混凝土耐久性的控制以及聚羥酸的運用

王明江

(中鐵二局股份有限公司第四工程有限公司，四川成都610300)

水泥混凝土路面具有穩(wěn)定性好、耐久性強、抗滑性好、后期養(yǎng)護維修費用低以及綠化環(huán)保程度高等優(yōu)點而被廣泛應用，是我國公路路面重要的結構形式。但是通過最近幾年的養(yǎng)護發(fā)現，混凝土路面的耐久性并不十分理想，而耐久性不良嚴重制約著混凝土路面的發(fā)展。下面主要探討混凝土耐久性的控制以及聚羥酸的應用。

1 影響混凝土耐久性的因素

混凝土常見的破壞因素主要有:鋼筋銹蝕、凍融循環(huán)作用、淡水溶蝕、碳酸鹽化作用、鹽類侵蝕、酸堿腐蝕以及磨損、沖擊等機械作用。如何有效控制混凝土的破壞因素是解決混凝土耐久性的重要措施。混凝土制備的技術以及影響因素很多，并且各種高性能減水劑以及礦物細摻料作為混凝土基礎材料，進一步增加了混凝土耐久性影響因素的復雜性。

1.1 原材料對混凝土耐久性的影響

原材料是影響混凝土耐久性的最基本最重要的因素，合理選擇混凝土原材料是提高混凝土耐久性的關鍵。水泥材料的選擇主要是根據工程的特點以及性質進行選擇，根據工程所處的環(huán)境以及施工條件進行確定［1］。粗集料材料的選擇對混凝土強度以及耐久性具有很大的影響，集料在混凝土中占據的比例比較大，混凝土的強度與水泥石和集料的粘接界和粗集料的強度具有很大的關系，如果集料的強度不足，混凝土可能因為集料的破壞而導致混凝土的破壞，因此集料的選擇對混凝土的耐久性具有很大的影響。

1.2 配合比對混凝土耐久性的影響

在配合比方面，水泥混凝土的水灰比、水泥用量和砂率等配合比不良都會對混凝土的耐久性造成影響，比如水灰配合比不能過大也不能過小，過大或者過小都會對混凝土的耐久性造成影響［2］。

2 混凝土耐久性的控制

2.1 水灰配合比的控制

如果水灰配合比過大，則會對混凝土的拌合物保水性和粘聚性不良;當水灰比超過一定的極限時，混凝土拌合將會產生嚴重的離析、泌水的現象，從而導致混凝土的耐久性以及強度下降;如果水灰比較小，則造成水泥不能完全水化，未水化的水泥殘留在混凝土中產生滯后水化的現象，造成混凝土的耐久性不高。因此在混凝土施工的過程中一定要嚴格控制水灰配合比，從而加強混凝土的強度，提高混凝土的耐久性。

2.2 水泥用量的控制

水泥是混凝土配制的主要材料，水泥用量在配制混凝土的過程中既不能大于規(guī)定以及規(guī)范的最大用量，當然也不能小于規(guī)定以及規(guī)范的最小用量。控制水泥的最大用量主要是為了防止水泥過量而導致其水化熱過大或者引起收縮過大而造成混凝土出現裂縫的現象。

表1為《公路水泥混凝土路面施工技術規(guī)范》規(guī)定的滿足混凝土耐久性的最小水泥用量和最大水泥用量［3］。

2.3 砂率的控制

砂率是指細集料的質量占集料的總質量的百分率。水泥砂漿主要由水泥和細集料組成，它在混凝土拌合物中具有潤滑的作用，并且它還可以降低粗集料顆粒之間的摩擦阻力，從而對混凝土拌合物的流動性具有非常好的效果。砂率過大或者過小都會影響混凝土拌合物的流動性較小，造成密實度下降，從而導致混凝土的耐久性下降［4］。

混凝土砂率的控制主要與粗集料種類的取值和砂的細度模數有關，如表2。

2.4 外加劑的摻用

外加劑在使用的過程中首先應該綜合考慮外加劑與水泥的相容性以及不通過的種類之間的匹配性，外加劑的摻量應該根據相對的試驗進行控制，否者會對混凝土帶來副作用，從而造成混凝土的耐久性不高。

3 聚羥酸高性能減水劑對混凝土耐久性的影響

聚羥酸減水劑具有非常高的減水率、保坍性以及不泌水、低引氣等優(yōu)點，對混凝土技術的發(fā)展具有重要的作用。下面主要分析聚羥酸高性能減水劑對混凝土性能的影響。

表1 混凝土滿足耐久性要求的最小水泥用量和最大水灰比

表2 砂的細度模數與最優(yōu)砂率之間的關系

3.1 聚羥酸的應用對水泥凈漿的影響

在混凝土配制的過程中，如果聚羥酸減水劑摻量比較低時，水泥凈漿的流動度就會很小，從而導致凈漿的流動度的保持性非常差。因此在進行配置混凝土的過程中添加適量的聚羥酸減水劑能夠顯著提高水泥凈漿的流動性。聚羥酸減水劑的減水效果主要取決于水泥顆粒的分散穩(wěn)定性和分散性，而分散性主要取決于吸附表面的立體效應以及電斥力。

3.2 聚羥酸減水劑對混凝土抗壓強度的影響

在混凝土配制的過程中摻入0.3%的聚羥酸減水劑對混凝土的抗壓強度有明顯的提高。這主要是因為聚羥酸減水劑的加入能夠使水泥混凝土膠體向結晶體進行轉變的過程延緩，能夠生成完整并且體積較大的晶體，晶體之間的網絡結構以及搭接性有很大提高，從而可以增加混凝土的密實度以及強度。采用摻入0.3%的聚羥酸減水劑的混凝土與空白混凝土試件進行比較，摻入0.3%的聚羥酸減水劑28d混凝土試件的抗壓強度可以提高22.3%［5］。

3.3 聚羥酸減水劑對混凝土拌合物坍落度的影響

通過進行配合比進行試驗設計，在混凝土配制中摻入聚羥酸減水劑，隨著摻入量的增加，混凝土坍落度就會逐漸減少，當摻入量達到0.2%時，通過進行測試發(fā)現幾乎沒有坍落的現象發(fā)生。因此在混凝土中摻入適量的聚羥酸減水劑對混凝土拌合物的坍落度有很大的影響，可以很大程度上減少坍落現象。

3.4 聚羥酸減水劑對混凝土拌合物泌水率的影響

通過進行試驗發(fā)現，如果在配制混凝土的過程中添加適量的ASP，混凝土拌合物泌水率會超過沒有摻入減水劑時的泌水率，并且泌水率會隨著減水劑的摻入量的增加而增加，這樣就會造成混凝土分層、離析的現象。通過摻入聚羥酸減水劑后，混凝提拌合物的泌水率隨著減水劑的摻入量的增加而增大，但是比沒有摻入聚羥酸減水劑的泌水率小得多，能夠顯著降低混凝土拌合物的泌水率。由此可見在混凝土中摻入適量的聚羥酸減水劑要比未摻入減水劑的混凝土的性能好［6］。

通過進行分析發(fā)現，在配制混凝土的過程中添加適量的聚羥酸減水劑能夠很大程度提高混凝土的抗壓強度、減低泌水性，并且聚羥酸減水劑適量的摻入在提高強度的基礎上也提高了混凝土的密實度以及穩(wěn)定性，對施工性能具有很大的提高，并且也極大程度提高超長期的耐久性。

4 總結

通過進行試驗發(fā)現在混凝土配置的過程中摻入適量的高性能聚羥酸減水劑，使混凝土具有良好的粘聚性、均勻性、填充性以及保塑性和流動性，使混凝土的體積穩(wěn)定性以及力學性能和耐久性都有很大的提高，由此可見高性能聚羥酸減水劑是配制混凝土的重要的減水劑，是提高混凝土性能的必不可少的成分。

［1］李崇智，馮乃謙，王棟民.新型聚羧酸系減水劑的制備、表征及其作用機理［J］.硅酸鹽學報，2005(1):87－92

［2］李瀟頔，毛哲.水泥混凝土路面耐久性技術［J］.黑龍江科技信息;2009(26):266

［3］黃雪紅，鄭木霞，林埔，等.聚羧酸共聚物側鏈結構對水泥水化及硬化過程的影響［J］.分子科學學報，2007，23(2):123－128

［4］夏振文.水泥混凝土路面配合比組成與耐久性研究［D］.長安大學，2009

［5］蘇力軍，劉昆鵬，閏國婷.等.高效減水劑作用機理及研究進展［J］.河北化工，2005(6):1－4

［6］廖國勝，王勁松，馬保國.等.新型聚羧酸類化學減水劑合成的幾個關鍵問題的探討［J］.國外建材科技，2004(C2):48－50