普通減水劑對硬化混凝土抗?jié)B性、耐腐蝕性和抗凍融性的影響

張忠潮 宋彭峰

【摘?要】減水劑具有改善混凝土和易性、減少單位用水量、改變混凝土的凝結(jié)時間等優(yōu)異性能。本文討論了普通減水劑對硬化混凝土抗?jié)B性、耐腐蝕性和抗凍融性的影響。

【關(guān)鍵詞】減水劑;硬化混凝土;力學(xué)性能;影響

Effect of ordinary water reducer on impermeability， corrosion resistance and freeze-thaw resistance of hardened concrete

Zhang Zhong-chao，Song Peng-feng

（Zhejiang Yixia Construction Co.， Ltd?Shengzhou?Zhejiang?312400）

【Abstract】Water reducing agents have excellent properties such as improving concrete workability， reducing unit water consumption， and changing concrete setting time. This paper discusses the effects of common water reducers on the impermeability， corrosion resistance and freeze-thaw resistance of hardened concrete.

【Key words】Water reducing agent;Hardened concrete;Mechanical properties;Influence

混凝土耐久性是指混凝土在設(shè)計使用壽命下抵抗外部和內(nèi)部不利因素的長期作用，保持其原有設(shè)計性能和使用功能的能力。

混凝土耐久性包括抗?jié)B性;耐腐蝕性，即耐侵蝕性介質(zhì)（硫酸鹽、海水、氯鹽等）的性能;抗凍融性;變形，主要是無載荷作用下的干收縮和載荷作用下的徐變;碳化及鋼筋銹蝕;堿-骨料反應(yīng)等。本文討論了普通減水劑對硬化混凝土抗?jié)B性、耐腐蝕性和抗凍融性的影響。

1. 抗?jié)B性

1.1?混凝土抗?jié)B性是指混凝土抵抗內(nèi)部和外部物質(zhì)滲透作用的能力?？?jié)B性決定了水及侵蝕性介質(zhì)能達(dá)到混凝土內(nèi)部的范圍，所以抗?jié)B性是決定混凝土耐久性的重要指標(biāo)之一。通常認(rèn)為，硬化混凝土的抗?jié)B性與其孔隙率及孔結(jié)構(gòu)有關(guān)。

1.2?理論上講，混凝土中摻入普通減水劑可減小水灰比，降低孔隙率，所以有利于提高抗?jié)B性。在保持混凝土工作性和強(qiáng)度不受影響的前提下，摻入普通減水劑以節(jié)約水泥為目的時，抗?jié)B性也可提高或至少不會產(chǎn)生不良影響。當(dāng)然，普通減水劑對混凝土抗?jié)B性的影響與很多因素有關(guān)。

（1）普通減水劑類型。

摻入低聚糖類、木素磺酸銨、木素磺酸鹽與羥基羧酸的混合物均可顯著減小混凝土早期及較長齡期的滲透系數(shù)，提高其抗?jié)B性。

（2）20水灰比。

若混凝土中沒有裂縫或連通孔道，則滲透性是水灰比的函數(shù)，且水灰比越高，滲透系數(shù)越大。例如水灰比為0.4的混凝土基本上是不可滲透的;水灰比為0.55的混凝土，若摻入普通減水劑使水灰比降到0.5，則滲透性幾乎可以減半。

2. 耐腐蝕性

（1）混凝土耐腐蝕性的直觀檢測主要是耐海水、地下水等硫酸鹽體系腐蝕的性能。海水等含硫酸鹽體系對混凝土構(gòu)件的腐蝕主要發(fā)生在表面，所以混凝土的耐腐蝕性與其抗?jié)B性、孔隙率、水泥抵抗硫酸鹽腐蝕的能力（主要取決于是鋁酸鹽含量）等有關(guān)。

（2）當(dāng)混凝土配合比一定，摻入木質(zhì)素磺酸鹽、羥基羧酸類減水劑以減水、降低水灰比為目的時，水灰比降低，水泥鋁酸鹽相與硫酸鹽之間的反應(yīng)減弱，所以摻普通減水劑混凝土的體積膨脹率比基準(zhǔn)混凝土小，抗?jié)B性提高，抗硫酸鹽穿透能力也增強(qiáng)。當(dāng)然，水泥本身耐硫酸鹽腐蝕性低的情況除外。有研究表明，水灰比從0.5降低到0.4，鋼筋混凝土封蓋的厚度可減小50%。

（3）當(dāng)水灰比一定，摻入普通減水劑以改善工作性為目的時，混凝土的水密性提高，蜂窩、孔洞等結(jié)構(gòu)缺陷減少，所以耐硫酸鹽腐蝕性增強(qiáng)。

（4）在保證工作性和強(qiáng)度不受影響的前提下，當(dāng)摻入普通減水劑以節(jié)約水泥為目的時，普通減水劑摻入對混凝土耐硫酸腐蝕性的影響需預(yù)先測定。

（5）此外，鑒于含氯化鈣的外加劑、甲酸鈣對混凝土耐腐蝕性的負(fù)面影響，在耐硫酸鹽腐蝕性要求高的混凝土中，應(yīng)避免摻人促凝減水劑。

3. 抗凍融性

抗凍融性是指混凝土抵御凍融循環(huán)破壞的能力，或者混凝土在飽水狀態(tài)下經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用后保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。

混凝土經(jīng)凍融循環(huán)后，可能產(chǎn)生表面剝落、開裂甚至裂散，而且凍融循環(huán)引起的混凝土表面裂縫除影響其外觀外，還會增加水分和空氣滲透進(jìn)入混凝土內(nèi)部的幾率，進(jìn)而導(dǎo)致鋼筋銹蝕。所以抗凍融性是評價嚴(yán)寒地區(qū)混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要指標(biāo)之一。

3.1?凍融破壞機(jī)理

關(guān)于混凝土的凍融循環(huán)破壞機(jī)理，學(xué)者們曾提出了靜水壓假說、滲透壓假說等。但是由于混凝土結(jié)構(gòu)凍融破壞的復(fù)雜性，至今還沒有一種完全公認(rèn)的、全面反映混凝土凍融破壞的機(jī)理。一般認(rèn)為，在結(jié)冰溫度以下，處于飽水狀態(tài)下的混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔水結(jié)冰產(chǎn)生體積膨脹，另一方面，毛細(xì)孔水結(jié)冰時，凝膠孔水處于過冷狀態(tài)，過冷水的蒸汽壓高于同溫度下冰的蒸汽壓，促使凝膠孔水向毛細(xì)孔中冰的界面滲透遷移。結(jié)冰水產(chǎn)生的體積膨脹及過冷水發(fā)生遷移都將產(chǎn)生很大的壓力，使得混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損，在多次凍融循環(huán)后，損傷逐步加劇，最終導(dǎo)致混凝土表面剝落、開裂甚至裂散。通常情況下，剝落發(fā)生在混凝土表層2～3cm范圍內(nèi)?；炷灵_裂后，裂縫形成與骨料性質(zhì)有關(guān)。

3.2?抗凍融性檢測方法。

抗凍融性按國標(biāo)GBJ82-85《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》中所規(guī)定方法測定。測試試件為28d齡期的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件。測定方法有快速法和慢速法，其中：

（1）慢凍法適用于以立方體混凝土試件所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)為指標(biāo)的抗凍等級。試件尺寸依據(jù)混凝土中骨料的最大粒徑選擇。

（2）快凍法適用于在水中經(jīng)快速凍融來測定混凝土的抗凍性能，性能指標(biāo)用100mm ×100mm×400mm的棱柱體試件能經(jīng)受快速凍融循環(huán)的次數(shù)或耐久性系數(shù)來表示。

（3）比較而言，快速法凍融循環(huán)試驗(yàn)時間短，所以應(yīng)用較廣。

3.3?抗凍融性影響因素

混凝土的抗凍融性與其水灰比、含氣量、孔隙分布、水泥漿和骨料的飽和度等有關(guān)。

3.3.1?普通減水劑。

（1）當(dāng)混凝土中摻入普通減水劑以減水、減小水灰比為目的時，水灰比降低使得混凝土結(jié)構(gòu)中可凍結(jié)的游離水減少，從而有利于提高抗凍融性。有研究表明，80%的摻普通減水劑混凝土試件的抗凍融性比基準(zhǔn)混凝土試件平均提高39%。

（2）當(dāng)混凝土丁作性和強(qiáng)度一定，摻入普通減水劑以節(jié)約水泥為目的時，摻普通減水劑混凝土的抗凍融性也比基準(zhǔn)混凝土提高，其原因可能是混凝土中容易受凍害影響的水泥基體減少。

（3）此外，混凝土中骨料含量增大，一定程度上更有利于壓力分散，從而有利于抗凍融性提高。

3.3.2?引氣減水劑。

（1）摻用普通減水劑雖然可以提高混凝土的抗凍融性，但仍不能滿足混凝土對抗凍融性的要求。而摻用兼有減水和引氣功能的引氣減水劑，由于其引氣作用，混凝土中引入一定量的獨(dú)立微小氣泡，可緩解結(jié)冰和過冷水遷移所產(chǎn)生的膨脹壓力集中，所以有利于提高其耐久性。

（2）當(dāng)然，也有文獻(xiàn)報道摻引氣減水劑混凝土的耐久性降低，其原因可能是含氣量不足或孔隙分布不均勻。這也表明與摻用引氣減水劑相比，普通減水劑和引氣劑分別摻入更有利于保證混凝土體系充足的含氣量和均勻合理的孔隙分布。

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