凝劑的特性:一般的速凝劑多為堿性,其缺點是對混凝土后期強度有一定影響,并對人體有較大的腐蝕性和刺激性。施工中使用時,必須充分注意對水泥的適應性,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時間,并對混凝土后期強度發(fā)展無不利影響的外加劑。

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

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 強度降低10 %左右,28 d 強度平穩(wěn)。3) 抗?jié)B等級提高1 MPa～2 MPa。4) 根據(jù)不同用途,調(diào)整膨脹劑摻量,可獲得不同的自應力值。

2 　外加劑在混凝土工程中的應用

　　混凝土外加劑的應用已有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。隨著水利工程建設向更高技術方向的發(fā)展,對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、密實劑等,在改善混凝土施工工況方面有早強劑、脫模劑、養(yǎng)護劑、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作用,木質(zhì)素磺酸鈣減水劑(簡稱木鈣) 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水泥顆粒起擴散作用,從而減少水泥用量,改善混凝土和易性,起到緩凝作用,延長混凝土初凝時間,適用于大體積混凝土或混凝土運輸距離較長、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大壩整修加固工程混凝土防浪墻的施工中使用(混凝土標號C20F150)以提高混凝土抗凍性。3) 密實劑用來提高混凝土的抗?jié)B性能。4) 高效減水早強劑,在吸水池立墻部分混凝土施工中使用,提高模板周轉率,縮短工期。

　　在基礎大體積混凝土中,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如下:1) 強度不變的情況下,可節(jié)約水泥12 %～15 % ,混凝土造價降低(2～8) 元/ m3 ;2) 水泥用量不變,減水率可達18 %～20 % ,混凝土3 d ,7 d 強度提高50 %～70 % ,28 d 強度提高20 %～30 %;3) 可配制C60～C80 混凝土,混凝土可在3 d 內(nèi)達C45 ;4) 可配制抗?jié)B等級S30 以上混凝土;5) 強度不變,減少水泥用量12 % ,仍可配制坍落度20 cm～22 cm 的流動混凝土;6) 混凝土的初終凝時間延緩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:1) 屬陰離子表面活性劑,在混凝土中對水泥顆料起擴散作用,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度;3) 提高混凝土的密實性,改善混凝土的抗?jié)B能力(由S6 級提高到S12～S30 級) ;4) 28 d 抗壓強度可提高10 %～15 % ,在混凝土工作性和強度相近條件下,可節(jié)約水泥5 %～10 %;5) 當水泥用量不變, 強度相近條件下, 塑性混凝土的坍落度可增加50 mm～120 mm。

　　CAS 微膨脹劑,其主要特點如下:1) 改善混凝土的孔隙結構,使總孔隙率減少,毛細孔徑減少,從而提高了混凝土的抗?jié)B性;2)改善了混凝土的應力狀態(tài),膨脹能轉變?yōu)樽詰?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,可提高混凝土的強度,在保持混凝土強度不變的情況下,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,并推遲峰值到來時間,符合大體積混凝土施工技術要求。外觀為深灰色粉狀固體。

3 　結語

　　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,提高混凝土強度,增強混凝土的密實性,減少收縮、徐變和提高混凝土抗?jié)B性,同時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用,可推遲或延緩水泥水化熱的作用,增強混凝土的抗裂性能,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:

　　[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