外加劑對(duì)低溫條件下混凝土吸水性和開口孔隙率的影響

摘 要：文章針對(duì)冬季施工的特點(diǎn)，研究了外加劑對(duì)低溫條件下混凝土吸水性和開孔孔隙率的影響，結(jié)果表明當(dāng)摻有低溫早強(qiáng)劑、高效引氣減水劑、防凍劑及粉煤灰的混凝土的可以降低其吸水性和開口孔隙率，其中低溫早強(qiáng)劑摻量4%，高效減水劑摻量1%，粉煤灰摻量15%效果最佳。

關(guān)鍵詞：外加劑；混凝土；吸水性

隨著我國(guó)工程建設(shè)規(guī)模日益增大，冬期施工建筑面積所占比重也越來越大。低溫條件下混凝土的冬季施工問題已經(jīng)成為三北地區(qū)工程界極為關(guān)注的問題。

混凝土工程的冬季施工和常溫施工不同，從整個(gè)施工過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，都要采取相應(yīng)的保濕、防風(fēng)、防失水等措施，盡量給混凝土創(chuàng)造正溫養(yǎng)護(hù)環(huán)境，使混凝土不斷凝結(jié)、硬化、增長(zhǎng)強(qiáng)度。在技術(shù)上采取的措施，主要是防止在低溫條件下混凝土早期受凍。

冬季施工方法的合理選擇，對(duì)保證結(jié)構(gòu)安全、滿足施工進(jìn)度要求、降低成本起著決定性的作用。具有防凍作用的外加劑在我國(guó)建筑工程上被大量的采用，成為冬季施工中必不可少的材料。

近年來隨著人們對(duì)混凝土耐久性關(guān)注程度與日俱增，亞硝酸鈉和亞硝酸鉀由于堿活性問題于80年代后限制使用，90年代以后，尿素的問題也逐漸暴露，于2000年在北京首次被禁用。

本文在不改變現(xiàn)有的原材料及工藝的前提下，區(qū)別于傳統(tǒng)的摻入防凍劑的施工方法，研究采用低溫早強(qiáng)劑與高效引氣減水劑復(fù)合使用輔以礦物摻合料等因素對(duì)低溫條件下混凝土吸水性的影響，以達(dá)到提高低溫混凝土耐久性。

1 試驗(yàn)原材料

1.1 水泥

采用的是沈陽市山水工源水泥廠生產(chǎn)的P.O42.5R級(jí)普通硅酸鹽水泥。

1.2 骨料

采用粗骨料是石灰?guī)r碎石，半徑為5～20mm，連續(xù)顆粒級(jí)配。細(xì)骨料為河砂，屬中砂，細(xì)度模數(shù)約為2.65，級(jí)配良好，屬Ⅱ區(qū)。

1.3 拌合水

采用普通自來水。

1.4 粉煤灰

采用遼陽I級(jí)粉煤灰。

1.5 外加劑

1.5.1 低溫早強(qiáng)劑。采用低溫早強(qiáng)劑對(duì)鋼筋無銹蝕作用，推薦摻量為膠凝材料用量的2～4%。

1.5.2 高效引氣減水劑。采用的是遼寧北四達(dá)新材料有限公司提供的萘系減水劑，推薦摻量為膠凝材料用量的0.6～1.0%。

2 試驗(yàn)方法

2.1 混凝土組成情況

表1 混凝土組成情況

編號(hào) 低溫早強(qiáng)劑（%） 高效引氣減水劑（%） 防凍劑（%） 粉煤灰（%）

A / / / /

B / 0.6 0.2 15

C 4 1.0 / 15

D 2 0.6 / 15

E 4 0.6 / 15

2.2 試驗(yàn)方法

將試樣置于不超過110℃的烘箱中，烘干至恒重，在放到干燥器中冷卻到室溫。從干燥器中取出試件，稱其質(zhì)量m（g）；將試樣放在盆中，并在盆中放些墊條。加水至試樣高度的1/3處，過24h后，再加水至高度的2/3處，再過24h加滿水，并放置24h。取出試樣，稱其質(zhì)量m1。試樣結(jié)果計(jì)算及確定：

W質(zhì)=（m1-m）/m×100% W體=（m1-m）/V0×100% Pk=W質(zhì)×ρ0干

式中 W質(zhì)—質(zhì)量吸水率，%；W體—體積吸水率（用于高度多孔材料），%；m—試樣干燥質(zhì)量，g；m1—試樣吸水飽和質(zhì)量，g；Pk—開口孔隙率，%。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 外加劑對(duì)低溫條件下混凝土吸水性的影響

通過改變外加劑的用量測(cè)得外加劑對(duì)低溫條件下混凝土吸水率試驗(yàn)結(jié)果見表2及表3。

表2 低溫條件下（-5℃）混凝土吸水率試驗(yàn)結(jié)果

A B C D E

7d（%） 7.1 6.5 5.7 6.4 6.2

28d（%） 4.1 3.9 3.7 3.6 3.5

3.2 外加劑對(duì)低溫條件下混凝土開口孔隙率的影響

通過改變外加劑的用量測(cè)得外加劑對(duì)低溫條件下混凝土開口孔隙率試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 低溫條件下（-5℃）混凝土的開口孔隙率

A （%） B （%） C （%） D（%） E（%）

7d 17.5 15.6 14.3 16.6 15.7

28d 9.8 8.2 7.5 9.1 8.8

通過表2和表3可以看出，加入低溫早強(qiáng)劑、高效引氣減水劑、防凍劑和粉煤灰的混凝土的吸水率和開口孔隙率低于空白混凝土，其中當(dāng)?shù)蜏卦鐝?qiáng)劑摻入量增加時(shí)混凝土的吸水率和開口孔隙率均有所降低，其中低溫早強(qiáng)劑摻量4%，高效減水劑摻量1%，粉煤灰摻量15%效果最佳。

這是因?yàn)樵诨炷林?，?xì)孔存在于水化硅酸鈣凝膠（C-S-H）內(nèi)，水泥水化程度對(duì)混凝土的強(qiáng)度與密實(shí)度有決定性作用，凝膠數(shù)量多時(shí)，強(qiáng)度和密實(shí)度就高，存在于凝膠中的凝膠孔也多，摻量適宜外加劑和摻合料時(shí)，由于其密實(shí)填充效應(yīng)，改善混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，隔斷大孔通道，細(xì)化孔徑，減少可凍水量，使混凝土強(qiáng)度在低溫下持續(xù)發(fā)展。低溫早強(qiáng)劑可以促進(jìn)水泥水化生成物的活性改善孔結(jié)構(gòu)使混凝土增加早期強(qiáng)度增加。高效引氣減水劑使混凝土中引入微小氣泡能緩沖因水的凍結(jié)而產(chǎn)生的膨脹壓力，減少冰凍破壞。

4 結(jié)論

摻入低溫早強(qiáng)劑、高效引氣減水劑、防凍劑和粉煤灰的混凝土的吸水率和開口孔隙率低于空白混凝土，其中低溫早強(qiáng)劑摻量4%，高效減水劑摻量1%，粉煤灰摻量15%效果最佳。

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作者簡(jiǎn)介：田悅（1982- ），女，遼寧錦州人，大連理工大學(xué)博士在讀。