混凝土外加劑對清水混凝土表面光潔度的影響

鄭翔

中國水利水電第十二工程局有限公司 浙江 杭州 311600

混凝土具有可塑性強、類型多樣的優(yōu)勢，能夠在很大程度上滿足當前施工條件下的差異性需求，因此在建筑行業(yè)應用極為廣泛[1]。但是，在實際施工過程中，混凝土表面的光潔度也會受工藝水平、原材料以及環(huán)境等諸多因素的影響出現(xiàn)斷層、縫隙、麻面等問題，美觀度不佳，因此需要采用可取的解決方案進一步提升混凝土表面光潔度。而外加劑的添加則是提升混凝土性能、改善表面光潔度的有效途徑，但在外加劑使用上仍存在待改進之處，需要進一步優(yōu)化調(diào)整。

1 混凝土和易性影響因素

混凝土表面光潔度在很大程度上受到和易性影響，所謂和易性即混凝土工作性，因此明確混凝土和易性影響因素對于采取針對性調(diào)整措施以進一步提升表面光潔度有重要參考意義。和易性影響因素主要有以下幾點：

1.1 拌和物用水量

水是混凝土攪拌過程中必要的參與因素，這是對于水泥水化特點的滿足，而用水量就成為了影響混凝土和易性的重要變量。在混凝土拌和物中，23%的自由水便可滿足水泥水化需求，但是混凝土和易性還需要更多水的參與?；炷链止橇项w粒并非規(guī)則圓形，相互間有較大阻力，因此在堆積時難以流動，而充分水量的加入會在顆粒表面形成泥漿，極大降低了顆粒摩擦力，形成的拌合物具有充分的流動性[2]。但是，對于水量需要有合理把控，水量過少難以達到理想水化效果，水量過多則更是會降低混凝土表面光潔度和強度。這是因為，多余的水分會在混凝土凝固時蒸發(fā)，在其結(jié)構(gòu)中留下大量空隙，表面也會形成大量孔洞，而泌水、離析等的出現(xiàn)也會降低混凝土強度，造成較大危害。

1.2 骨料

骨料成分決定了混凝土抗折強度，因此應在考慮成本的情況下選擇質(zhì)量較好、種類合適的骨料。在骨料級配中，中等石子含量也需嚴格把控，若含量過高可能會造成混凝土拌合物松散、堆積，難以達到流動性要求；而含量過低則也會降低拌和物成分間的連續(xù)性，造成粘聚性不佳，進而出現(xiàn)離析[3]。在骨料光滑度上，若表面較為光滑則會在很大程度上減低水泥漿用量，和易性也較好，但是并不適用于大水灰比混凝土；若表面較為粗糙則需要加入更多的水泥漿量以保證骨料顆粒的流動性，而其中若多為針尖形、片狀，則還需要添加細集料對空隙予以填補，否則可能無法達到粘聚性要求。

1.3 砂率

所謂砂率就是細骨料占總集料的比重，砂率對于混凝土孔隙率起決定作用，適當提升砂率會增強砂漿潤滑度，提高拌和物流動性，但是若細集料過多反而會極大提升砂漿稠度，增加摩擦力，減少流動性，因此需要嚴格把控砂率。

1.4 摻和料

當前混凝土中使用的摻合料多是礦物細粉末，活性高，且具有高表面能的特點，能夠有效提升化學活性，實現(xiàn)微觀填充，因此建筑行業(yè)多通過礦物摻和料添加提升混凝土性能[4]。故而選擇合適、適量摻和物可對混凝土和易性產(chǎn)生積極影響。

1.5 時間及溫度

水泥水化的特點使得時間和溫度成為混凝土和易性的重要影響因素，這是因為，混凝土流動性將隨著時間逐漸下降，最終凝固，其流動性也會使混凝土澆筑完成后出現(xiàn)一定坍落度[5]。另外，溫度上，環(huán)境溫度越高，混凝土流動損失速度越快，高溫將極大降低混凝土和易性保持能力。因此，在冬夏不同季節(jié)需要按照環(huán)境實際情況選擇不同品種的水泥。

1.6 外加劑

外加劑是當前混凝土使用過程中必不可少的化學成分，對拌合物性能產(chǎn)生極為重要的影響，但是，不同外加劑將會產(chǎn)生不同的性能，因此施工人員在進行外加劑選擇時必須要針對水泥特點選擇契合度最好的外加劑。在劑量使用上也要注意，外加劑并非摻量越大越好，過量使用外加劑不僅不會提升混凝土和易性，還會造成泌水離析，降低工作性能[6]。本文就對此因素予以詳細說明。

2 清水混凝土表面缺陷類型

2.1 蜂窩

蜂窩即混凝土表面形似蜂窩狀的不規(guī)則氣孔，這一問題出現(xiàn)的主要原因為材料質(zhì)量不佳、混凝土配比失衡、振搗時間過短、攪拌時間不足等造成的局部表面無漿，石子顆粒間存在縫隙，最終出現(xiàn)表面蜂窩。

2.2 裂縫

裂縫即混凝土表面存在的細小開裂，這一問題出現(xiàn)的主要原因為砼構(gòu)件受壓過大、施工人員操作失當，將在很大程度上影響混凝土耐久性[7]。按照行程原因可以將裂縫劃分為干濕收縮裂縫、整體塑性收縮裂縫以及溫度裂縫。

2.3 麻面

麻面即砼結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)的細小凹坑，會使得整個工程顯得粗糙，這一問題出現(xiàn)的主要原因為模板表面較為粗糙或者其上雜物未及時清除，另外，模板濕潤度不足、振搗不足、脫模劑不均勻等也都可能造成混凝土麻面。

2.4 縫隙及夾層

縫隙及夾層多存在于新老混凝土相接處，出現(xiàn)的主要原因是舊混凝土表面雜物清理不全、未設置溜槽便進行較高混凝土澆灌、未設置交接處灌接縫砂漿層等。

2.5 氣孔及氣洞

氣孔及氣洞出現(xiàn)的最主要原因是混凝土澆筑時振搗不充分，造成內(nèi)部氣泡不能夠完全排出，拆模時便會在表面形成氣孔或者氣洞。另外，混凝土級配不當、引氣劑摻量過大等也會造成這一問題。

3 混凝土外加劑對于清水混凝土的影響

3.1 減水劑的影響

減水劑中含有大量表面活性劑，能夠在很大程度上維持坍落度，提升混凝土塑化性能，添加減水劑能夠降低混凝土單位體積內(nèi)的用水量，進而提高抗?jié)B性能。減水劑作用機理可以從以下三點說明：首先，分散作用。水泥是混凝土結(jié)構(gòu)中最關鍵的膠凝材料，拌合環(huán)節(jié)中水泥中水分由于被絮凝狀顆粒包裹會出現(xiàn)流動性下降、潤滑效果降低表現(xiàn)。加入減水劑則能夠充分發(fā)揮活性劑分子的吸附作用，通過結(jié)合水泥顆粒并賦予其同種電荷發(fā)揮同極相斥效用，破壞絮凝狀顆粒結(jié)構(gòu)，溢出內(nèi)部水分，提升拌合物流動性。其次，空間位阻作用。減水劑部分支鏈具有良好親水性，吸附于水泥顆粒后將增加顆粒厚度，且吸附層將會重疊，空間位阻效應由此發(fā)揮，能夠穩(wěn)定混凝土坍落度[8]。最后，潤滑作用，這主要集中于萘磺酸鹽，親水性的發(fā)揮會使得水泥顆粒表面存在大量水分子，水泥顆粒間形成水薄膜，潤滑作用明顯。

3.2 引氣劑的影響

引氣劑同減水劑一樣含有大量表面活性劑，具有明顯的憎水性，因此在摻入原材料后會生成微小氣泡，穩(wěn)定且均勻地分布于混凝土中，通過界面活性作用、穩(wěn)泡作用、氣泡作用等機理發(fā)揮效用，對于提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、改善混凝土和易性都有積極作用。

3.3 早強劑和緩凝劑的影響

早強劑與緩凝劑是具有相反作用的兩種外加劑。早強劑用于提高水化反應速率、提升結(jié)構(gòu)強度，適用于-5℃以下的環(huán)境中，能夠縮短混凝土脫模時間，提升工作效率，緩解后期養(yǎng)護壓力[9]。緩凝劑用于抑制水化反應速率，在5℃以上環(huán)境中較為適用，能夠抑制混凝土凝結(jié)速度，避免凝結(jié)過快造成的混凝土澆筑不當。

4 使用混凝土外加劑提升表面光潔度的策略

4.1 正確選擇外加劑品種

外加劑具有較多種類，不同種類的外加劑成分結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)生的效果也不盡相同，因此施工團隊在選擇外加劑時需要根據(jù)混凝土狀態(tài)、項目性質(zhì)以及工程用途針對性進行綜合考量，選擇最佳品類。在減水劑中，改性萘系減水劑因其緩和水化發(fā)熱作用顯著而在大體積混凝土工程中應用廣泛。在引氣劑使用中，施工人員需明確不同引氣劑產(chǎn)生氣泡大小的差異性，最終生成的混凝土成品抗彎折性及抗凍性也存在差異，因此在選擇時需要盡可能選擇產(chǎn)生氣泡較均勻、且直徑相對更小的引氣劑，若工程對耐久性有較高要求則可考慮選擇縮減能力更強的聚羧酸類引氣劑[10]。此外，多數(shù)工程中需要聯(lián)合使用外加劑以及膠凝材料，此時就必須綜合考慮二者的相容性，若使用氟石膏、硬石膏類材料，則應避免使用含有木質(zhì)素磺酸鈣（木鈣）的減水劑，因為二者聯(lián)用可能會出現(xiàn)速凝、假凝等一系列問題；若使用引氣劑，則應避免使用含有氯化鈣的物質(zhì)，因為后者具有消泡效果，會降低引氣劑效果；若使用高效減水劑，也應避免使用含木鈣的材料，二者聯(lián)合使用可能產(chǎn)生沉淀，影響混凝土和易性。

4.2 優(yōu)化外加劑摻入方法

不同的外加劑摻入方法也將影響其效果，施工人員需要按照實際情況針對性選擇外加劑摻入方法，具體而言可大致分為以下幾種：

4.2.1 先摻法

水泥屬于膠結(jié)物質(zhì)，先摻外加劑，混合完成后再添加清水和集料能夠使得外加劑在拌合物中分布得更加均勻，這一方法會使得水泥顆粒表面吸附大量分子，在后續(xù)的長時間攪拌中可能會出現(xiàn)脫離問題，會在一定程度上增加外加劑使用量，因此需酌情使用。

4.2.2 后摻法

后摻法就是先將水泥、清水、集料充分拌合，完成后再添加外加劑。這一摻入方法能在短時間內(nèi)保證拌合物中的外加劑濃度，減少外加劑用量。

4.2.3 同摻法

同摻法就是將水泥、清水、集料、外加劑同時置入攪拌機，或者外加劑與水提前攪拌混合加入原材料。這一摻入方法使得外加劑全程伴隨水泥水化反應，水泥顆粒表面能夠充分吸附制劑分子，具有較為良好的引氣、減水作用。

4.2.4 分次加入法

分次加入法就是在攪拌全程在固定間隔時間添加外加劑，這一摻入方法可以使得拌合物中外加劑濃度始終保持均衡、穩(wěn)定。

不同的摻入方法適用于不同的外加劑，若選擇萘系高效減水劑則應選擇后摻法，減少活性劑對于原料中C4AF、C3A等礦物成分的吸收；若選擇木鈣類減水劑則可按照實際情況及便捷程度任意選擇摻入方式[11]。

4.3 明確外加劑摻量

不可否認，外加劑在改善混凝土性能、提高表面光潔度上有突出優(yōu)勢，但是施工人員也必須認識到不合理用量不僅無法取得良好效果，反而會產(chǎn)生不良影響。以引氣劑的使用為例，適量引氣劑的添加能夠改善混凝土和易性，降低離析泌水發(fā)生率，但是大量使用后氣泡的產(chǎn)生也會降低混凝土強度[12]。若工程為混凝土灌注樁，則必須嚴格控制引氣劑使用，這是因為，灌注樁在后期使用過程中需要承擔極大應力，對于混凝土和鋼筋籠之間的結(jié)合性和密封性有較高要求，若為了降低裂縫發(fā)生可能、提高混凝土硬度大量使用引氣劑將會使得材料結(jié)構(gòu)與鋼筋連接性降低，直接為工程地基埋下隱患。外加劑使用劑量與工程用途、環(huán)境氣溫、混凝土性質(zhì)等因素直接相關，若選擇C30混凝土，為保證工程質(zhì)量，外加劑摻量應保持在2.5%左右，若選擇C50混凝土，由于其水灰比一般為0.3，因此可以適當增加外加劑摻量占比，總量應保持在4.0%左右。

5 結(jié)語

混凝土外加劑能夠明顯改善混凝土表面光潔度，同時提升其和易性，因此在工程施工中被廣泛使用，其中包括減水劑、引氣劑、早強劑、緩和劑等多種類型，不同外加劑成分及效果各不相同，因此施工人員需要按照工程實際所需針對性選擇最為有效的外加劑以提升工程質(zhì)量。為避免外加劑使用不當造成的相反效果，施工人員需要從正確選擇外加劑品種、優(yōu)化外加劑摻入方法、明確外加劑摻量等途徑進一步提升清水混凝土表面光潔度，更好發(fā)揮外加劑優(yōu)勢作用。