外加劑在水泥混凝土路面中的應(yīng)用

吳　丹/寧夏交通科學(xué)研究所

外加劑在水泥混凝土路面中的應(yīng)用

吳丹/寧夏交通科學(xué)研究所

在混凝土的發(fā)展歷史上，外加劑的應(yīng)用是一項(xiàng)重大的變革，有力地推動(dòng)了混凝土技術(shù)的發(fā)展。目前，外加劑在水泥混凝土路面的施工中，應(yīng)用十分廣泛，能夠有效提高混凝土的耐久性和質(zhì)量，對(duì)于水泥混凝土性能的改善有重要作用。外加劑的使用，促進(jìn)了施工技術(shù)的提高，使混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理。但使用不當(dāng)也會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題，需要合理使用外加劑，才能保證水泥混凝土路面的質(zhì)量。

外加劑；水泥混凝土；路面

在我國(guó)公路水泥混凝土路面建設(shè)中，外加劑的使用是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。我國(guó)公路水泥混凝土的工程量比較大，但是路面修補(bǔ)一直是一個(gè)比較難以解決的問(wèn)題。過(guò)去水泥混凝土路面工程的總體質(zhì)量不是太高，隨著車輛的增多，傳統(tǒng)的水泥混凝土配比設(shè)計(jì)，很難達(dá)到使用的要求。外加劑的使用，有效地解決了這一問(wèn)題。合理使用外加劑，能夠有效改善水泥混凝土的性能，保證公路建設(shè)的工程質(zhì)量。

一、使用混凝土外加劑的必要性

混凝土外加劑技術(shù)是近年來(lái)在我國(guó)發(fā)展較快的一項(xiàng)混凝土技術(shù)，是混凝土發(fā)展史上繼鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土后的第三次飛躍。應(yīng)用它可以改善混凝土的性能，節(jié)省水泥和能源，加快施工速度和施工質(zhì)量，改善工藝和勞動(dòng)條件，具有投資見效快，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，利用現(xiàn)有施工條件就可推廣應(yīng)用的特點(diǎn)。使用外加劑后，可取得節(jié)省水泥、節(jié)省能源、提高強(qiáng)度、縮短工期、加快模板及預(yù)制場(chǎng)地周轉(zhuǎn)、改善混凝土的性能和施工條件等多種技術(shù)。 混凝土科學(xué)技術(shù)的發(fā)展的主要方向是節(jié)能、耐久、高強(qiáng)、輕質(zhì)、快硬和高流動(dòng)性。這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，往往都與使用外加劑密切相關(guān)。

二、外加劑的類別

1.調(diào)凝劑。

調(diào)凝劑能夠調(diào)整水泥混凝土凝結(jié)時(shí)間的快慢，對(duì)其強(qiáng)度的發(fā)展，以及凝結(jié)時(shí)間有重要影響。調(diào)凝劑有許多種，速凝劑、緩凝劑，以及早強(qiáng)劑。速凝劑主要用于比較急的搶修工程中，或者噴射工程中。速凝劑能夠加速水泥混凝土的硬化凝結(jié)，保證工程的順利進(jìn)行，同時(shí)速凝劑也有較高的粘結(jié)力，速凝劑一般初凝一分鐘到五分鐘之間，終凝需要時(shí)間兩分鐘到十分鐘之間。緩凝劑主要有延遲的作用，可以降低水和水泥的反應(yīng)時(shí)間，使混凝土凝結(jié)的時(shí)間延長(zhǎng)。緩凝劑的品種有許多，可分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類，比如糖類及碳水化合物、羥基羧酸、可溶硼酸鹽和磷酸鹽等。早強(qiáng)劑也有多種品種，比如甲酸鈣、三乙醇胺、硫酸鹽系等等。早強(qiáng)劑是能加速水泥水化和硬化，促進(jìn)混凝土早起強(qiáng)度增長(zhǎng)的外加劑，可縮短混凝土養(yǎng)護(hù)齡期，加快施工進(jìn)度，提高模板和場(chǎng)地周轉(zhuǎn)率。對(duì)于提高工程的進(jìn)度，節(jié)約工程在冬季施工時(shí)的費(fèi)用有重要意義。早強(qiáng)劑主要是無(wú)機(jī)鹽類、有機(jī)物等，但現(xiàn)在越來(lái)越多的使用各種復(fù)合型早強(qiáng)劑。

2.減水劑。

減水劑能夠在保證水泥混凝土性能的基礎(chǔ)上，使用水量能夠明顯減少，從而降低施工中的水灰比，節(jié)約使用水泥。減水劑是一種表面活性的材料，能夠有效擴(kuò)散水泥顆粒，釋放出其中的游離水。減水劑能夠增加流動(dòng)性，改善水泥混凝土的和易性。減水劑的適用范圍很廣，主要應(yīng)用于市政工程建設(shè)、交通建設(shè)、水利建設(shè)、民用和工業(yè)建筑等等工程中，能夠用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土工程，以及現(xiàn)澆和預(yù)制鋼筋混凝土工程中。減水劑的品種有多種，包括糖密類、萘磺酸鹽系、木質(zhì)素系、水溶性密胺樹脂類等等。

3.引氣劑。

引氣劑的主要使用目的，是改善混凝土的和易性。引氣劑對(duì)于水泥混凝土耐久性和抗凍性的提高有重要作用，能夠有效降低拌合物的離析、泌水程度。引氣劑的使用很多，主要應(yīng)用于冬季施工的水泥混凝土、防水水泥混凝土、碾壓混凝土、預(yù)拌混凝土、抗凍融水泥混凝土、泵送水泥混凝土、輕骨料水泥混凝土中等等，并且發(fā)揮著不可或缺的作用。引氣劑的品種主要有OP乳化劑、松香皂、烷基環(huán)酸鈉等等。通常在道路建設(shè)、港工建設(shè)、海工建設(shè)，以及水工建設(shè)中，引氣劑是不可缺少的。

三、外加劑的使用注意事項(xiàng)

1.凝結(jié)時(shí)間問(wèn)題。

在水泥混凝土施工過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)時(shí)間，不符合供應(yīng)商提供的時(shí)間。主要是因?yàn)槭┕挝缓凸?yīng)商的檢測(cè)環(huán)境不一樣，檢測(cè)的方法也不一樣，混凝土配比不同以及水泥存放時(shí)間不同等因素。施工單位可以結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)供應(yīng)商提出要求，供應(yīng)商根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整，避免誤差的出現(xiàn)。

2.泌水或者結(jié)底問(wèn)題。

在施工過(guò)程中，水泥混凝土出現(xiàn)泌水或者結(jié)底的問(wèn)題，有多種原因。可能是水泥存放的時(shí)間太長(zhǎng)或者水泥受潮，可能是在施工中，混凝土的用水量過(guò)大，也可能是外加劑的減水率過(guò)高等問(wèn)題。在施工中，可以適當(dāng)調(diào)高用砂率，或者用水量，或者外加劑的用量，從而改善混凝土的和易性，防止出現(xiàn)泌水或者結(jié)底。同時(shí)及時(shí)告訴供應(yīng)商進(jìn)行調(diào)整。

3.假凝或者快凝問(wèn)題。

在施工過(guò)程中，假凝或者快凝的問(wèn)題出現(xiàn)的并不多，但也會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象，尤其是在更換水泥或者新進(jìn)水泥后。出現(xiàn)假凝或者快凝的主要原因，是水泥熟料和二水石膏磨制的問(wèn)題，如果沒(méi)有控制好溫度，就會(huì)使二水石膏受到影響，生成無(wú)水石膏或者半石膏。通常水泥在普通的檢測(cè)中是合格的，但是使用外加劑后，可能因?yàn)椴幌嗳?，出現(xiàn)快凝或者假凝，對(duì)工程的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

四、外加劑的應(yīng)用

1.調(diào)凝劑的應(yīng)用技術(shù)。

調(diào)凝劑有多種，根據(jù)具體的情況使用不同的調(diào)凝劑，使用最多的是緩凝劑。在水泥混凝土路面施工過(guò)程中，如果氣候條件比較炎熱，需要在施工中控制坍落度的損失，并盡量使水泥混凝土的凝結(jié)時(shí)間延緩一些，在水泥混凝土施工的過(guò)程中，需要用到緩凝劑。在炎熱的天氣中，溫度從二十度上升到三十度，同時(shí)水泥的水化反應(yīng)將會(huì)成倍增加。在道路建設(shè)過(guò)程中，水泥混凝土初凝的時(shí)間，不能滿足水泥混凝土路面建設(shè)的全部過(guò)程，對(duì)路面的質(zhì)量有不利影響。通過(guò)添加外加劑緩凝劑，就能夠延緩水泥混凝土的初凝時(shí)間，初凝時(shí)間推遲后，有利于工程各個(gè)工序的順利完成，保證工程的質(zhì)量。為增加水泥混凝土強(qiáng)度發(fā)展的速度，通常還會(huì)使用早強(qiáng)劑，增加水泥混凝土早期的強(qiáng)度發(fā)展。早強(qiáng)劑主要是對(duì)水泥中的硅酸二鈣，以及硅酸三鈣等產(chǎn)生作用，催化這些物質(zhì)的水化作用。在冬季施工中，通常還會(huì)使用速凝劑，促使水泥混凝土快速凝結(jié)和硬化。

2.減水劑的應(yīng)用技術(shù)。

在水泥混凝土路面的施工中，對(duì)減水劑的應(yīng)用，需要根據(jù)不同的情況，添加適當(dāng)?shù)挠昧?，必須符合工程設(shè)計(jì)的要求，在經(jīng)濟(jì)性、耐久性等方面達(dá)到要求。在使用減水劑之前，需要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)減水率、密度以及PH值等，達(dá)到工程要求后才能摻入。在供貨商推薦的使用量的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步進(jìn)行適配，滿足工程的實(shí)際需要。減水劑需要按照摻量配置成均勻的溶液。使用摻量過(guò)多，會(huì)出現(xiàn)副作用，同時(shí)其中的沉淀也有不利影響。因此，要每天清除沒(méi)有溶解的沉淀物。在水泥混凝土路面施工中，根據(jù)具體的需要，減水劑可以與其他的外加劑一起使用。使用減水劑后，要加強(qiáng)水泥混凝土的保溫保濕和養(yǎng)生，并且注意普通減水劑不能蒸養(yǎng)。如果添加了緩凝型的減水劑，需要停止一段時(shí)間，達(dá)到一定的強(qiáng)度之后，才能將水泥混凝土進(jìn)行蒸養(yǎng)。

3.引氣劑的應(yīng)用技術(shù)。

在水泥混凝土施工中摻入引氣劑，主要是提高其抗拉強(qiáng)度，以及彎拉強(qiáng)度。同時(shí)改善水泥混凝土的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其抗裂性，使水泥混凝土減少干縮，以及因?yàn)闇囟榷湛s的變形量。引氣劑的添加能夠使水泥混凝土的抗?jié)B性有效提高。在具體的施工中，引氣劑的選擇十分重要，要使用泡沫穩(wěn)定時(shí)間更長(zhǎng)，泡沫量多而細(xì)密，表面張力降低值最大，殘?jiān)容^少的用品。水泥混凝土處于負(fù)溫時(shí)，需要在早期改善抗凍性，可以使用減水劑、早強(qiáng)劑、防凍劑等，加快水泥混凝土達(dá)到早期的臨界強(qiáng)度；也可以使用引氣劑，使凍脹產(chǎn)生的壓力有所緩解。

總之，外加劑在水泥混凝土中應(yīng)用廣泛，具有很高的應(yīng)用價(jià)值，不同的外加劑有不同的應(yīng)用效果，施工單位要根據(jù)施工的情況，選擇合適的外加劑，確保水泥混凝土的質(zhì)量，促進(jìn)工程順利完成。

[1]付智 劉清泉等《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則》JTG/T F30-2014；人民交通出版社2014

[2]劉伯瑩 姚祖康等《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTG D40-2011；人民交通出版社 2011

[3]郭濤 王玲等《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》 GB/T8077-2012；中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社2012

[4]田培 王玲等《混凝土外加劑》GB8076-2008；中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社2008.