混凝土外加劑檢測及應(yīng)用要點研討

尤義光

（北京首鋼建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100000）

1 引言

普通混凝土一般是由水、水泥、砂、石組成，為了改善混凝土性能，常常會加入適量的外加劑。外加劑的應(yīng)用效果需要通過有效的檢測手段進(jìn)行綜合分析，在實際檢測過程中存在著一些客觀問題亟待解決，需要明確不同類型外加劑的適用范圍，為實際施工提供科學(xué)指導(dǎo)。

2 混凝土外加劑的種類和作用

混凝土外加劑是在混凝土拌制過程中摻入的能夠改善混凝土性能的材料，根據(jù)功能不同可以劃分為4 種主要類型：其一，改善混凝土拌和物流變性能的外加劑，比如，引氣劑、堿水劑、泵送劑；其二，改善混凝土硬化性能凝結(jié)時間的外加劑，比如，早強(qiáng)劑、緩凝劑、速凝劑；其三，改善混凝土耐久性的外加劑，比如，防水劑、引氣劑、阻銹劑、防凍劑；其四，改善混凝土其他性能的外加劑，比如，膨脹劑、加氣劑、著色劑。使用混凝土外加劑能夠產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益，減輕勞動強(qiáng)度，有利于開展機(jī)械化作業(yè)，對于保證混凝土工程施工質(zhì)量、安全、工期、成本等方面的目標(biāo)具有重要意義[1]。

3 混凝土外加劑檢測問題分析

3.1 檢測用水泥

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，檢測混凝土外加劑性能應(yīng)該采用專用的基準(zhǔn)水泥，有些企業(yè)認(rèn)為使用基準(zhǔn)水泥檢驗合格的外加劑在實際施工中并不好用，因此，更多傾向于使用工程水泥進(jìn)行檢驗。通過研究發(fā)現(xiàn)，使用工程水泥檢驗的抗壓強(qiáng)度比大于使用基準(zhǔn)水泥檢驗的抗壓強(qiáng)度比，在不同外加劑數(shù)量下，工程水泥檢驗出來的結(jié)果差別不大，而基準(zhǔn)水泥則可以反映外加劑質(zhì)量水平，所以，應(yīng)該嚴(yán)格遵循國家檢測標(biāo)準(zhǔn)，采用基準(zhǔn)水泥進(jìn)行外加劑質(zhì)量檢測。

3.2 含氣量

含氣量是混凝土的重要性能指標(biāo)。一定的含氣量可以提升混凝土的耐久性和和易性，混凝土經(jīng)過攪拌、運(yùn)輸、泵送、振搗后，與實驗室測試結(jié)果相比，含氣量變化比較大，而且使用基準(zhǔn)水泥測試的含氣量要高于工程水泥測試的結(jié)果，主要是由于工程水泥中混合材料比較多，會吸收一部分氣體?，F(xiàn)有的機(jī)制砂含泥量高、級配差，絕大部分不能滿足二類砂標(biāo)準(zhǔn)，在配置外加劑時，為了滿足混凝土的和易性要求，需要提高引氣劑用量，容易導(dǎo)致含氣量超標(biāo)，所以，在引氣劑量一定的情況下，如果對混凝土強(qiáng)度影響不大，可以適當(dāng)放寬含氣量指標(biāo)[2]。

3.3 檢測摻量

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，混凝土外加劑摻量需要按照廠家指定摻量，然而廠家指定摻量往往存在偏高的問題，導(dǎo)致泌水、抓底等情況出現(xiàn)，檢測出的減水率比較高，抗壓強(qiáng)度比也偏高，所以，在檢驗中可以采用折固確定摻量，高性能減水劑統(tǒng)一折固16%含量，1%摻量，其他統(tǒng)一折固8%含量，1.6%摻量。同時，在勻質(zhì)性指標(biāo)中，明確了增加含固量的要求，當(dāng)含固量滿足要求時，外加劑實際摻量和折固摻量能夠?qū)?yīng)，所以，統(tǒng)一采用折固摻量比較可靠。

3.4 相容性

水泥外加劑摻合料的相容性問題會影響混凝土性能，許多水泥成分比較復(fù)雜，而且不同廠家、不同批次的水泥也會有所差異，摻合料的品質(zhì)參差不齊，這些都會影響不同物質(zhì)間的相容性。在相關(guān)技術(shù)規(guī)程中，明確闡述了相容性檢驗方法，對砂漿配合比、水膠比、砂漿總量等方面均提出了明確要求，通過試驗表明，相容性檢驗具有一定的可靠性，可以大致反映混凝土實際狀況[3]。

4 混凝土外加劑的具體應(yīng)用研究

4.1 減水劑

混凝土減水劑是一種具有減水增強(qiáng)作用的外加劑，具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在保持坍落度不變的情況下，使用減水劑能夠減少單位混凝土用水量，降低水灰比，從而提高混凝土強(qiáng)度，改善密實度和耐久性；在保持用水量不變的情況下，使用減水劑能夠增強(qiáng)混凝土的流動性；在保持混凝土強(qiáng)度不變的情況下，使用減水劑能夠減少水泥用量，達(dá)到節(jié)省材料、降低能耗的效果。在實際施工過程中，比較常用的堿水劑品種包括普通減水劑、高性能減水劑、高效減水劑，需要根據(jù)實際情況和作業(yè)需求合理選擇。

4.1.1 普通減水劑

普通減水劑的主要成分為木質(zhì)素磺酸鹽類，比如，木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鎂、木質(zhì)素磺酸鈉，可以實現(xiàn)引氣減水緩凝的效果，通常應(yīng)用于日最低氣溫5 ℃以上的氣候條件，要求混凝土強(qiáng)度等級在C40 以下，同時，對混凝土養(yǎng)護(hù)提出了一定的要求，普通堿水劑不宜單獨(dú)應(yīng)用于蒸養(yǎng)混凝土。

4.1.2 高性能減水劑

高性能減水劑是一種新型的外加劑，主要成分為聚羧酸鹽類，可以分為標(biāo)準(zhǔn)型、緩凝型、早強(qiáng)型等多種類型，具有更高的減水率、更好的坍落度保持性能以及較小的干燥收縮，而且具有一定的引氣性能。高性能減水劑既適用于素混凝土，又可以用于鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土，尤其是在高強(qiáng)混凝土、自密實混凝土、清水混凝土、泵送混凝土、鋼管混凝土、預(yù)制構(gòu)件混凝土等高要求混凝土施工中體現(xiàn)出較強(qiáng)優(yōu)勢。緩凝型高性能減水劑適用于大體積混凝土，在日最低氣溫5 ℃以下時不宜使用，早強(qiáng)型高性能減水劑可用于低溫季節(jié)施工，但日最低氣溫不能低于-5 ℃，可以滿足有早強(qiáng)要求的混凝土工程，不適用于大體積混凝土[4]。

4.1.3 高效減水劑

高效減水劑是試驗階段應(yīng)用最廣泛、使用量最大的外加劑，具有較高的減水率和較低的引氣量，根據(jù)成分不同，可以劃分為多環(huán)芳香族、磺酸鹽類、水溶性樹脂磺酸鹽類、脂肪族類。同樣，高效減水劑也可以運(yùn)用于素混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼筋混凝土，標(biāo)準(zhǔn)型高效減水劑比較適用于日最低氣溫0 ℃以上的施工環(huán)境，可以用于蒸養(yǎng)混凝土，緩凝型高效減水劑能夠有效延緩凝結(jié)時間，比較適用于大體積混凝土、高溫施工混凝土、碾壓混凝土、自密實混凝土、需長時間運(yùn)輸?shù)幕炷恋惹闆r，能夠滿足高減水率的要求，適宜在日最低氣溫5 ℃以上施工的混凝土中應(yīng)用。

4.2 早強(qiáng)劑

混凝土早強(qiáng)劑是一種能夠有效提高混凝土早期強(qiáng)度的外加劑，如果兼具早強(qiáng)和減水的雙重作用，那么應(yīng)該稱之為早強(qiáng)堿水劑。早強(qiáng)劑比較適用于冬季施工和搶修工程，在炎熱條件或環(huán)境溫度低于-5 ℃時不宜使用，大體積混凝土?xí)尫糯罅康乃療幔膊贿m宜使用早強(qiáng)劑?，F(xiàn)階段，比較常用的早強(qiáng)劑類型有氯鹽早強(qiáng)劑、硫酸鹽早強(qiáng)劑、三乙醇胺早強(qiáng)劑，另外，還有一些以這3 種為基礎(chǔ)的復(fù)合型早強(qiáng)劑。

常見的氯鹽早強(qiáng)劑有氯化鈉、氯化鈣等，氯化鈣能夠和水泥中的有關(guān)成分發(fā)生反應(yīng)，可以增加水泥石中的固相比例，促進(jìn)水泥石結(jié)構(gòu)生成，減少混凝土游離水，降低孔隙率，縮短凝結(jié)時間，實現(xiàn)提高強(qiáng)度、密實度、抗凍性的效果，但是氯鹽早強(qiáng)劑會對鋼筋產(chǎn)生腐蝕作用，因此，不能用于預(yù)應(yīng)力混凝土施工。硫酸鈉早強(qiáng)劑是常見的硫酸鹽早強(qiáng)劑，易溶于水，在摻入混凝土后，可以與水泥中的成分發(fā)生一系列化學(xué)作用，最終生成水化硫鋁酸鈣，可以加速水泥的硬化。氯鹽早強(qiáng)劑和硫酸鹽早強(qiáng)劑都屬于無機(jī)鹽類早強(qiáng)劑，不適宜在相對濕度比較高的環(huán)境中使用，對于直接接觸腐蝕性介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、有裝飾要求的混凝土也不適用。三乙醇胺早強(qiáng)劑是一種有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，不會對鋼筋產(chǎn)生銹蝕作用，可以應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土施工中，不宜用于蒸養(yǎng)混凝土，在實際應(yīng)用時，單獨(dú)使用的效果不佳，通常會與其他鹽類組成復(fù)合早強(qiáng)劑，效果會更好[5]。

4.3 引氣劑

引氣劑是一種能夠引入大量分布均勻、穩(wěn)定封閉、微小氣泡的混凝土外加劑，能夠減少拌和物的泌水離析，改善混凝土的和易性，并且顯著提升抗凍融、耐久性，如果兼具引氣和減水雙重作用，那么應(yīng)該稱之為引氣減水劑。常用的引氣劑包括松香樹脂類、烷基苯磺酸鹽類、脂肪醇磺酸鹽類等，松香樹脂類中的松香熱聚物的使用效果更好，應(yīng)用范圍更廣。引氣減水劑不但能夠?qū)崿F(xiàn)引氣的效果，而且可以通過減水作用，提升混凝土強(qiáng)度，能夠有效解決特殊環(huán)境下的混凝土耐久性問題，在港口、橋梁、道路、大壩等工程中應(yīng)用效果明顯。引氣劑和引氣減水劑能夠用于防滲、抗凍、抗硫酸鹽混凝土，而且在貧混凝土、泌水嚴(yán)重混凝土、輕骨料混凝土、有飾面要求的混凝土中均可使用，但不宜用于預(yù)應(yīng)力混凝土和蒸養(yǎng)混凝土。

4.4 緩凝劑

緩凝劑是一種能夠延緩混凝土凝結(jié)時間的外加劑，但并不會明顯降低混凝土最終強(qiáng)度，如果兼具緩凝和減水雙重作用，那么應(yīng)該稱之為緩凝減水劑。常用的緩凝劑種類有糖類、木質(zhì)素磺酸鹽類等，其中以糖類中的糖蜜效果最佳，木質(zhì)素磺酸鹽類中的木質(zhì)素磺酸鈣應(yīng)用也比較多。根據(jù)緩凝劑的特點可知，緩凝劑比較適用于炎熱條件下施工，在大體積混凝土、長距離運(yùn)輸混凝土等具有一定時間要求的混凝土工程中應(yīng)用效果良好，但不宜單獨(dú)用于蒸養(yǎng)混凝土。

4.5 膨脹劑

膨脹劑是一種能夠讓混凝土體積膨脹的外加劑，膨脹劑會與混凝土中的水分發(fā)生反應(yīng)，形成膨脹性水化物，這樣就可以抵消混凝土凝結(jié)過程中的收縮問題。根據(jù)化學(xué)成分，膨脹劑主要包括硫鋁酸鹽系膨脹劑、鐵粉系膨脹劑、石灰系膨脹劑、鋁化鎂型膨脹劑以及復(fù)合型膨脹劑。鑒于膨脹劑的特點，常用于混凝土防裂、補(bǔ)強(qiáng)堵塞、防水接縫，如果用在自應(yīng)力混凝土，膨脹率遠(yuǎn)大于收縮率，就可以實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土的效果，因此，經(jīng)常用在自應(yīng)力鋼筋混凝土輸油、輸氣、輸水壓力管以及其他自應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件中。對于使用硫鋁酸鈣膨脹劑的混凝土，不能用于作業(yè)環(huán)境達(dá)到80 ℃以上的情況，對于使用石灰類或硫鋁酸鈣類膨脹劑的混凝土，不適用于添加氯鹽類外加劑[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，在混凝土工程施工中，外加劑的使用已經(jīng)進(jìn)入常態(tài)化，可以有效改善混凝土性能，滿足各種施工條件和要求，實現(xiàn)事半功倍的施工效果。本文闡述了混凝土外加劑的種類和作用，分析了混凝土外加劑檢測問題，針對幾種常用外加劑類型進(jìn)行著重研究，希望能夠起到積極的現(xiàn)實意義，保證外加劑的規(guī)范應(yīng)用，提高混凝土工程實施質(zhì)量。