浅谈混凝土外加剂的应用与作用
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浅谈混凝土外加剂的应用与作用
叔 瑞
辽宁省高速公路管理局康平管理处,辽宁 沈阳 110500
摘要:本文仅对混凝土外加剂及分类在施工中的作用以及减水剂作用机理做初步探讨。 关键词:混凝土;外加剂;强度 中图分类号:TU528.042 文献标识码:A 文章编号:1671-5810(2015)49-0221-02
前言
混凝土外加剂的应用虽仅半个世纪,单近20年发展迅速,国内国外越来越多混凝土工程采用外加剂技术,特别是现代施工技术对混凝土满足施工工作性与工程耐久性要求,使外加剂对混凝土结构工程无论从施工还是从使用,已经成为不可缺少的第五种材料组分。它即是混凝土材料又是混凝土工程的一次重大技术推进,这是因为外加剂能够全面改善混凝土性能,包括施工工作性,强度与工程耐久性,提高混凝土质量。
1 外加剂的功能
1.1 混凝土施工工作性的改善
混凝土施工工作性的改善,主要是指外加剂能够提高混凝土拌合物施工流动性,增强保水黏聚性,调节凝结时间,这对现代高层建筑,大体量商品混凝土泵送施工尤为重要,混凝土的大流动性是长距离高泵送的必要条件,满足大流动性流态混凝土施工,泵送要求不能依赖水灰比的增大,主要依靠减水泵送剂的减水作用;混凝土流动性加大,保水黏聚性增强,施工浇注混凝土自流作用加大,提高了振捣有效性,施工中不易产生泌水离析,有利于混凝土密实度增加核质量的提高。对于超长超宽超厚大体积混凝土,当搅拌站距施工现场较远,又处于气温较高季节施工,为了保证混凝土浇筑接槎不超过初凝时间,往往需要外加剂的缓凝作用,延长凝结时间。
1.2 混凝土强度的提高 混凝土强度的提高:主要为了加快施工进度,缩短工期,提高模板周转率,降低施工费用。对气温降低时的多层高层建筑施工,往往采用早强型外加剂,提高混凝土的早期强度;配制C60~C80高强混凝土,除应提高砂、石骨料质量,提高水泥强度等级及用量外,采用高效能减水剂降低水灰比是重要条件,高效减水剂不仅提高混凝土的早期强度,也能大幅度提高28天强度。
1.3 混凝土耐久性的增强
混凝土耐久性的增强:主要是指外加剂的减水、防水、抗冻增强作用,改善了混凝土拌合物性能,降低了水灰比,改善孔隙结构,减少孔隙,增加密实度,减少了收缩变形,避免或减水了混凝土开裂,提高了混凝土防水抗渗能力,使环境中有害介质不易渗透侵入,减小了钢筋腐蚀,混凝土的碳化和冻融破坏。
2 根据作用功能予以分类 2.1 减水剂等的作用功能
在保持混凝土拌合物流动性不变情况下,能降低单位用水量,起到减水作用的外加剂。由于减水剂的减水作用,在保持混凝土拌合物水灰比和单位用水量不变的情况下,能提高流动性,并改善保水黏聚性。减水剂根据减水程度不同分为普通减水剂与高效减水剂,国家现行标准《混凝土外加剂》规定,减水率小于10%的称为普通减水剂,大于等于10%的称为高效减水剂。减水剂包括普通减水剂,高效减水剂,早强减水剂,缓凝减水剂,缓凝高效减水剂,引气减水剂。
(1)调节混凝土凝结硬化速度的外加剂;包括早强剂,缓凝剂,速凝剂。
(2)调节混凝土空气含量的外加剂;包括引气剂,加气剂,泡沫剂。
(3)改善提高混凝土某种特定性能的外加剂;包括防
水剂,防冻剂,膨胀剂,在实际工程应用中,减水剂最为普遍,对全面改善与提高混凝土性能起到了重要作用。为了便于施工,满足全面改善混凝土性能需要,避免多种外加剂复合使用,高效能,多功能,复合型液体外加剂是发展方向,一般情况下多功能复合型外加剂,减水组分是不可缺少的。
3 减水剂
3.1 减水剂的作用
水既是混凝土结构形成作为材料因素的必要条件,又是影响工程耐久的防范因素。只有水在混凝土拌合物中与水泥发生水化反应,才能使混凝土凝结硬化形成强度,使混凝土结构具有承载受力条件;同时水也起到使混凝土拌合物具有一定的和易性,便于施工成型浇筑振捣;但拌合水的用量须加以控制,水灰比过大,单位用水量过多,反而会降低应达到的强度。混凝土浇筑成型后的凝结硬化阶段,拌合水除部分参加水化反应外,其余的游离水在气候干燥时容易蒸发损失,水灰比越大,单位用水量越多,蒸发失水就越多,其形成的孔隙与收缩变形就越大。当环境湿度增大时,蒸发失水的毛隙孔又要通过温湿平衡交换重新吸收环境中的水而带入有害介质,水的蒸发与吸收反复循环,使混凝土中有害介质不断积累增多,而对钢筋与混凝土造成侵蚀作用,尤其是对处于水位变化段与海边潮湿工作环境的混凝土结构侵蚀更为严重。如果拌制混凝土时用水量在保证水化反应与施工和易性前提下尽量减少,混凝土的蒸发失水大大减少,蒸发失水的毛隙孔大大减水,混凝土内干湿交换的蒸发失水与干燥吸水循环就会大大减弱,减水剂的减水作用正式可以满足工程这一要求,而对工程耐久性提高,混凝土掺入减水剂可取得如下技术经济效果:
在用水量不变时,塌落度可增大10~20cm 。
保持和易性不变,可减水10%~~25%,混凝土强度提高15%~~25%特别时早期强度提高更为显著。
保持混凝土强度不变时,可节约水泥用量10%~20%。 缓凝型减水剂,可以使水泥水化放热速度减慢,水化热温度峰值出现向后推迟。
混凝土的泌水,离析现象得到很大改善。
混凝土透水性可降低40%~~80%,提高了防水抗渗、抗冻、耐化学腐蚀、防止钢筋锈蚀、预防碱骨料反应的能力。
减水率在20%~25%以上的高效能减水剂可以用于配制高强度混凝土及高性能液态混凝土。
为了满足泵送混凝土的泵送工作性要求与水灰比的限值,需要采用减水剂,特别是长距离泵送的大流态混凝土一般需减水率在20%以上的高效能减水泵送剂。
4 减水剂的作用机理
各种有机化合物减水剂多属阴离子表面活性剂,表面活性是指物质所具有的能溶于液体并从溶液中向界面富集,吸附在界面上定向排列,形成单分子吸附膜层并降低溶液表面能的性质。具有表面活性的物质称为表面活动剂,由于表面活性,使表面活性剂具有湿润、乳化、分散、起泡、润滑作用。表面活性剂分子由二部分组成,一部分是溶解于油难溶于水的,称为憎水基,另一部分是溶解于水而难溶于油的,称为亲水基,当亲水基的亲水性大于憎水基的憎水性时,这种表面活性就是亲水性的,反之为憎水性的。目前混凝土所用的有机减水剂多属亲水性表面活性剂也称为水溶性表面
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2015年49期 221