摘 要:简要介绍了常用外加剂的种类及其特性,从每种外加剂的特性出发分析了其在混凝土施工中的应用,以促进外加剂的广泛应用,大大改善混凝土的工作性能。
关键词:混凝土,外加剂,高效减水剂
中图分类号: TU528. 042
引言
混凝土外加剂在混凝土中的广泛应用,已使其成为混凝土中必不可少的第五组分,混凝土外加剂的特点是品种多、掺量少、在改善新拌和硬化混凝土性能中起着重要的作用。外加剂的研究和应用促进了混凝土施工新技术和混凝土新品种的发展,使混凝土的使用性能变得随心所欲,是混凝土发展史上继钢筋混凝土和预应力混凝土后的第三次重大飞跃。
1 混凝土外加剂的种类及特性
1. 1 减水剂
减水剂亦称分散剂,混凝土掺入减水剂后,可在不影响混凝土和易性的条件下,使新拌混凝土的用水量减少[ 1 ] 。其作用表现为:使水泥粒子分散,改善混凝土工作性;减少单位用水量,使混凝土强度增加并提高耐久性;减少单位水泥用量,有效地节约水泥。随着建筑技术及施工技术的发展,近年来高强混凝土及大流动度混凝土、商品混凝土发展很快,而这些混凝土都是必须掺用高效减水剂或具有高效减水剂成分的复合减水剂。其他如蒸养、高耐久性、高抗渗、桥梁、轨枕等混凝土也必须掺加高效减水剂。
高效减水剂的特性:在保证混凝土工作性及水泥用量不变条件下,大幅度减少用水量(减水率大于12 %) ,制备早强、高强混凝土;在保持混凝土用水量及水泥用量不变条件下,可增大混凝土流动性,制备大流动性混凝土。
1. 2 早强剂
早强剂就是能提高早期强度并对后期强度无显著影响的外加剂[ 1 ] 。早强剂可以在常温、低温和负温(不低于- 5 ℃) 条件下加速混凝土的硬化过程,多用于冬季施工和抢修工程。早强剂的特性:缩短混凝土的蒸养时间;加速自然养护混凝土的硬化,提高早期强度。
1. 3 速凝剂
速凝剂是指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。它是混凝土喷锚支护中必不可少的一种外加剂,在矿山井巷、铁路隧道、引水涵洞等工程中应用极为普遍。
速凝剂的特性:一般的速凝剂多为碱性,其缺点是对混凝土后期强度有一定影响,并对人体有较大的腐蚀性和刺激性。施工中使用时,必须充分注意对水泥的适应性,正确选择速凝剂的掺
量,并控制好使用条件,特别是水灰比。
1. 4 缓凝剂
缓凝剂是能延缓混凝土凝结时间,并对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂。
缓凝剂的特性:具有缓凝、减水、降低水化热和增强作用,对钢筋也无锈蚀作用。一般掺量较少,对水泥品种适应性十分明显,不同水泥品种缓凝效果不相同,使用前应试拌检测。
1. 5 膨胀剂
膨胀剂使混凝土在水化过程中产生一定体积膨胀,以补偿混凝土在干燥过程中所产生的体积收缩,避免产生裂纹。裂纹不但有碍观瞻,且不利于安全,导致事故,所以膨胀剂的重要性是显而易见的。
膨胀剂的特性:各种膨胀剂的成分不同,对混凝土的性能影响也不同,一般来说,与不掺膨胀剂的普通混凝土相比:1) 坍落度损失较快些,和易性好,基本不泌水。2) 7 d 强度降低10 %左右,28 d 强度平稳。3) 抗渗等级提高1 MPa～2 MPa。4) 根据不同用途,调整膨胀剂掺量,可获得不同的自应力值。
2 外加剂在混凝土工程中的应用
混凝土外加剂的应用已有50 年～60 年的历史,10 余年来混凝土外加剂产业从无到有,从少到多得到了飞速发展。随着水利工程建设向更高技术方向的发展,对混凝土也提出了更高的要求,尤其在东北地区混凝土的抗冻性愈来愈受到相关部门的重视,使得外加剂在混凝土工程中越来越广泛地得到应用。
混凝土外加剂主要产品在改善混凝土本身性质方面有引气剂、减水剂、密实剂等,在改善混凝土施工工况方面有早强剂、脱模剂、养护剂、泵送剂等。早期的混凝土外加剂功能较单一,例如三乙醇鞍在混凝土中只起到早强作用,木质素磺酸钙减水剂(简称木钙) 在混凝土中只起到缓凝作用。而新型的混凝土外加剂多为复合型外加剂,例如高抗冻高抗渗高性能混凝土硅质密实膨胀剂等。在施工中采用的外加剂主要有4 种:1) 木钙,它在混凝土拌合物中对水泥颗粒起扩散作用,从而减少水泥用量,改善混凝土和易性,起到缓凝作用,延长混凝土初凝时间,适用于大体积混凝土或混凝土运输距离较长、表面积较大的混凝土工程。2) 高效引气剂(UNF252 型) ,主要作用增加混凝土硬化后的抗冻、抗渗、抗腐蚀性用以提高混凝土的耐久性。此种外加剂在音河水库大坝整修加固工程混凝土防浪墙的施工中使用(混凝土标号C20F150)以提高混凝土抗冻性。3) 密实剂用来提高混凝土的抗渗性能。4) 高效减水早强剂,在吸水池立墙部分混凝土施工中使用,提高模板周转率,缩短工期。
在基础大体积混凝土中,外加剂一般多采用微膨胀剂和高效缓凝减水剂,常用外加剂:MC25 型高效缓凝减水剂、木质素磺酸盐类减水剂、CAS 微膨胀剂、UEA 微膨胀剂等等。MC25 型高效缓凝减水剂主要特点如下:1) 强度不变的情况下,可节约水泥12 %～15 % ,混凝土造价降低(2～8) 元/ m3 ;2) 水泥用量不变,减水率可达18 %～20 % ,混凝土3 d ,7 d 强度提高50 %～70 % ,28 d 强度提高20 %～30 %;3) 可配制C60～C80 混凝土,混凝土可在3 d 内达C45 ;4) 可配制抗渗等级S30 以上混凝土;5) 强度不变,减少水泥用量12 % ,仍可配制坍落度20 cm～22 cm 的流动混凝土;6) 混凝土的初终凝时间延缓2 h～5 h ;7) 水泥水化热峰值推迟3 h～8 h ,峰值下降,有效地克服了大体积混凝土由于温度应力所产生的裂缝等。木质素磺酸盐类减水剂,是研究成功最早、目前产量最大、应用最广泛的减水剂。其掺量为水泥重量的0. 12 %～0. 13 % ,以木钙减水剂为例,具有如下特点:1) 属阴离子表面活性剂,在混凝土中对水泥颗料起扩散作用,能使水泥充分水化;2) 改善混凝土的和易性,减水率为10 %～15 % ,并可明显提高混凝土流动度;3) 提高混凝土的密实性,改善混凝土的抗渗能力(由S6 级提高到S12～S30 级) ;4) 28 d 抗压强度可提高10 %～15 % ,在混凝土工作性和强度相近条件下,可节约水泥5 %～10 %;5) 当水泥用量不变, 强度相近条件下, 塑性混凝土的坍落度可增加50 mm～120 mm。
CAS 微膨胀剂,其主要特点如下:1) 改善混凝土的孔隙结构,使总孔隙率减少,毛细孔径减少,从而提高了混凝土的抗渗性;2)改善了混凝土的应力状态,膨胀能转变为自应力,使混凝土处于受压状态,从而提高了混凝土的抗裂性能;3) CAS 取代一部分水泥,可提高混凝土的强度,在保持混凝土强度不变的情况下,节省水泥,从而大幅度降低混凝土的绝对升温,减小了温度裂纹的危害;4) CAS 分快凝型和缓凝型两种,适应施工多变要求。缓凝型能降低水泥水化热的峰值,并推迟峰值到来时间,符合大体积混凝土施工技术要求。外观为深灰色粉状固体。
3 结语
在大体积混凝土施工中掺入混凝土外加剂,可大大改善混凝土工作性能,提高混凝土强度,增强混凝土的密实性,减少收缩、徐变和提高混凝土抗渗性,同时由于水泥用量的减少和混凝土微膨胀剂及高效缓凝减水剂的双掺应用,可推迟或延缓水泥水化热的作用,增强混凝土的抗裂性能,防止大体积混凝土出现升温阶段的表面裂缝和降温阶段的收缩裂缝。
参考文献:
[1 ]马 轶. 浅谈混凝土外加剂[J ] . 山西建筑,2004 ,30 (16) :1092110.
