公路工程水泥混凝土常用外加劑應(yīng)用技術(shù)

摘　要: 主要介紹了《公路工程混凝土外加劑》(JT／T 523- 2004) 和2006 年交通部新頒布的《公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南》中減水劑、引氣劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑的品種、適用范圍、性能要求等, 及其在公路水泥混凝土路面工程中的應(yīng)用技術(shù)。

關(guān)鍵詞: 公路工程; 水泥混凝土; 減水劑; 引氣劑; 緩凝劑; 早強(qiáng)劑

　　近代水泥混凝土外加劑的發(fā)展有60 多年的發(fā)展歷史。美國、英國、日本等在20 世紀(jì)30 年代初, 開始在公路、隧道、地下工程中使用外加劑。我國研究和使用水泥混凝土外加劑的工作始于20 世紀(jì)50 年代。進(jìn)入20 世紀(jì)80 年代, 隨著改革開放、經(jīng)濟(jì)發(fā)展, 外加劑的生產(chǎn)和應(yīng)用發(fā)展迅速。當(dāng)今, 水泥混凝土外加劑已成為水泥混凝土的第五組分, 其廣泛應(yīng)用被視為水泥混凝土技術(shù)發(fā)展史上的第三次重大技術(shù)進(jìn)步。

　　我國公路水泥混凝土工程建設(shè)規(guī)模很大, 外加劑的使用也非常廣泛, 尤其在一些技術(shù)難度大、質(zhì)量要求高的橋、涵、隧道和路面工程的結(jié)構(gòu)水泥混凝土中。外加劑的加入是為了改善水泥混凝土的性能, 然而, 由于外加劑的使用不當(dāng)而導(dǎo)致水泥混凝土路面及橋涵結(jié)構(gòu)的質(zhì)量事故屢有發(fā)生, 嚴(yán)重影響了公路工程的建設(shè)和質(zhì)量。在公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中, 廣大工程技術(shù)人員對于力學(xué)及結(jié)構(gòu)問題很清楚, 但遇到如水泥混凝土化學(xué)外加劑問題, 往往感到力不從心, 使用外加劑后, 心中沒底, 不踏實(shí), 不放心。而隨著公路建設(shè)技術(shù)的不斷進(jìn)步, 對水泥混凝土的要求也越來越高, 不僅要求水泥混凝土可調(diào)凝、早強(qiáng)、高強(qiáng)、低水化熱、大流動性、輕質(zhì)、高密實(shí)和高耐久性,而且要求制備成本低、成型容易、養(yǎng)護(hù)簡便, 等等。

　　一般而言, 當(dāng)水泥混凝土抗壓強(qiáng)度大于30M Pa、抗折強(qiáng)度大于510M Pa 時(shí), 不使用外加劑制作就有困難了。例如, 滑模攤鋪水泥混凝土路面要求施工抗折強(qiáng)度達(dá)到≥515M Pa, 非使用外加劑不可。橋梁工程的大跨度結(jié)構(gòu), 如預(yù)應(yīng)力梁、板、柱等, 不使用摻加化學(xué)外加劑的水泥混凝土, 就無法達(dá)到預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)所要求的較高強(qiáng)度等級、較輕質(zhì)量和長期耐久性; 橋梁工程的下部大體積水泥混凝土結(jié)構(gòu), 不同時(shí)使用外加劑和摻合料, 就無法實(shí)現(xiàn)對溫度裂縫的有效控制, 也無法達(dá)到所要求的(泵送) 工作性。又譬如, 特大型橋梁工程或鋼管混凝土拱橋中經(jīng)常使用的泵送水泥混凝土, 如果沒有外加劑也根本無法實(shí)現(xiàn)泵送施工工藝。箱形、梯形預(yù)應(yīng)力梁板澆筑和涵管等制品的預(yù)制生產(chǎn), 也離不開外加劑。在我國“三北”地區(qū)的水泥混凝土路面和橋涵工程, 均要求具有抗凍性和抗鹽凍性, 沒有引氣劑、阻銹劑和防凍劑等的使用,公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)抵抗冰凍和鹽凍的耐久性技術(shù)要求根本無法滿足。

　　為達(dá)到這些目的, 作為水泥混凝土中的第五組分——水泥混凝土外加劑起著不可或缺的作用。使用外加劑的普及程度是衡量一個(gè)國家水泥混凝土技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志。水泥混凝土工程中使用外加劑與摻合料的“雙摻技術(shù)”是現(xiàn)代高性能水泥混凝土工程中的“高新技術(shù)”。因此, 必須根據(jù)公路工程水泥混凝土的使用要求, 合理選擇和正確使用各類外加劑, 使之在摻入水泥混凝土中能改善其性能, 制定一部公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料的應(yīng)用技術(shù)指南是十分必要的、必不可少的, 這能使水泥混凝土工程在設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、監(jiān)督各環(huán)節(jié)均有章可循,

　　目的在于有效地提高和保障公路水泥混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量。關(guān)于摻合料的應(yīng)用技術(shù), 將在其他文章中專門介紹。

　　本文主要是介紹《公路工程混凝土外加劑》(JT／T 523- 2004) 及交通部新發(fā)布的中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南》(以下簡稱指南) 中減水劑、引氣劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑等常用外加劑, 在公路水泥混凝土工程中的應(yīng)用技術(shù), 目的是滿足廣大科技人員對指南的內(nèi)容、實(shí)質(zhì)及其技術(shù)依據(jù)盡快了解, 盡量避免因外加劑的使用不當(dāng)而造成損失, 提高公路工程的建設(shè)質(zhì)量。

1　外加劑的主要品種、適用范圍及其性能指標(biāo)

1．1　主要品種

　　目前, 由于我國外加劑廠家以保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)為名, 其外加劑的主要化學(xué)成份和配方保密, 為工程上的使用帶來了極大的混亂和困難, 造成了不應(yīng)有的工程事故和返工。為了避免此類事件的發(fā)生, 規(guī)定:配方可以保密, 但使用者必需知道外加劑的主導(dǎo)化學(xué)成份。本文主要介紹了減水劑、引氣劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑等幾種常用的外加劑, 主要品種見表1。

　　注: 表中未提到的減水劑品種, 需經(jīng)過充分試驗(yàn)研究或?qū)＜艺撟C后才可使用。

　　公路水泥混凝土工程所選定的各種外加劑品種和主要化合物應(yīng)符合表1 的規(guī)定, 表1 中沒有規(guī)定的外加劑品種需經(jīng)過充分試驗(yàn)研究或?qū)＜艺撟C后才可使用。

1．2　適用范圍

　　減水劑、引氣劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑在公路水泥混凝土工程中的適用范圍見表2。

1．3　性能指標(biāo)

　　由于實(shí)際工程中發(fā)現(xiàn)不少外加劑的合格品實(shí)際上是不合格品, 損害了公路水泥混凝土動載結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量和長期使用特性, 因此,《公路工程混凝土外加劑》(JT／T 523- 2004) 規(guī)定, 用于所有等級公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)工程的減水劑、引氣劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑質(zhì)量必須滿足《混凝土外加劑》(GB 8076 -1997) 一等品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。具體指標(biāo)見“《公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南》編制介紹”文章中表3。該文章中表3 還將高效減水劑的減水率由12% 提高到15% , 引氣型減水劑的減水率由10% 提高到12%。

　　針對公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 薄壁結(jié)構(gòu)水泥混凝土的抗裂問題始終是困擾公路行業(yè)的一大難題?！痘炷镣饧觿?GB 8076- 1997) 中規(guī)定的135%的28 d 收縮率比對于公路薄壁結(jié)構(gòu)過大, 正所謂不用外加劑不裂、一用就裂。因此, 針對這項(xiàng)技術(shù)指標(biāo), 指南規(guī)定凡摻有引氣劑與引氣型減水劑的28 d收縮率比≤120%; 早強(qiáng)劑與早強(qiáng)型減水劑的28 d收縮率比≤130% (早強(qiáng)型外加劑實(shí)測的28 d收縮率比做不到125% ) ; 其他外加劑的28 d 收縮率比≤125%。在實(shí)際工程中, 我們使用最好的外加劑僅有108% 的28 d 收縮率比, 一般為115% 左右, 最大的不大于120% , 只有這樣才可能有效地保證薄壁水泥混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間不干縮開裂。應(yīng)當(dāng)指出的是,盡管外加劑有增大干縮導(dǎo)致水泥混凝土開裂的趨勢, 但其僅僅是結(jié)構(gòu)開裂的眾多原因之一, 并非所有的薄壁結(jié)構(gòu)開裂都是由外加劑引起的。外加劑的有利方面很多, 只要外加劑造成的收縮足夠小, 再加上抗裂的水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)、積極有效的保濕養(yǎng)生措施等, 就能夠防治和控制薄壁水泥混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間的早期開裂。

　　鑒于公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)抗凍問題的重要性,規(guī)定引氣劑和復(fù)合引氣劑的外加劑凍融循環(huán)次數(shù)不小于200 次, 其他外加劑的凍融循環(huán)次數(shù)不小于100次?！豆饭こ袒炷镣饧觿?JT／T 523- 2004) 此項(xiàng)規(guī)定比《混凝土外加劑》(GB 8076- 1997) 中的規(guī)定要嚴(yán)格, 與《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》(DL／T5100- 1999) 規(guī)定相同。

2　施工應(yīng)用技術(shù)

2．1　原材料技術(shù)要求

　　摻入外加劑的公路工程各種水泥混凝土結(jié)構(gòu)所用原材料, 即水泥、砂、石、水, 除有特殊要求以外, 均應(yīng)符合現(xiàn)行國家和行業(yè)的公路工程水泥混凝土結(jié)構(gòu)原材料標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)程的相應(yīng)規(guī)定。

2．2　產(chǎn)品準(zhǔn)入條件

　　各類外加劑產(chǎn)品供應(yīng)商除應(yīng)向建設(shè)、施工和監(jiān)理單位的(中心) 實(shí)驗(yàn)室提供足夠水泥混凝土室內(nèi)配合比、性能檢驗(yàn)的試驗(yàn)樣品及質(zhì)量復(fù)檢樣品外, 還應(yīng)提供下述文件:

　　(1) 各產(chǎn)品質(zhì)量說明書, 說明產(chǎn)品主要的化合物、廠家自檢的水泥混凝土基本物理力學(xué)性能、推薦摻量的范圍等;

　　(2) 省部、地廳級質(zhì)檢單位或外加劑檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)提供的產(chǎn)品準(zhǔn)入證明, 或摻外加劑水泥混凝土的性能報(bào)告;

　　(3) 省部、地廳級提供的新產(chǎn)品鑒定證書或國家、省專利局提供的新產(chǎn)品專利證書;

　　(4) 省部、地廳級質(zhì)檢單位或外加劑檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)提供的產(chǎn)品勻質(zhì)性檢測報(bào)告;

　　(5) 產(chǎn)品工程應(yīng)用實(shí)例(必要時(shí)) ;

　　(6) 產(chǎn)品供貨保證性文件(大型工程)。高速公路、一級公路、二級公路的路面、橋面, 各等級公路中的特大、大、中型橋梁, 以及隧道主體結(jié)構(gòu), 在使用外加劑時(shí), 必須提供檢驗(yàn)及復(fù)檢樣品, 并具備上述所有文件, 方可使用。

2．3　適應(yīng)性檢驗(yàn)

　　各種公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)工程使用的外加劑品種, 必須首先進(jìn)行外加劑與水泥的適應(yīng)性檢驗(yàn), 不適應(yīng)的外加劑不得使用, 否則需調(diào)換為適應(yīng)的外加劑品種或使用與外加劑相適應(yīng)的水泥。其檢測方法見指南附錄D。當(dāng)工程所用水泥混凝土中水泥的品種、強(qiáng)度、等級、生產(chǎn)廠變動, 或水泥混凝土性能出現(xiàn)變化時(shí), 應(yīng)重新檢驗(yàn)外加劑對水泥的適應(yīng)性。

2．4　技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)選

　　工程在確定使用某種外加劑產(chǎn)品時(shí), 應(yīng)在滿足外加劑使用的主要目的前提下, 使用施工原材料制作試件, 通過不少于3 種外加劑產(chǎn)品的性能對比試驗(yàn), 在技術(shù)指標(biāo)滿足指南相應(yīng)品種外加劑的規(guī)定后,選用最優(yōu)或較優(yōu)者。經(jīng)濟(jì)性應(yīng)選擇價(jià)格(單位水泥用量×實(shí)際摻量×單價(jià)= 外加劑價(jià)格) 最低者或較低者。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較, 按性能價(jià)格比最優(yōu)的原則選用外加劑產(chǎn)品, 并通過招投標(biāo)確定一種為使用產(chǎn)品, 一種為備用產(chǎn)品。

2．5　溶液配制

　　可溶解的外加劑應(yīng)提前1 d 配制成均勻一致的溶液(特殊外加劑允許以粉劑摻入, 但應(yīng)適當(dāng)延長攪拌時(shí)間) , 通過攪拌機(jī)(樓) 的計(jì)量裝置摻入水泥混凝土中。不同劑種的外加劑復(fù)合使用時(shí), 應(yīng)檢驗(yàn)其可共溶性及其對水泥混凝土性能的影響, 滿足要求后, 方可使用。

2．6　取樣及質(zhì)檢

　　(1) 批量和取樣要求: 運(yùn)到工地的外加劑產(chǎn)品,每20 t 為一批, 總量不足20 t 亦為一批; 每一批應(yīng)于16 個(gè)不同點(diǎn)取樣, 每點(diǎn)取樣250 g, 共4 000 g。將試樣充分混合均勻, 用4 分法分為4 等份, 其中一份做試驗(yàn)檢驗(yàn); 一份密封保存3 年, 以備有疑問時(shí), 交國家規(guī)定的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)檢或仲裁。

　　(2) 全面質(zhì)量和性能檢驗(yàn): 全面性能檢驗(yàn)的試驗(yàn)項(xiàng)目及所需數(shù)量見表3 的規(guī)定, 試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合該種外加劑的性能要求, 達(dá)到外加劑一等品質(zhì)量指標(biāo)。使用外加劑的水泥混凝土路面、貧水泥混凝土基層每單位工程(5～ 10 km ) 或每標(biāo)段, 使用外加劑的特大、大、中型橋梁、互通立交和隧道工程每一分項(xiàng)工程, 使用外加劑的每一處大、中型水泥混凝土擋土墻, 使用外加劑的每座小橋涵、通道, 均不得少于一次全面質(zhì)量和性能檢驗(yàn)。

2．7　施工過程中的質(zhì)量檢驗(yàn)

　　(1) 入庫檢驗(yàn): 同廠家同品種批量5 t 或一車為

　　注: (1) 試驗(yàn)時(shí), 檢驗(yàn)一種外加劑的2 批水泥混凝土應(yīng)在同一天內(nèi)完成; (2) 試驗(yàn)齡期參照指南中表41112 試驗(yàn)項(xiàng)目欄; (3) 抗凍等級欄中(6塊) 僅用于檢驗(yàn)防凍劑, 抗壓強(qiáng)度比欄中(9 塊) 僅用于防凍劑。一批; 應(yīng)檢驗(yàn)項(xiàng)目包括粉狀外加劑的細(xì)度和含水量、液體外加劑的密度和pH 值, 外觀檢驗(yàn)包括色澤均勻性、有無沉淀、表面結(jié)皮或內(nèi)部結(jié)塊; 并應(yīng)有外加劑質(zhì)量一等品檢驗(yàn)合格證書、廠家和生產(chǎn)日期等。外加劑滿足要求后方可入庫。

　　(2) 儲存: 外加劑應(yīng)分類存放在專用倉庫或固定的場所妥善保管, 并設(shè)明顯標(biāo)志, 以便于檢查和提貨為原則。

　　(3) 施工單位自檢驗(yàn): 批量5 t 或一車為一批; 檢驗(yàn)項(xiàng)目包括粉狀外加劑不溶物含量或含水量、烘干法檢測液體外加劑含固量、外加劑加入攪拌機(jī)時(shí)溶液濃度的pH 值、水泥凈漿流動度和砂漿減水率的其中一項(xiàng)、粉狀外加劑每500 kg 一批檢驗(yàn)細(xì)度、每一桶或100 kg 液體外加劑應(yīng)使用比重計(jì)測濃度; 檢測結(jié)果應(yīng)符合廠家提供的該產(chǎn)品檢驗(yàn)合格證書中的數(shù)據(jù)。

　　(4) 監(jiān)理抽檢: 每20 t 為一批, 或水泥混凝土路面每一單位工程和其他公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)每一分項(xiàng)工程中, 應(yīng)按施工單位自檢要求頻率的25% 抽檢,并至少抽檢一次。

2．8　外加劑使用單位拒絕驗(yàn)收和退貨的依據(jù)

　　(1) 在規(guī)定的存放條件和有效期限內(nèi), 經(jīng)抽檢或復(fù)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)外加劑的性能或勻質(zhì)性指標(biāo)不滿足出廠文件要求。

　　(2) 包裝不合格, 質(zhì)量、體積差異大于2% (粉狀外加劑隨機(jī)稱取10 包, 液體外加劑隨機(jī)量取5 桶,稱、量取平均值)。

　　(3) 無出廠合格證等技術(shù)文件或文件不全, 或?qū)嵨锲焚|(zhì)與出廠文件不符。

3　常用外加劑施工應(yīng)用技術(shù)

3．1　減水劑

　　(1) 普通減水劑、高效減水劑在施工應(yīng)用之前應(yīng)檢驗(yàn)pH 值、密度(或細(xì)度)、減水率, 符合要求后才可使用。

　　(2) 外加劑的最佳摻量是獲得最好的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效果的重要因素。普通減水劑、高效減水劑最佳摻量的確定, 必須滿足工程環(huán)境條件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度、工作性、耐久性及經(jīng)濟(jì)性等性能要求, 根據(jù)供貨商提供的推薦摻量, 通過試配得到一個(gè)合理摻量。如高效減水劑摻量過大, 雖然不會引起強(qiáng)度下降, 但會造成水泥混凝土嚴(yán)重泌水、水泥漿大量流失, 導(dǎo)致密實(shí)度不足從而影響強(qiáng)度。

　　(3) 減水劑應(yīng)配制成均勻的溶液。外加劑沉淀的有害作用與外加劑摻量超大是相同的, 在實(shí)際工程中曾出現(xiàn)攪拌樓外加劑吸管直接吸取了含有高效緩凝型減水劑溶液的事故, 造成了水泥混凝土結(jié)構(gòu)3 d以上不凝結(jié)、28 d 強(qiáng)度嚴(yán)重不足的情況發(fā)生。因此,必須每天清除溶液中未能溶解的固體沉淀物。

　　(4) 根據(jù)工程的需要, 普通減水劑和高效減水劑可與其他外加劑復(fù)配使用。但是, 必須注意2 種單獨(dú)可溶解的外加劑, 可否混溶在一起不發(fā)生絮凝、沉淀、揮發(fā)等現(xiàn)象, 否則, 各自功能將削弱或抵消。所以, 不能共混的外加劑不能強(qiáng)行復(fù)配在同一溶液中使用, 如非使用不可, 應(yīng)單獨(dú)配制溶液分別加入水泥混凝土中攪拌。

　　(5) 為了解決熱天(溫度≥25℃) 施工時(shí)摻入高效減水劑水泥混凝土的坍落度損失問題, 可采取以下措施: 在高效減水劑中摻入與水泥相適應(yīng)的緩凝劑、高溫緩凝劑、保塑劑或緩凝型減水劑以減少坍落度損失, 這是應(yīng)用較廣泛、也是最有效的方法; 用攪拌車或罐車運(yùn)輸水泥混凝土?xí)r, 在澆筑現(xiàn)場可二次加入高效減水劑, 經(jīng)快速攪拌均勻后出料, 不得多加水, 并快速完成澆筑、振搗、飾面等; 使用緩凝型的高效減水劑。

　　(6) 養(yǎng)生環(huán)節(jié)是保證水泥混凝土結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生開裂和微裂縫的關(guān)鍵環(huán)節(jié), 因此, 摻普通減水劑、高效減水劑的公路工程水泥混凝土結(jié)構(gòu), 應(yīng)加強(qiáng)并盡早進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)生。不同氣溫養(yǎng)生時(shí)間應(yīng)符合表4的規(guī)定。

表4　摻普通減水劑、高效減水劑的公路工程

水泥混凝土結(jié)構(gòu)不同氣溫的養(yǎng)生天數(shù)

　　(7) 摻普通減水劑的水泥混凝土構(gòu)件不適宜用于蒸養(yǎng); 摻緩凝型減水劑的水泥混凝土構(gòu)件必須保證靜停一段時(shí)間后, 使水泥混凝土形成一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度才可蒸養(yǎng)。否則, 蒸養(yǎng)后的水泥混凝土很容易產(chǎn)生微裂縫、表面疏松、起鼓、腫脹等現(xiàn)象。摻高效減水劑的水泥混凝土可用蒸養(yǎng)養(yǎng)護(hù)。對于公路工程水泥混凝土而言, 使用溫度不大于100℃的常壓養(yǎng)護(hù)已足夠。

　　(8) 對于公路橋梁等工程的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件而言, 其設(shè)計(jì)強(qiáng)度和等級較高, 幾乎沒有不采用外加劑的, 高效減水劑使用得很普遍。由于其放張后應(yīng)力集中最大的梁端會產(chǎn)生開裂現(xiàn)象, 因此, 無論采用先張法、后張法或預(yù)應(yīng)力與非預(yù)應(yīng)力的組合結(jié)構(gòu), 其張拉、放張和孔道灌漿技術(shù)等施工細(xì)節(jié)都應(yīng)處理好; 后張法的孔道漿體灌不滿或不密實(shí)是目前造成預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)返工和浪費(fèi)最多、最大的原因。摻高效減水劑的公路工程預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在張拉、放張時(shí), 其工藝必須通過試驗(yàn)來確定。

3．2　引氣劑

　　(1) 引氣劑應(yīng)選用表面張力降低值大、水泥稀漿中起泡容量多而細(xì)密、泡沫穩(wěn)定時(shí)間長、不溶殘?jiān)俚漠a(chǎn)品。搖泡試驗(yàn)宜在水泥稀漿中進(jìn)行, 原因是在水泥稀漿中的氣泡特性與水泥混凝土中的比較相近。

　　(2) 路面、橋面引氣水泥混凝土含氣量及其允許誤差, 根據(jù)粗集料最大粒徑、有無抗凍性要求、有無抗鹽凍性要求等情況, 應(yīng)滿足表5 的推薦值。

表5　路面和橋面水泥混凝土適宜含氣量推薦值%

　　(3) 使用引氣劑可以有效提高水泥混凝土的彎拉強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度, 減少干縮和溫度收縮變形量, 改善結(jié)構(gòu)抗裂性, 同時(shí)提高了水泥混凝土的抗?jié)B性。因此規(guī)定: 淡水、海水、鹽堿水位變動區(qū), 嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)處在淡水、地下水凍區(qū)內(nèi), 地處海水、海風(fēng)環(huán)境(離海岸線10 km 范圍內(nèi))、鹽堿水水位變動區(qū), 冬季需灑除冰鹽、有高抗(鹽) 凍性要求的公路工程水泥混凝土結(jié)構(gòu), 應(yīng)在水泥混凝土中摻用引氣型復(fù)合高效減水劑。其摻量應(yīng)根據(jù)水泥混凝土的含氣量要求、通過試驗(yàn)確定, 引氣劑的摻量通過攪拌機(jī)口含氣量檢測結(jié)果反向控制。含氣量及其允許誤差, 應(yīng)滿足表6的規(guī)定。當(dāng)其有60 d 以上齡期方遭遇冰凍或鹽凍的, 在摻引氣型(高效) 減水劑的同時(shí), 宜加入符合要求的粉煤灰、硅灰、磨細(xì)礦渣和膨脹劑, 可提高水泥混凝土的密實(shí)度和抗?jié)B性。

　　(4) 針對負(fù)溫水泥混凝土施工時(shí)改善早期抗凍性措施可以從2 個(gè)方面著手: 一是加快早期水泥水化, 使水泥混凝土盡快達(dá)到早期臨界強(qiáng)度, 如可使用早強(qiáng)劑、減水劑、防凍劑; 二是摻入引氣劑, 緩解凍脹所產(chǎn)生的壓力。綜合考慮, 冬季日平均氣溫低于- 5℃或極限最低氣溫低于- 10℃地區(qū)施工的公路水泥混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件, 宜摻用引氣劑或引氣型減水劑、引氣型高效減水劑、引氣型(早強(qiáng)、防凍) 高效減水劑。其摻量應(yīng)根據(jù)水泥混凝土的含氣量要求, 通過試驗(yàn)確定。含氣量應(yīng)按表6 中抗冰凍要求的含氣量控制。

　　(5) 公路工程水泥混凝土配合比計(jì)算時(shí), 應(yīng)計(jì)入所摻引氣劑產(chǎn)生含氣量占的體積, 或考慮含氣量對容重的影響, 但水泥用量不得減少; 其砂率可比不摻引氣劑時(shí)降低2%～ 3%。

　　(6) 引氣劑的摻量與其他外加劑相比非常小, 如松香類和烷基芳烴磺酸鹽類的引氣劑摻量僅有1／10 000左右; 皂角類或甜菜堿類的引氣劑摻量也不超過013%～ 014%。因此, 引氣型外加劑應(yīng)以溶液稀釋摻入水泥混凝土中, 溶液中的水量應(yīng)從拌和水量中扣除。低溫下不易溶解的引氣劑可使用溫水充分溶解后使用。

　　(7) 引氣劑、引氣型減水劑、引氣型高效減水劑可根據(jù)公路工程要求及環(huán)境氣溫與(高溫) 緩凝劑、早強(qiáng)劑、防凍劑等復(fù)合使用, 配制溶液時(shí), 如產(chǎn)生絮凝或沉淀現(xiàn)象, 不得混溶, 應(yīng)分別配制溶液, 并分別加入攪拌機(jī)內(nèi)。

　　(8) 當(dāng)原材料、配合比、攪拌時(shí)間、運(yùn)輸距離、氣溫等條件變化時(shí), 應(yīng)微調(diào)引氣劑、引氣型減水劑、引氣型高效減水劑和引氣緩凝型高效減水劑的摻量,保證水泥混凝土結(jié)構(gòu)含氣量基本不變化。不得大幅度調(diào)整摻量, 嚴(yán)禁摻量出錯(cuò), 始終應(yīng)保持新拌水泥混凝土具備良好的施工可操作性能, 達(dá)到所要求的密實(shí)度及外觀質(zhì)量。

　　(9) 新拌水泥混凝土的含氣量, 應(yīng)在攪拌機(jī)(樓)口取樣進(jìn)行現(xiàn)場檢測, 并應(yīng)考慮在運(yùn)輸和振搗過程中的損失。對水泥混凝土路面工程應(yīng)每半天測2 次,其他公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件應(yīng)每20 m 3 檢測一次。

　　(10) 引氣水泥混凝土結(jié)構(gòu)抗凍性的評價(jià)應(yīng)采用鉆芯取一定深度的切片, 用氣孔顯微鏡測定硬化水泥混凝土的上下2 個(gè)表面的平均氣泡間距系數(shù), 其最大值不宜超過表7 給定的數(shù)值。

　　注: (1) 最大平均氣泡間距系數(shù)為鉆芯測定深度范圍內(nèi)用氣孔顯微鏡測定的上下2 個(gè)表面的平均值; (2) 現(xiàn)場取芯法測定水泥混凝土抗凍性的試驗(yàn)方法見《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F30- 2003) 附錄F。

　　(11) 摻用引氣劑、引氣型減水劑、引氣型高效減水劑和引氣緩凝型高效減水劑的水泥混凝土, 必須采用機(jī)械攪拌, 裝料量均不宜超過額定容量的85%;攪拌時(shí)間宜比普通水泥混凝土延長10～ 20 s。運(yùn)輸和澆筑時(shí)間不宜過長。采用插入式振搗時(shí), 振搗時(shí)間不宜超過20～ 30 s。對橋梁、涵洞、隧道復(fù)雜形狀或鋼筋密布的水泥混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件, 保證密實(shí)度的振搗時(shí)間可適當(dāng)延長, 但不宜超過45 s。

3．3　緩凝劑

　　(1) 熱天施工、連續(xù)澆筑、泵送等特殊機(jī)械工藝下的施工中必須使用緩凝型外加劑, 在施工前應(yīng)檢驗(yàn)與所用水泥在該氣溫下的適應(yīng)性, 優(yōu)選其適用品種。適應(yīng)性檢測方法見指南中附錄D。當(dāng)水泥品種、強(qiáng)度、等級、生產(chǎn)廠變動或水泥混凝土性能出現(xiàn)變化時(shí), 應(yīng)重新檢驗(yàn)緩凝劑對水泥的適應(yīng)性。

　　(2) 緩凝型外加劑的最佳摻量應(yīng)根據(jù)施工要求的水泥混凝土凝結(jié)時(shí)間、氣溫、強(qiáng)度等通過試驗(yàn)確定。施工中, 當(dāng)氣溫變化、運(yùn)距和運(yùn)輸時(shí)間變動時(shí), 可微調(diào)其摻量, 應(yīng)始終保持拌和物具備良好的施工可操作性, 并能達(dá)到密實(shí)度及外觀質(zhì)量要求。

　　(3) 緩凝型外加劑應(yīng)以溶液與拌和水同時(shí)摻入拌和物中, 粉劑應(yīng)提前1 d 在現(xiàn)場配好溶液, 并使其充分溶解, 攪拌均勻后使用。溶液中的緩凝型外加劑固體沉淀物, 必須每天清除一次。嚴(yán)禁使用分層或沉淀的緩凝型外加劑溶液拌制水泥混凝土。外加劑溶液中水量應(yīng)從拌和加水量中扣除。

　　(4) 緩凝劑、緩凝型減水劑可與其他外加劑如引氣劑、泵送劑、高效減水劑、防水劑等外加劑復(fù)合使用。若復(fù)配在一種溶液中, 2 種化合物在混合溶液中發(fā)生了離子交換反應(yīng), 產(chǎn)生絮凝或沉淀現(xiàn)象, 導(dǎo)致了2 種或其中一種外加劑功能削弱乃至完全失效, 此時(shí), 宜采用可混溶的外加劑品種。因條件限制, 非摻用不能混溶緩凝劑或其他外加劑不可時(shí), 應(yīng)分別配制溶液, 并分別加入攪拌機(jī)內(nèi)。

　　(5) 摻緩凝型外加劑的水泥混凝土保持在塑性的時(shí)間較長, 表面水蒸發(fā)時(shí)間較長, 當(dāng)氣候炎熱及風(fēng)力較大時(shí), 應(yīng)在觸干或變色時(shí)立即噴霧或噴灑養(yǎng)生劑保濕養(yǎng)生, 并應(yīng)在終凝以后立即開始澆水養(yǎng)生。當(dāng)氣溫較低時(shí), 在保濕養(yǎng)生的同時(shí), 應(yīng)加強(qiáng)保溫養(yǎng)生,可覆蓋深色塑料薄膜和吸熱保溫材料。不同氣溫時(shí)的養(yǎng)生天數(shù)要求應(yīng)比表4 的規(guī)定延長3～ 5 d, 氣溫在20 ℃以上時(shí)最少養(yǎng)生天數(shù)不應(yīng)少于14 d。

3．4　早強(qiáng)劑

　　(1) 公路水泥混凝土工程常用早強(qiáng)劑摻量應(yīng)符合表8 的規(guī)定。表8 中的早強(qiáng)劑為使用了多年, 并積累了一定使用經(jīng)驗(yàn)的種類, 摻量為建議摻量, 最佳摻量應(yīng)根據(jù)廠家推薦摻量并由試驗(yàn)最終確定。

　　(2) 當(dāng)摻入的早強(qiáng)劑的摻量大(達(dá)5% ) 或使用的早強(qiáng)劑的溶解度很小時(shí), 全部拌和用水都不能將其溶解, 允許使用粉劑干摻。為了保持早強(qiáng)劑粉劑在水

泥混凝土中均勻分布, 規(guī)定在早強(qiáng)劑粉劑摻入水泥混凝土干料中時(shí), 應(yīng)先與水泥、骨料干拌, 基本均勻后再加水, 并延長加水后攪拌時(shí)間20～ 30 s。

　　(3) 各類早強(qiáng)劑中的含堿量折算為(N a2O +01658K2O ) 氧化鈉當(dāng)量, 由早強(qiáng)劑帶入每m 3 水泥混凝土中的含堿量, 可參照表9 給出的常用無機(jī)鹽類早強(qiáng)劑每kg 含堿量乘以其每m 3 水泥混凝土外加劑用量(kg) 計(jì)算確定。

　　(4) 公路工程預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在使用早強(qiáng)劑時(shí), 其張拉、放張時(shí)間及程序等, 應(yīng)按同時(shí)澆筑相同水泥混凝土制作和養(yǎng)生的試件抗壓強(qiáng)度確定。

　　(5) 使用早強(qiáng)劑的水泥混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)保溫保濕養(yǎng)生, 終凝后立即澆水養(yǎng)生, 應(yīng)使用塑料薄膜覆蓋或噴灑養(yǎng)生劑, 低溫時(shí)應(yīng)使用保溫材料覆蓋。相同氣溫時(shí)的養(yǎng)生天數(shù)可比表4 規(guī)定縮短3～ 5 d; 但低溫施工時(shí), 最少養(yǎng)生天數(shù)不應(yīng)少于5 d。

　　(6) 使用早強(qiáng)劑、早強(qiáng)型減水劑和早強(qiáng)型高效減水劑, 并有飾面要求的現(xiàn)澆水泥混凝土和蒸養(yǎng)水泥混凝土構(gòu)件, 其養(yǎng)生要求應(yīng)根據(jù)外加劑、水泥品種、澆筑溫度等條件通過試驗(yàn)確定。硫酸鈉是早強(qiáng)劑的主要原料, 摻有硫酸鈉早強(qiáng)劑的水泥混凝土在蒸養(yǎng)及失水量較大時(shí), 由于溶解于水泥混凝土水中的硫酸鈉隨水分蒸發(fā)向外擴(kuò)散, 在水泥混凝土結(jié)構(gòu)表面析晶, 表面會泛白, 這層白霜會影響表面裝飾層與底層的粘結(jié)。因此, 有飾面要求和蒸養(yǎng)的水泥混凝土構(gòu)件應(yīng)注意表面覆蓋, 避免水分大量蒸發(fā), 且要限制硫酸鈉摻量在1% 以內(nèi)。

4　結(jié)語

　　通過對減水劑、引氣劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑的品種、適用范圍, 以及在施工中的應(yīng)用技術(shù)及其儲存、包裝和退貨時(shí)應(yīng)注意問題的介紹, 希望廣大從事?lián)酵饧觿┧嗷炷潦┕さ募夹g(shù)人員及實(shí)驗(yàn)檢測人員, 在施工過程中能依據(jù)指南中相關(guān)的技術(shù)要求, 盡量避免由于外加劑的使用失誤而給公路工程帶來損失,為提高公路水泥混凝土路面的建設(shè)質(zhì)量共同努力。

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　　[4]　GB 50119- 2003, 混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S ].