利用外加劑, 提高混凝土質(zhì)量

摘要：本文談及外加劑應(yīng)用的一些經(jīng)驗，論述了減水劑對提高混凝土質(zhì)量的重要作用，為了進一步提高建筑質(zhì)量，建議有條件的建筑施工企業(yè)盡可能推廣使用混凝土外加劑，以利改善混凝土性能，提高混凝土質(zhì)量，節(jié)約水泥，提高經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：混凝土；減水劑；混凝土質(zhì)量；混凝土性能

1 前言

　　進入高科技時代，人們更關(guān)心混凝土的耐久性。國外已提出，應(yīng)根據(jù)耐久性要求設(shè)計混凝土配合比。耐久性優(yōu)良的混凝土，其強度、密實度、抗?jié)B性、抗裂性、抗凍性、抗碳化及抗腐蝕諸多性能都得到提高。這諸多性能中，提高混凝土密實度至關(guān)重要。密實度高，混凝土內(nèi)部空隙、孔隙、缺陷都大大減少，從而使其他性能得以提高。

　　要提高密實度，就必須減少混凝土單位用水量，但又必須保證混凝土有良好的和易性，以滿足施工需要。如果沒有減水劑，就難以實現(xiàn)。

　　與發(fā)達國家相比，我國摻外加劑混凝土的比例還比較低。隨著預拌混凝土的推廣，這種比例逐漸在增加。但我國幅員遼闊，不少地方使用的混凝土仍為現(xiàn)場攪拌，并且不少現(xiàn)場攪拌的混凝土未摻外加劑，混凝土質(zhì)量難以提高。建議從提高施工隊伍素質(zhì)、提高施工水平入手，大力推廣使用減水劑、外加劑，提高混凝土質(zhì)量，以促進建筑質(zhì)量的進一步提高。

2 木鈣仍為現(xiàn)場攪拌混凝土較適用的外加劑

　　筆者89～90 年參加了青島流亭立交橋建設(shè)，負責混凝土技術(shù)。青島流亭立交橋是當時我國公路交通最大的一座三層互通式立交橋，位于濟青(濟南- 青島)、煙青(煙臺- 青島)兩大公路干線的交匯點，是青島市陸上的交通咽喉?；炷量偭?3000m3。工程開始時，有小部分混凝土沒有摻用外加劑，我們立即覺得混凝土質(zhì)量不理想，不能滿足如此大工程、重要工程對混凝土質(zhì)量的要求。存在的主要問題是，混凝土離析、泌水較嚴重，和易性不良，混凝土富余強度不易達到要求，強度離散性較大等。通過混凝土質(zhì)量現(xiàn)場分析會，就必須摻用外加劑。經(jīng)過多種外加劑的反復試驗，我們選擇了吉林開山屯生產(chǎn)的木鈣減水劑。在此后施工中，有58500m3 混凝土使用了外加劑，占混凝土總量的92.9%。摻用木鈣減水劑后，不但混凝土質(zhì)量大大提高，滿足了工程需要，而且取得了良好的經(jīng)濟效益。其好處至少有以下幾點：

　?、糯蟠筇岣呋炷涟韬衔锖鸵仔?，滿足了灌樁和泵送施工的要求。未摻木鈣前，混凝土用水量大，180～200mm 坍落度時，離散、泌水嚴重。灌注混凝土樁，拌合物在下料溜槽出現(xiàn)漿石分離，下料導管經(jīng)常發(fā)生堵塞，灌注很不順暢，泵送時也常有塞管現(xiàn)象。摻木鈣后，減少了用水量，混凝土和易性大大改善，粘聚性、保水性良好，拌合物質(zhì)量大大提高，完全滿足灌注樁和泵送施工對混凝土拌合物和易性的要求。大坍落度情況下，摻木鈣混凝土的對比試驗結(jié)果見表1。

　?、铺岣吡嘶炷翉姸龋岣吡藦姸缺ＷC率。從表1 看出，摻用水泥重量0.25%的木鈣，在坍落度相同的情況下，混凝土強度提高了18.9%，水泥用量減少31kg/m3，混凝土各齡期強度皆不降低，28d 強度還提高了5.3%。

　　再分析表2 試驗結(jié)果?，F(xiàn)場攪拌較高等級(C40)混凝土，不摻木鈣，28d 強度為44.4MPa。根據(jù)配合比設(shè)計規(guī)程，混凝土配制強度公式：

Fcu,o=Fcu,k+1.645δ

　　以此強度的標準差δ=2.7MPa，達到目前電腦配料攪拌站的生產(chǎn)質(zhì)量控制水平，這在現(xiàn)場攪拌是難以穩(wěn)定達到的。換言之，如果采用這個配比，當強度向下波動時，可能會出現(xiàn)較多強度達不到等級設(shè)計值的混凝土，強度保證率將難于實現(xiàn)，亦即難于保證混凝土的整體質(zhì)量。

　　一般來說，現(xiàn)場攪拌混凝土，其生產(chǎn)條件不及攪拌站，強度波動比攪拌站大，故強度標準偏差取值宜大些。對C40 混凝土的配制強度為49.9MPa。從表2 看出，同一配合比，摻木鈣后，維持坍落度不變，每立方米混凝土

　　用水量減少了25kg，混凝土28d 強度提高至49.8MPa，滿足了現(xiàn)場攪拌對配制強度的要求。

　　后來的生產(chǎn)實踐也證明，這種分析結(jié)果及采取的措施是對的。工程竣工后的強度統(tǒng)計表明，各級別混凝土的強度保證率都大于95%，強度合格率全部為100%。由于采用了外加劑，有力地保證了混凝土質(zhì)量。

　?、翘岣吡私?jīng)濟效益。由于摻用了木鈣，工程累計節(jié)約水泥1813 噸，平均每1 噸木鈣節(jié)約用水泥35 噸，如果用現(xiàn)在的材料價格計算，扣除木鈣的成本后，直接經(jīng)濟效益達34 萬元。

　?、忍岣吡嘶炷翉姸?，提高了強度保證率。摻用木鈣后，混凝土用水量減少了8.2%～11.2%,每立方米混凝土重量增加35-48kg，混凝土的密實度提高1.5%～2.1%。木鈣略有引氣性。摻木鈣混凝土的含氣量為3%～4%，比普通混凝土高2%～3%。密實度和含氣量的增加，使混凝土的抗?jié)B、抗凍、抗碳化等多種性能都得到明顯提高，從而提高了混凝土的耐久性。

　　摻用木鈣后，混凝土凝結(jié)時間延緩2～4 小時，水泥水化熱峰值降低，峰值出現(xiàn)時間延遲2～7 小時。這些特性，都十分有利于大體積混凝土的施工，有利于硬化混凝土質(zhì)量的提高。

　　使用木鈣，要嚴格控制摻量。一般情況下，摻量不宜超過膠結(jié)材料重量的0.25%。摻量過高，緩凝時間過長，強度降低。另外，當水泥自身緩凝成分為硬石膏或化工石膏時，不宜摻用木鈣，以免發(fā)生速凝現(xiàn)象。

　　木鈣貨源廣、價格低、摻量少，現(xiàn)場摻用方便，混凝土綜合性能提高明顯，經(jīng)濟效益好。雖然多種外加劑都適合現(xiàn)場攪拌使用，但如果混凝土強度級別不是很高，從上述多方面綜合考慮，我們認為木鈣仍是現(xiàn)場攪拌較適合的外加劑。

3 混凝土質(zhì)量隨外加劑質(zhì)量提高而提高

　　外加劑的作用是提高混凝土質(zhì)量。自然地，混凝土質(zhì)量隨外加劑質(zhì)量的提高而提高，從而滿足各種工程對混凝土質(zhì)量的不同要求。

　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各地紛紛建立了攪拌站。由于設(shè)備先進，生產(chǎn)能力強，攪拌站面對的一般是當?shù)氐闹匾こ毯痛笮凸こ?，對混凝土質(zhì)量要求高，強度級別高。攪拌站與施工現(xiàn)場有一定距離，從攪拌機卸料至搗制完畢，有一段運輸(有時還遇到塞車或處理機械故障等)時間間隔，因此，混凝土拌合物必須有較好的坍落度保留值，在1～3 小時內(nèi)保持可泵性，以滿足工程實際的需要。木鈣屬普通減水劑，減水率10%左右，不能滿足上述要求。緩凝高效減水劑則能較好地解決了這些問題(表3、表4)。它一般由多組分組成，木鈣為其中的緩凝成分。按高效減水主要成分劃分，目前主要有荼系減水劑和密胺類減水劑。在我國，荼系減水劑應(yīng)用最多。緩凝高效減水劑的減水率一般為12%～25%，下限適合中低強度的混凝土，上限適合配制高強度混凝土(表3、表4、表5)。

　　與普通減水劑相比，采用緩凝高效減水劑后，混凝土拌合物和硬化混凝土的性能都得到進一步提高，具體表現(xiàn)在：

　?、呕炷翜p水率比普通減水劑可提高5%～15%，混凝土密實度可提高1.0%～2.5%。

　?、圃谟盟肯嗤那闆r下，可獲得比普通減水劑高得多的坍落度，并有較好的坍落度保留值，從而在一定時間內(nèi)滿足了泵送施工對混凝土和易性的要求(表3、表4)。

　?、怯休^高的早期強度。在粉煤灰摻量較大的情況下，緩凝型普通減水劑(如木鈣、糖鈣、亞硫酸鹽紙漿廢

液等)對混凝土早期強度有較大影響，而調(diào)配適當?shù)木從咝蜏p水劑則能保持較高的早期強度。這對提高施工速度，縮短工期，降低工程造價，無疑是重要的。同時，在材料相同的情況下，較高的早期強度有利于提高混凝土早期的抗裂性能。

　?、仍谂浜媳冗m當，混凝土生產(chǎn)、施工、保養(yǎng)等一系列環(huán)節(jié)得到較好協(xié)調(diào)的情況下，混凝土抗?jié)B透能力大大增強，一般可達S20 以上。密實度和抗?jié)B透性能的提高，同時也提高了混凝土的抗裂、抗碳化和抗腐蝕等綜合性能，提高了混凝土的耐久性。

4 高效外加劑使混凝土性能進一步得到提高

　　環(huán)境污染問題，如得不到治理，必將危及人類生存。水泥生產(chǎn)不但是耗能大戶，也是環(huán)境污染大戶。吳中偉院士倡導的高性能綠色混凝土，為減輕水泥行業(yè)污染，實現(xiàn)水泥和混凝土的可持續(xù)發(fā)展，指明了前進的方向。盡可能地少用水泥熟料，盡可能多用以工業(yè)廢渣為主的細摻合物，是吳中偉院士高性能綠色混凝土的主要思路。

　　在水泥用量低，摻合材料用量高的情況下，必須盡可能地減少混凝土用水量，才能保證混凝土的強度。用水量的再度降低，意味著混凝土質(zhì)量的再度提高。根據(jù)清華大學覃維祖教授的試驗，水泥用量50kg，粉煤灰200kg，水膠比0.30～0.38，所配制的混凝土抗壓強度3d 為30MPa，28d 為50MPa，1 年為80MPa。這種混凝土的單位用水量為105～133kg。如此低的用水量，而又要滿足施工必要的和易性，特別是要維持一定時間內(nèi)的坍落度，沒有高效減水劑是辦不到的。

　　筆者認為，這種高效能減水劑應(yīng)具備三個條件：

　?、鸥邷p水率，其減水率應(yīng)≥30%

　　⑵有良好的保證坍落度在一定時間內(nèi)滿足施工要求的能力；

　　⑶價格不是太高，用戶能普遍接受。

　　現(xiàn)在已有減水率為25%～35%的高效減水劑。相對于己普遍使用的高效減水劑而言，其質(zhì)量無疑又上了一個臺階。但只有同時實現(xiàn)上述三個條件，吳中偉院士倡導的高性能綠色混凝土才能在工程中得到廣泛應(yīng)用。

5 結(jié)論

　?、艙接脺p水劑可大大減少混凝土用水量，大幅度提高混凝土拌合物和硬化混凝土質(zhì)量，從而使整個建筑質(zhì)量都得到提高。因此，建議建筑施工企業(yè)盡可能推廣使用混凝土外加劑，以改善混凝土性能，提高混凝土質(zhì)量，節(jié)約水泥，提高經(jīng)濟效益。

　?、颇锯}貨源廣，價格低，摻用方便，經(jīng)濟效益好，仍是現(xiàn)場攪拌混凝土較適用的外加劑。對攪拌站而言，則宜采用高效減水劑。

　?、峭饧觿┦够炷良夹g(shù)出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，混凝土質(zhì)量隨外加劑質(zhì)量的提高而提高。外加劑技術(shù)與混凝土技術(shù)是相輔相成、相互促進、共同發(fā)展的。隨著新一代高效減水劑的出現(xiàn)，混凝土技術(shù)性能將全面得到提高。

　　⑷使用外加劑要根據(jù)具體條件和要求使用。外加劑種類和摻量的選擇是一個綜合的過程。任何一種外加劑都有其局限性，選用外加劑時，必須依據(jù)技術(shù)性能、經(jīng)濟效果、施工條件和施工工藝綜合考慮。使用不當，不但影響效果，還會造成工程質(zhì)量缺陷，特別是在現(xiàn)場使用，要特別注意嚴格控制最佳摻量(摻量過多會影響砼早期凝結(jié)時間,摻量少達不到效果)。必須要堅持科學態(tài)度，做到先試驗后使用，才能保證工程質(zhì)量，保證效益。

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