近年来, 为了改善混凝土性能、提高施工质量、改善施工环境, 各种混凝土外加剂不断产生。本文介绍几种新型外加剂对大体积混凝土的影响及应用。
1 混凝土减缩剂
1.1 减缩剂减少干缩机理
由于存在于水泥凝胶孔隙中水分而发生的毛细管张力造成了混凝土的收缩, 即混凝土中存在有极细的孔隙(毛细管), 水从中逸出, 在这些毛细孔中产生毛细管张力使混凝土产生变形造成干缩, 而这种干缩变形又受水泥浆中的毛细管的大小和数量所左右。图1 、2 、3 为混凝土中加入缩水剂后混凝土干缩变化规律。
由图1 、2 、3 可以得出加入减缩剂可增大毛细管径能降低表面张力从而减少收缩, 但孔径增大又会使混凝土强度和耐久性降低。所以在使用干缩剂时应进行试验, 确保混凝土其他性能满足要求。
1.2 减缩剂的应用
混凝土减缩剂在干燥环境下能降低砂浆和混凝土的干燥收缩, 特别是对富水泥砂浆减缩效果更好。它适合于在干燥环境下的混凝土和砂浆工程中, 例如路面、堆场、码头、混凝土大坝下游面等暴露面大的混凝土工程。
2 混凝土防裂防水剂
混凝土建筑物开裂漏水的原因很多, 通常是混凝土收缩和不均匀变形引起的。过去工程上常要用提高混凝土的密实度、减少用水量和孔隙去防水, 而现在转向减少收缩变形来提高其自身的防水能力, 混凝土防裂防水剂就是能够提高混凝土防裂性能的外加剂。
2.1 混凝土防裂防水剂机理
混凝土防裂防水剂掺入混凝土或砂浆中, 沿着水化——结晶——膨胀——自应力——增密——增强等过程发展, 通过对原材料的合理选择, 优化配比及新型工艺加工, 充分利用各种成分的特性, 并调整激发或抑制钙钒石的形成时间及数量, 以及表面活性的发挥等来协调水泥水化的整个过程, 从而达到所要求的减水增强、补偿收缩、增加密实性、提高耐久性等各种性能。
2.2 混凝土防裂防水剂的应用
防裂防水剂是按特殊工艺制成的复合剂, 它具有膨胀、减水、保塑、增强、稳定等作用。加入防裂防水剂的混凝土, 其减水效果使混凝土孔隙降低, 抗渗性提高; 改善和易性和减少坍落度的损失, 从而可以改进施工工艺; 养护后的混凝土膨胀率远大于会引起混凝土开裂时的收缩变形值, 防裂性能良好; 加入防裂防水剂的混凝土,水化热大幅度减少, 可以减少混凝土由于温度应力产生的裂缝。
徐州刘山复线船闸的闸身、廊道、宽缝部位的混凝土中掺入防裂防水剂, 防止了混凝土的开裂, 同时混凝土的抗渗标号提高至S12以上。防裂防水剂可广泛应用于水电、交通、工民建等水下、地下有防渗抗裂要求的工程中。
3 混凝土憎水剂
对于不经常浸泡于水中的建筑物, 不需要从整体上进行防渗, 例如浪花飞溅的钢筋混凝土结构、某些名胜古迹抗风化雨林等表面保护等, 只需表面防渗。混凝土憎水剂就是为混凝土表面防渗而开发的新型外加剂。
3.1 混凝土憎水剂的机理
混凝土是亲水性材料, 具有多孔性。材料表面存在数量较大的羟基(OH), 它的活性很大,容易吸水, 其吸水方式为物理吸附和氢键结合。如把这种亲水表面(包括毛细管孔内壁) 变成憎水面, 就可减少表面被水润湿和毛细管吸水作用, 从而降低混凝土的吸湿性和吸水性。混凝土憎水剂可在砂浆混凝土内部形成憎水物质或与水泥水化物反应生成憎水膜从而提高混凝土表面防渗能力。
3.2 混凝土憎水剂的应用
混凝土憎水剂可涂在混凝土或砂浆层中, 其渗透深度可达0.5～7 mm , 防水效果可提高3～12倍, 性能稳定, 抗压强度基本不变。抗氯离子渗透能力提高一倍。此外加剂可广泛应用于水工和港工建筑物防盐害等侵蚀, 以及混凝土、岩石等构筑物的表面抗风化保护。
4 混凝土超缓凝剂
大体积混凝土施工由于受到混凝土生产能力的限制, 混凝土浇筑过程较长, 为了避免出现施工冷缝, 推迟混凝土初凝时间, 需要在混凝土中掺入缓凝剂, 普通的缓凝剂往往不能满足大体积混凝土的施工要求, 新型的超缓凝剂能使混凝土缓凝时间更长, 从而保证大体积混凝土及碾压混凝土的施工进度和质量。
4.1 混凝土超缓凝剂的机理
超缓凝剂可延缓水泥的水化反应, 水化热也随之降低, 图4 为加入超缓凝剂的混凝土绝热温升与历时的关系。
由图4 可以看出超缓凝剂加入量越多, 温升起始越晚, 最高温升时间推迟, 混凝土水化越慢, 初凝时间随之推迟, 达到混凝土缓凝效果。
4.2 混凝土超缓凝剂的应用
水工大坝的大体积常态混凝土和碾压混凝土施工中, 由于受到混凝土生产能力限制, 特别是在碾压混凝土施工中, 混凝土在空气中暴露面积大、时间长, 加入混凝土超缓凝剂可延缓混凝土初凝时间几个小时甚至几天, 可使混凝土连续施工不出现施工冷缝, 保证施工进度和质量; 大体积混凝土超缓凝剂还可减少混凝土深层裂缝产生, 减少坍落度损失, 有利于混凝土施工工艺的改进。
5 混凝土高温缓凝剂
水工大体积混凝土高温季节施工, 水泥水化热加速, 普通的缓凝剂和超缓凝剂对高温下混凝土缓凝效果不佳, 高温缓凝剂可在高气温(
5.1 混凝土高温缓凝剂的机理
高温缓凝剂机理与超缓凝剂相似, 它能在高温下延缓水泥的水化反应, 降低水化热, 推迟初凝时间, 在一定范围内, 随掺量的增加, 混凝土凝结时间也增加, 对混凝土其他性能无不利影响。
5.2 混凝土高温缓凝剂的应用
混凝土高温缓凝剂适用于大体积常态混凝土和碾压混凝土高温下的施工, 提高浇筑层面结合强度, 在三峡三期上游碾压围堰工程和厂内道路上均采用混凝土高温缓凝剂。
参考文献:
[1] 曹文达, 曹栋. 新型混凝土及其应用[M] . 北京:金盾出版社, 2001.
[2] 潘家铮, 何景. 中国水利发电工程施工卷[ S] 北京: 中国电力出版社, 2000.
[3] 陈肇元等. 高强混凝土及应用[M] . 北京: 清华大学出版社, 1966.
