早強(qiáng)劑和緩凝減水劑對混凝土性能的影響

史建峰

1 早強(qiáng)劑的性能和適用范圍

早強(qiáng)劑是指能加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑。主要作用機(jī)理是加速水泥水化速度，加速水化產(chǎn)物的早期結(jié)晶和沉淀。主要功能是縮短混凝土施工養(yǎng)護(hù)期，加快施工進(jìn)度，提高模板的周轉(zhuǎn)率。

早強(qiáng)劑適用范圍:

1)早強(qiáng)劑適用于蒸養(yǎng)混凝土及常溫、低溫和最低溫度不低于-5℃環(huán)境中施工的有早強(qiáng)要求的混凝土工程。炎熱環(huán)境條件下不宜使用早強(qiáng)劑。2)摻入混凝土后對人體產(chǎn)生危害或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生污染的化學(xué)物質(zhì)不得用做早強(qiáng)劑。含有六價鉻鹽、亞硝酸鹽等有害成分的早強(qiáng)劑嚴(yán)禁用于飲水工程及與食品相接觸的工程。硝銨類不得用于辦公、居住等建筑工程。

2 緩凝高效減水劑的功能和適應(yīng)范圍

2.1 緩凝高效減水劑的功能

1)可以延長混凝土凝結(jié)時間。2)使新拌混凝土較長時間內(nèi)保持塑性。3)延緩水泥水化放熱。4)配合比不變時顯著提高流動性。5)流動性和水泥用量不變時，減少用水量，降低水灰比，提高強(qiáng)度。6)保持流動性和強(qiáng)度不變時，節(jié)約水泥用量，降低成本。7)配置高強(qiáng)高性能混凝土。

2.2 緩凝高效減水劑的適應(yīng)范圍

1)可用于大體積混凝土、碾壓混凝土、炎熱氣候條件下施工的混凝土、大面積澆筑的混凝土、避免冷縫產(chǎn)生的混凝土、滑模施工中拉模施工的混凝土及其他需要延緩凝結(jié)時間的混凝土。

2)不宜用于日最低氣溫 5℃以下施工的混凝土，不宜單獨(dú)用于有早強(qiáng)要求的混凝土及蒸養(yǎng)混凝土。

3)檸檬酸及酒石酸鉀鈉等緩凝劑不宜單獨(dú)用于水泥用量較低、水灰比較大的混凝土。

3 混凝土凝結(jié)時間和強(qiáng)度

3.1 混凝土的凝結(jié)時間

混凝土凝結(jié)時間分成初凝和終凝。初凝:逐步失去塑性而得到初步硬化。終凝:完全失去塑性而開始具有強(qiáng)度。一般來說混凝土的凝結(jié)時間和水泥的凝結(jié)時間有關(guān)。對普通水泥而言，初凝不小于45min，終凝不遲于 10 h，混凝土也差不多。但是現(xiàn)在的混凝土往往都摻有一些混合材和外加劑，會影響正常的凝結(jié)時間，尤其是外加劑。混凝土外加劑分很多品種，有關(guān)凝結(jié)時間的有緩凝劑和速凝劑等等，可以延長或者縮短凝結(jié)時間。

3.2 混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度

混凝土立方體抗壓強(qiáng)度按下式計(jì)算(MPa，精確至0.01MPa):

其中，σ為混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度，MPa;P為破壞荷載，N;A為試件受壓面積，mm2。

混凝土強(qiáng)度的增長不僅與養(yǎng)護(hù)時間有關(guān)，還與水泥的品種、養(yǎng)護(hù)條件、環(huán)境溫度有很大的關(guān)系。

4 試驗(yàn)

4.1 混凝土的凝結(jié)時間測定

1)目的與試驗(yàn)適用范圍。貫入阻力法測定混凝土拌合物凝結(jié)時間的方法，適用于各種水泥、外加劑以及不同混凝土配合比、不同氣溫環(huán)境下的混凝土拌合物。

2)主要試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)。a.測定時，測針距試模邊緣至少 25mm，測針貫入砂漿各點(diǎn)間凈距至少為所用測針直徑的兩倍。三個試模每次各測 1點(diǎn)～2點(diǎn)，取其算術(shù)平均值為該時間的貫入阻力值;b.每個試樣做貫入試驗(yàn)應(yīng)不少于6次，最后一次的單位面積貫入阻力應(yīng)不低于28MPa。從加水拌和時算起，常溫下普通混凝土3 h后開始測定，以后每次間隔為 1 h;快硬混凝土或氣溫較高的情況下，則宜在2 h后開始測定，以后每隔0.5 h測一次;緩凝混凝土或低溫情況下，可 5 h后開始測定，以后每隔 2 h測一次。

3)試驗(yàn)結(jié)果。本試驗(yàn)是在混凝土中分別加入早強(qiáng)劑和緩凝高效減水劑得到對應(yīng)的混凝土凝結(jié)時間，試驗(yàn)結(jié)果見表 1。

表1 加入外加劑后混凝土的凝結(jié)時間

從表 1我們可以發(fā)現(xiàn)，在水灰比一定的情況下，隨著緩凝高效減水劑的增加，混凝土的凝結(jié)時間會明顯的增加，隨著早強(qiáng)劑的增加，混凝土的凝結(jié)時間不會發(fā)生很大變化，當(dāng)早強(qiáng)劑的摻量達(dá)到2.5%時，其凝結(jié)時間才有所減少。

4.2 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度測定

4.2.1 試驗(yàn)主要儀器

壓力試驗(yàn)機(jī)(精度不低于±2%，試驗(yàn)時有試件最大荷載選擇壓力機(jī)量程。使試件破壞時的荷載位于全量程的 20%～80%范圍內(nèi));振動臺(頻率(50±3)Hz，空載振幅約為0.5mm);攪拌機(jī)、試模、搗棒、抹刀等。

4.2.2 試件制作與養(yǎng)護(hù)

1)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度測定，以三個試件為一組。每組試件所用的拌合物的取樣或拌制方法按試驗(yàn)三的方法進(jìn)行。

2)混凝土試件的尺寸按集料最大粒徑選定，制作試件前，應(yīng)將試模擦干凈并在試模內(nèi)表面涂一層脫模劑。

3)對于坍落度不大于 70mm的混凝土拌合物，將其一次裝入試模并高出試模表面，將試件移至振動臺上，開動振動臺振至混凝土表面出現(xiàn)水泥漿并無氣泡向上冒時為止。振動時應(yīng)防止試模在振動臺上跳動。刮去多余的混凝土，用抹刀抹平。記錄振動時間。對于坍落度大于 70mm的混凝土拌合物，將其分兩層裝入試模，每層厚度大約相等。用振搗棒按螺旋方向從邊緣向中心均勻插搗，次數(shù)一般每 100 cm2應(yīng)不少于 12次。用抹刀沿試模內(nèi)壁插入數(shù)次，最后刮去多余混凝土并抹平。

4.2.3 養(yǎng)護(hù)

按照試驗(yàn)?zāi)康牟煌嚰刹捎脴?biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試件成型后表面應(yīng)覆蓋，以防止水分蒸發(fā)，并在 20℃±5℃的條件下靜置一至兩晝夜，然后編號拆模。拆模后的試件立即放入溫度為 20℃±2℃，濕度為 95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，直至試驗(yàn)齡期 28 d。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)試件應(yīng)擱放在架上，彼此間隔為10mm～20mm，避免用水直接沖淋試件。

4.2.4 抗壓強(qiáng)度測定

1)試件從養(yǎng)護(hù)室取出后盡快試驗(yàn)。將試件擦拭干凈，測量其尺寸(精確至1mm)，據(jù)此計(jì)算出試件的受壓面積。如實(shí)測尺寸與公稱尺寸之差不超過1mm，則按公稱尺寸計(jì)算。

2)將試件安放在試驗(yàn)機(jī)的下壓板上，試件的承壓面與成型面垂直。開動試驗(yàn)機(jī)，當(dāng)上壓板與試件接近時，調(diào)整球座，使其接觸均勻。

3)加荷時應(yīng)連續(xù)而均勻，加荷速度為:當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級低于C30時，取(0.3～0.5)MPa/s;不低于C30時，取(0.5～0.8)MPa/s。當(dāng)試件接近破壞而開始迅速變形時，停止調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油門，直至試件破壞，記錄破壞荷載P(N)。

本試驗(yàn)是在混凝土中分別加入早強(qiáng)劑和緩凝高效減水劑得到對應(yīng)的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果見表 2。

表2 加入外加劑后混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度(C 30)

從表 2我們可以發(fā)現(xiàn)，隨著J-4緩凝高效減水劑的增加，混凝土的前期強(qiáng)度有所增加，后期強(qiáng)度增長明顯，隨著早強(qiáng)劑的增加，混凝土的早期強(qiáng)度會提高很多，但是齡期越長其強(qiáng)度增長越不明顯。

5 結(jié)語

1)摻入早強(qiáng)劑對新拌混凝土初終凝時間的影響不大，當(dāng)摻量較小時未能縮短混凝土的凝結(jié)時間，只有當(dāng)摻量達(dá)到一定程度，混凝土的凝結(jié)時間才會縮短。

2)摻入緩凝高效減水劑，混凝土的凝結(jié)時間會明顯的增長。

3)摻入早強(qiáng)劑，隨著早強(qiáng)劑的增加，混凝土的早期強(qiáng)度會提高很多，但是齡期越長其強(qiáng)度增長越不明顯。

4)摻入緩凝高效減水劑，混凝土的前期強(qiáng)度有所增加，后期強(qiáng)度增長明顯。

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