在高性能混凝土中外加劑的摻加方式與適應(yīng)性

　　摘要：隨著現(xiàn)代混凝土技術(shù)的發(fā)展，具有良好的施工性能，高體積穩(wěn)定性（收縮變小、硬化 過程中不開裂），滿足實際要求的抗壓強(qiáng)度（一般）50MPa），以及優(yōu)異耐久性的高性能混凝土（HPC)日益成為工程界研究和應(yīng)用的熱點。HPC和普通混 凝土（NC）或高強(qiáng)混凝土（HSC）的本質(zhì)區(qū)別在于“以保證耐久性和良好的工作性能為前提”。配制HPC時，采用的措施一般為同時摻加礦物摻合料和以高效 減水劑為主的外加劑，達(dá)到降低水膠比，改善流動性、強(qiáng)度和耐久性的目的，滿足混凝土高性能的要求。

　　然而，由干混凝上外加劑的多樣性，以及混凝仁外加劑與水泥／摻合料的適應(yīng)性問題，HPC的配制并非理論上那樣簡單。

　　一、正確選擇外加劑

　　各種外加劑的性能和作用各不相同，使用時應(yīng)當(dāng)從混凝土性能要求出發(fā)選擇合適的外加劑。在HPC中高效減水劑是最重要的，也是必不可少的外加劑，因此必須慎重選擇。引氣劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑、膨脹劑和防凍劑等其他類型外加劑，也是HPC在某些情況下所需要的。

　　I. 高效減水劑

　　高效減水劑的摻加量、摻加方式，與水泥的適應(yīng)性等問題制約著所配制HPC的性能。由于聚羧酸鹽系高效減水劑在市場上所占的分額較低（2%以下），目前最 常使用的高效減水劑主要有密胺系和蔡系高效減水劑兩類。密胺系高效減水劑主要為鈉鹽，無色；茶系高效減水劑以鈉鹽和鈣鹽為主，呈棕色。

　　在混凝土中選用高效減水劑時，要同時考慮水泥的品種和其他成分的特性，如摻合料的特性在不允許引人氯離子或預(yù)計有潛在的堿—集料反應(yīng)危害時，要慎重選擇鈉鹽減水劑。選用時既要考慮經(jīng)濟(jì)性，又要注意減水劑的質(zhì)量穩(wěn)定性。

　　應(yīng)該注意的是，千萬不能僅根據(jù)產(chǎn)品說明書來選用高效減水劑和確定摻量，一定要通過試驗選擇適當(dāng)?shù)念愋?，確定合適的摻量。當(dāng)選擇兩種以上的外加劑進(jìn)行復(fù)合摻加時，更要通過試驗確定它們的搭配比例，并避免產(chǎn)生沉淀失效。

　　密胺系高效減水劑本身無色，與白水泥配合時不會帶人淺棕色顏色，但其價格較蔡系高效減水劑高，在HPC配制時極少采用。

　　為控制混凝土坍落度損失，常常需要將蔡系高效減水劑與緩凝等組分復(fù)合使用。但是，混凝土坍落度損失原因十分復(fù)雜，目前還沒有找到一種合適的方法，用以解 決坍落度損失。    盡管氨基磺酸鹽和聚竣酸鹽系減水劑在控制坍落度損失方面具有較好的效果，但有時也難免會出現(xiàn)意外現(xiàn)象。

　　2. 引氣劑

　　摻入引氣劑可使混凝土在攪拌過程中引人大量均勻分布的微小氣泡，防止離析泌水，更重要的是有效地改善了混凝土的抗凍融性和抗除冰鹽性能，是提高混凝土使 用壽命的一項有效措施。目前市場上供應(yīng)的引氣劑主要有松香類和烷基磺酸鹽類，另外，也有用皂普加工而成的產(chǎn)品。松香類引氣劑制備方法簡便，價格比較低，但 引人的氣泡結(jié)構(gòu)較差；烷基磺酸鹽類是典型的表面活性劑，引氣效果較好。混凝土中的引氣量不僅t7引氣劑品種、摻量有關(guān)，而且也與水泥品種，水泥用量，摻合 料的品種·摻量，水膠比，攪拌的方式、時間，坍落度，停放時間，振搗的方式、時間和氣溫等多種因素有關(guān)，必須通過試驗找尋其中的規(guī)律，并在實際施工時不要 輕易改變施工參數(shù)。工程中還經(jīng)常將引氣劑和高效減水劑等外加劑復(fù)合使用，必須通過試驗確定合適的比例，最大程度地發(fā)揮協(xié)同作用。

　　3. 緩凝劑

　　摻加緩凝劑能夠延長混凝土的凝結(jié)時間緩凝劑與減水劑復(fù)合摻加還可以延緩混凝上的坍落度損失，降低水化放熱速率，使大體積混凝土避免開裂。緩凝劑主要有無 機(jī)鹽和有機(jī)物兩類。選擇緩凝劑時同樣要通過試驗確定其品種和摻量。必須注意的是，摻緩凝劑混凝土的凝結(jié)時間與緩凝劑摻量并非簡單的線性關(guān)系。對一于有些緩 凝劑，摻量超過一定數(shù)值后，緩凝效果將劇增，易導(dǎo)致嚴(yán)重的工程事故。緩凝劑與其他品種外加劑，如減水劑、防水劑或膨脹劑等復(fù)合摻加時，均必須事先進(jìn)行試驗。

　　二、外加劑的摻量

　　確定外加劑的合適摻量，應(yīng)該在保證混凝土技術(shù)性能要求的前提下，達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的效果。有此外加劑超量摻加時，不僅達(dá)不到預(yù)期效果，反而會帶來嚴(yán)重的負(fù)面作用。

　　以固體摻量表示，以下外加劑的常用摻量為：萘系高效減水劑0.5%~1.0％（占水泥重量百分比，以下同）；密胺系高效減水劑0.5%~1.0%；氨基 磺酸鹽系高效減水劑0.4%~0.8%；聚竣酸鹽系高效減水劑0.1%~0.4%；木質(zhì)素磺酸鈉（鈣、鎂)0.2%~0.3%；引氣劑的摻量一般都很小 （十萬分之一到千分之一）；緩凝劑較為特殊，它的摻量與其種類有很大關(guān)系。

　　三、外加劑的摻加方式

　　外加劑的摻加 方式對其使用效果影響很大，尤其是高效減水劑、引氣劑和泵送劑等外加劑。外加劑的摻用方法通常有三種：同摻法、后摻法和分批添加法。它們各有優(yōu)缺點，但有 一點不可否認(rèn)：采用后摻法和分批添加法可以改善水泥與外加劑的適應(yīng)性，增強(qiáng)使用效果，甚至可以降低外加劑的用量。但高效減水劑采用后摻法時，容易造成泌水 現(xiàn)象。

　　四、正確對待外加劑與水泥/摻合料的適應(yīng)性問題

　　不同的外隨著現(xiàn)代混凝土技術(shù)的發(fā)展，具有良好的施工性 能，高體積穩(wěn)定性（收縮變小、硬化過程中不開裂），滿足實際要求的抗壓強(qiáng)度（一般）50MPa），以及優(yōu)異耐久性的高性能混凝土（HPC)日益成為工程界 研究和應(yīng)用的熱點。HPC和普通混凝土（NC）或高強(qiáng)混凝土（HSC）的本質(zhì)區(qū)別在于“以保證耐久性和良好的工作性能為前提”。配制HPC時，采用的措施 一般為同時摻加礦物摻合料和以高效減水劑為主的外加劑，達(dá)到降低水膠比，改善流動性、強(qiáng)度和耐久性的目的，滿足混凝土高性能的要求。

　　然而，由干混凝上外加劑的多樣性，以及混凝仁外加劑與水泥／摻合料的適應(yīng)性問題，HPC的配制并非理論上那樣簡單。

　　一、正確選擇外加劑

　　各種外加劑的性能和作用各不相同，使用時應(yīng)當(dāng)從混凝土性能要求出發(fā)選擇合適的外加劑。在HPC中高效減水劑是最重要的，也是必不可少的外加劑，因此必須慎重選擇。引氣劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑、膨脹劑和防凍劑等其他類型外加劑，也是HPC在某些情況下所需要的。

　　I. 高效減水劑

　　高效減水劑的摻加量、摻加方式，與水泥的適應(yīng)性等問題制約著所配制HPC的性能。由于聚羧酸鹽系高效減水劑在市場上所占的分額較低（2%以下），目前最 常使用的高效減水劑主要有密胺系和蔡系高效減水劑兩類。密胺系高效減水劑主要為鈉鹽，無色；茶系高效減水劑以鈉鹽和鈣鹽為主，呈棕色。

　　在混凝土中選用高效減水劑時，要同時考慮水泥的品種和其他成分的特性，如摻合料的特性在不允許引人氯離子或預(yù)計有潛在的堿—集料反應(yīng)危害時，要慎重選擇鈉鹽減水劑。選用時既要考慮經(jīng)濟(jì)性，又要注意減水劑的質(zhì)量穩(wěn)定性。

　　應(yīng)該注意的是，千萬不能僅根據(jù)產(chǎn)品說明書來選用高效減水劑和確定摻量，一定要通過試驗選擇適當(dāng)?shù)念愋?，確定合適的摻量。當(dāng)選擇兩種以上的外加劑進(jìn)行復(fù)合摻加時，更要通過試驗確定它們的搭配比例，并避免產(chǎn)生沉淀失效。

　　密胺系高效減水劑本身無色，與白水泥配合時不會帶人淺棕色顏色，但其價格較蔡系高效減水劑高，在HPC配制時極少采用。

　　為控制混凝土坍落度損失，常常需要將蔡系高效減水劑與緩凝等組分復(fù)合使用。但是，混凝土坍落度損失原因＋分復(fù)雜，目前還沒有找到一種合適的方法，用以解決坍落度損失。

　　盡管氨基磺酸鹽和聚竣酸鹽系減水劑在控制坍落度損失方面具有較好的效果，但有時也難免會出現(xiàn)意外現(xiàn)象。

　　2. 引氣劑

　　摻入引氣劑可使混凝土在攪拌過程中引人大量均勻分布的微小氣泡，防止離析泌水，更重要的是有效地改善了混凝土的抗凍融性和抗除冰鹽性能，是提高混凝土使 用壽命的一項有效措施。目前市場上供應(yīng)的引氣劑主要有松香類和烷基磺酸鹽類，另外，也有用皂普加工而成的產(chǎn)品。松香類引氣劑制備方法簡便，價格比較低，但 引人的氣泡結(jié)構(gòu)較差；烷基磺酸鹽類是典型的表面活性劑，引氣效果較好。混凝土中的引氣量不僅t7引氣劑品種、摻量有關(guān)，而且也與水泥品種，水泥用量，摻合 料的品種·摻量，水膠比，攪拌的方式、時間，坍落度，停放時間，振搗的方式、時間和氣溫等多種因素有關(guān)，必須通過試驗找尋其中的規(guī)律，并在實際施工時不要 輕易改變施工參數(shù)。工程中還經(jīng)常將引氣劑和高效減水劑等外加劑復(fù)合使用，必須通過試驗確定合適的比例，最大程度地發(fā)揮協(xié)同作用。

　　3. 緩凝劑

　　摻加緩凝劑能夠延長混凝土的凝結(jié)時間緩凝劑與減水劑復(fù)合摻加還可以延緩混凝上的坍落度損失，降低水化放熱速率，使大體積混凝土避免開裂。緩凝劑主要有無 機(jī)鹽和有機(jī)物兩類。選擇緩凝劑時同樣要通過試驗確定其品種和摻量。必須注意的是，摻緩凝劑混凝土的凝結(jié)時間與緩凝劑摻量并非簡單的線性關(guān)系。對一于有些緩 凝劑，摻量超過一定數(shù)值后，緩凝效果將劇增，易導(dǎo)致嚴(yán)重的工程事故。緩凝劑與其他品種外加劑，如減水劑、防水劑或膨脹劑等復(fù)合摻加時，均必須事先進(jìn)行試 驗。

　　二、外加劑的摻量

　　確定外加劑的合適摻量，應(yīng)該在保證混凝土技術(shù)性能要求的前提下，達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的效果。有此外加劑超量摻加時，不僅達(dá)不到預(yù)期效果，反而會帶來嚴(yán)重的負(fù)面作用。

　　以固體摻量表示，以下外加劑的常用摻量為：萘系高效減水劑0.5%~1.0％（占水泥重量百分比，以下同）；密胺系高效減水劑0.5%~1.0%；氨基 磺酸鹽系高效減水劑0.4%~0.8%；聚竣酸鹽系高效減水劑0.1%~0.4%；木質(zhì)素磺酸鈉（鈣、鎂)0.2%~0.3%；引氣劑的摻量一般都很小 （十萬分之一到千分之一）；緩凝劑較為特殊，它的摻量與其種類有很大關(guān)系。

　　三、外加劑的摻加方式

　　外加劑的摻加 方式對其使用效果影響很大，尤其是高效減水劑、引氣劑和泵送劑等外加劑。外加劑的摻用方法通常有三種：同摻法、后摻法和分批添加法。它們各有優(yōu)缺點，但有 一點不可否認(rèn)：采用后摻法和分批添加法可以改善水泥與外加劑的適應(yīng)性，增強(qiáng)使用效果，甚至可以降低外加劑的用量。但高效減水劑采用后摻法時，容易造成泌水現(xiàn)象。

　　四、正確對待外加劑與水泥/摻合料的適應(yīng)性問題

　　不同的外加劑具有各自不同的功能，能夠?qū)炷聊骋环矫?或某幾方面進(jìn)行改性。按照混凝土外加的應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，將檢驗符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的某種外加劑摻加到用按規(guī)定可以使用該品種外加劑的水泥所配制的混凝土中，如能夠 產(chǎn)生應(yīng)有的效果，該水泥與這種外加劑就是適應(yīng)的；相反，如果不能產(chǎn)生應(yīng)有的效果，則該水泥與這種外加劑之間存在不適應(yīng)性。

　　易出現(xiàn)與水泥不適應(yīng)現(xiàn)象的外加劑有：術(shù)質(zhì)素磺酸鹽減水劑、蔡系高效減水劑、引氣劑、緩凝劑和速凝劑等    影響HPC中外加劑與水泥適應(yīng)性的因素很多，如：水泥品種、水泥礦物組成、水泥中石膏形態(tài)和摻量、水泥堿含量、水泥細(xì)度、水泥新鮮程度、摻合料種類及摻量、水膠比等。在配制HPC之前，必須選擇數(shù)種水泥和外加劑樣品，進(jìn)行交叉試驗，尋求適應(yīng)性最好的外加劑和水泥品種，這樣才能最大程度地提高HPC性能，并滿足施工要求。

　　遇到外加劑與水泥不適應(yīng)的難題后，更換外加劑或水泥況；種、采用減水劑后摻法等，均能解決。加劑具有各自不同的功能，能夠?qū)炷聊骋环矫婊蚰硯追矫孢M(jìn) 行改性。按照混凝土外加的應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，將檢驗符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的某種外加劑摻加到用按規(guī)定可以使用該品種外加劑的水泥所配制的混凝土中，如能夠產(chǎn)生應(yīng)有的效 果，該水泥與這種外加劑就是適應(yīng)的；相反，如果不能產(chǎn)生應(yīng)有的效果，則該水泥與這種外加劑之間存在不適應(yīng)性。

　　易出現(xiàn)與水泥不適應(yīng)現(xiàn) 象的外加劑有：術(shù)質(zhì)素磺酸鹽減水劑、蔡系高效減水劑、引氣劑、緩凝劑和速凝劑等    影響HPC中外加劑與水泥適應(yīng)性的因素很多，如：水泥品種、水泥礦 物組成、水泥中石膏形態(tài)和摻量、水泥堿含量、水泥細(xì)度、水泥新鮮程度、摻合料種類及摻量、水膠比等。在配制HPC之前，必須選擇數(shù)種水泥和外加劑樣品，進(jìn) 行交叉試驗，尋求適應(yīng)性最好的外加劑和水泥品種，這樣才能最大程度地提高HPC性能，并滿足施工要求。

　　遇到外加劑與水泥不適應(yīng)的難題后，更換外加劑或水泥況；種、采用減水劑后摻法等，均能解決。