1、混凝土外加劑的分類及作用
混凝土外加劑材料的研制、生產(chǎn)及應(yīng)用,是繼鋼筋混凝土之后在混凝土工藝上的第二次突破,外加劑改善了混凝土澆筑性能,極大地提高了混凝土的產(chǎn)品質(zhì)量,降低了工程造價。
混凝土外加劑從摻入混凝土中所起到的作用可分為:改善新拌混凝土的工作性(如增加流動性,減少流動性經(jīng)時損失等) 和穩(wěn)定性(如均勻性、不離析、不泌水等) ,調(diào)節(jié)水泥的水化過程(如延緩水化放熱、早強(qiáng)、高強(qiáng)等) ,改善混凝土的孔節(jié)構(gòu)(如達(dá)到輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久等) ,提高混凝土體積穩(wěn)定性(如補(bǔ)償收縮、防滲、抗裂等)。
根據(jù)混凝土外加劑作用通常分有早強(qiáng)劑、引氣劑、減水劑、緩凝劑及其它外加劑。目前國內(nèi)研制開發(fā)的大多數(shù)為新型多功能外加劑。
美國內(nèi)務(wù)部墾務(wù)局研究成果表明,摻入外加劑的混凝土與普通混凝土相比,結(jié)構(gòu)性和耐久性大為改善,強(qiáng)度最大增長差不多達(dá)到4倍,水的滲透率可降低到忽略不計(jì)的數(shù)值,吸水率降低了95% ,抗磨和抗侵蝕性能有顯著改善,抗凍融能力大大提高,抗蒸餾水、硫酸鹽溶液的腐蝕能力顯著提高[1] (原試驗(yàn)各項(xiàng)性能比較表略)。
1996年水利部頒發(fā)的“水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”中明確表述在混凝土抗凍等級標(biāo)示中,黑龍江省的抗凍等級大部分在F150~F300 ,無抗凍要求的地區(qū),混凝土抗凍等級也不宜低于F50 ,尤其是流速較大的過冰、多沙或推移質(zhì)的過水、輸水、引水工程中必須考慮抗凍要求[2] .抗凍混凝土必須摻加引氣劑。
2、引氣劑和引氣減水劑的作用
由于混凝土拌合過程中帶入空氣,使混凝土中有1%~2%(占混凝土體積的百分比) 的空氣含量,在這種情況下,帶入的氣泡不均勻,形狀不規(guī)則,使混凝土的強(qiáng)度受到影響。如果摻入適量的引氣劑和引氣減水劑(0.002%~0.01%) ,使混凝土中的含氣量達(dá)到3%~5% ,并在硬化的混凝土中形成均勻穩(wěn)定的小氣泡,大量的小氣泡的存在對提高混凝土的抗凍性、抗?jié)B性及耐久性是十分有利的。摻入引氣劑和引氣減水劑的混凝土由于引入了大量的微小獨(dú)立的氣泡,在這些球狀氣泡的滾動作用和浮托作用下,使拌合混凝土粘度增大。使混凝土的和易性和穩(wěn)定性得到改善和提高,又由于氣泡的吸附作用,水泥漿的粘度進(jìn)一步增大,混凝土的泌水離析沉降就大大降低,增加了混凝土的抗拉強(qiáng)度。
引氣劑的減水率為7%~9%,引氣減水劑由于引氣、減水雙重作用減水率為12%~15%。由于含氣量的增加,在單位體積的混凝土中,減少了水的用量,同時也節(jié)約了其它建筑材料[3]。
由于大量微小氣泡占據(jù)混凝土中的自由空間,破壞了毛細(xì)管的連續(xù)性,這樣使混凝土的抗?jié)B性能得到改善,同時與抗?jié)B性有關(guān)的混凝土抗化學(xué)侵蝕作用和抗中性化作用也得到改善?;炷羻挝挥盟可伲炷撩軐?shí),毛管被氣泡堵塞,氣泡對水分凍結(jié)的局部壓力增大起到了緩沖作用,從而提高了混凝土的抗凍融性, (大約是普通混凝土的10~20倍) 特別是對初期的抗凍融性更佳。
3、結(jié)語
外加劑極大地改善了混凝土制作過程和混凝土成品的性能,因此在水工建筑物中,推廣使用混凝土外加劑材料,創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品尤為必要。如冬季負(fù)溫(-20℃) 環(huán)境混凝土施工,負(fù)溫(-15℃) 環(huán)境下養(yǎng)護(hù),選區(qū)用防凍系列外加劑,可以達(dá)到滿意的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。如商品混凝土夏季高溫情況下施工,混凝土水壩及溢洪道大體積混凝土施工延緩凝結(jié)時間,減少水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力,使混凝土產(chǎn)生裂縫,可選區(qū)用緩凝系列外加劑。如預(yù)制混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土可選用早強(qiáng)系列外加劑。如巖石灌漿構(gòu)造物裂縫處理可選用膨脹系列外加劑。如水塔、水池及水下建筑物可選用防水系列外加劑。如大跨度大荷載及有特殊要求的構(gòu)造物,可選用高強(qiáng)系列外加劑等等。選用外加劑材料可使混凝土成品早強(qiáng)、高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐久,同時耗能低、成本低,適于快速施工。