淺談路面水泥混凝土中外加劑的應用

吳麗容

莆田市交通檢測有限公司（35110 0）

由于車輛日益增多，車輛重載日益嚴重，要求修建、拓寬改造及修補的公路越來越多，對路面水泥混凝土的質量要求也越來越高。現在，路面水泥混凝土設計強度多在抗彎拉強度5.0 MPa以上，并且要考慮到它的抗裂性、耐磨性，否則結構使用時，容易起灰，公路環境灰塵大，且經車載摩擦、沖擊等過后其壽命大大降低。因此，如果以傳統的混凝土配合比設計要達到設計要求，就要大量地增加水泥用量到460 kg/m3以上，不但破壞環境，而且大大提高了成本，而外加劑的應用，就能達到改善水泥混凝土抗彎拉強度、抗裂、耐磨等性能。在此，我著重談談路面水泥混凝土中外加劑的應用及使用中應注意的問題。

1 外加劑在路面水泥混凝土的適用范圍及性能

當今，水泥混凝土外加劑已成為水泥混凝土的第五組分，在工程建設中得到廣泛的應用，在路面水泥混凝土中常用的外加劑有減水劑、引氣劑、早強劑等。減水劑是應用最廣、使用量最大的外加劑，只要使用得當，減水劑適用于各種混凝土和鋼筋混凝土；引氣劑的使用可有效提高水泥混凝土的抗彎拉強度，減少干縮和溫度收縮變形量，提高水泥混凝土的抗裂性和抗滲性；路面水泥混凝土摻入早強劑可以提高其早期強度，適用于需要快速形成強度的快通水泥混凝土結構。

2 混凝土外加劑在使用中應注意的問題

2.1 外加劑的摻量

對于外加劑的摻量,多數以推薦摻量為準，而推薦摻量并不是最佳摻量,只有通過配合比設計試驗，才能獲得外加劑的最佳摻量。仙游一拓寬改造的縣道，其工程特點是冬季施工、工期非常緊、車流量大、無法封閉交通，要求路面混凝土澆筑完成后七天通車，設計路面水泥混凝土強度等級為抗彎拉強度 5.0 MPa,坍落度（10 ～40 mm）,試配強度 6.04 MPa。為達到快速通車的目的，在路面水泥混凝土的配合比設計中，摻入XH-I早強高效型抗折劑，并且通過試配增加外加劑的摻量，具體試驗如下:

原材料

水泥:蕪湖海螺P.O42.5，實測3 d抗折強度為4.4 MPa、抗壓強度23.1 MPa;28 d抗折強度7.3 MPa、抗壓強度46.8 MPa。

粗集料:碎石4.75 ～31.5 mm,二級摻配。

細集料:青口中砂，細度模數2.76。

外加劑:創慧牌XH-I早強高效型抗折劑，推薦摻量為水泥用量的1.5%。

試驗結果及分析:在試驗中，各種原材料的實際用量如表1，外加劑為水泥用量的1.5%、2.0%和2.5%三種摻量，每種摻量各試配三組配合比，分別測定其混凝土的物理性能，結果見表2。

表1 水泥混凝土配合比的實際用量

表2 不同外加劑摻量的水泥混凝土物理性能

通過試驗發現，磨耗量偏大和7 d抗折強度偏低，通過增加外加劑摻量能夠達到明顯的效果,但摻量在2.5%以上，其效果就不明顯了，因此，選擇了外加劑摻量為水泥用量的2.0%的水泥混凝土配合比設計方案，而不是按照外加劑的推薦摻量或是盲目增加摻量。

經路面施工現場制作的10組同條件養護水泥混凝土抗折強度試件的試驗，其7 d抗折強度均在設計強度5.0 MPa以上,平均值達到設計強度的109.6%，證明該路段7 d可以通車。10組同條件養護水泥混凝土抗折強度試件試驗結果見表3。水泥混凝土齡期28 d后,在該工程進行的水泥混凝土路面取芯劈裂抗拉強度試驗中，所取的36個芯樣，平均抗折強度5.35 MPa,標準差0.235 MPa，抗折強度最小值4.76 MPa,最大值6.65 MPa,合格率100%。

表3 澆筑現場制作的10組同條件養護試件的試驗結果

2.2 原材料的選用

2.2.1 水泥

在水泥品種的選擇上，不能單純考慮它的凝結時間、強度等指標，更要注意它與外加劑的相容性。進行水泥混凝土配合比之前，先要對所用的水泥和外加劑作個相容性的判斷，在實際試驗中發現，用凈漿流動度的試驗方法來判斷不明顯，而用砂漿流動度來判斷更為準確。例如，大成牌DC-3緩凝高效減水劑和幾種水泥相容性的試驗。

材料

外加劑:大成牌DC-3緩凝高效減水劑，摻量為水泥用量的2.0%。

基準水泥:符合GB8076規定。

砂:ISO標準砂。

試驗用的水泥:5種不同品牌的P.O42.5水泥。

按照GB8077-2000《混凝土外加劑勻質性試驗方法》分別進行砂漿流動度和凈漿流動度的試驗,試驗結果見表4。在對比中發現，用凈漿流動度檢測基本上看不出變化,而用砂漿流動度方法試驗，就能判斷該減水劑與哪種水泥的相容性較好。這是由于砂漿更接近于混凝土,二是由于砂子的加入，充分發揮了其分散性，克服了其粘稠性的一面。

表4 同一外加劑與不同品牌水泥的砂漿流動度和凈漿流動度的試驗比較

2.2.2 摻合料

對于摻合料，一般地說，使用純礦渣作為摻合料，它與外加劑適應性較好。而且還能改善混凝土的和易性、泵送性，降低水化熱，提高后期強度。但由于礦渣微粉價格高，因此，一般都使用粉煤灰，使用粉煤灰作為摻合料時，必須嚴格控制粉煤灰的質量，特別是粉煤灰中的含碳量，因碳素對外加劑的吸附作用大。含碳量過大，吸附外加劑過多，影響外加劑的使用效果。所以，在使用中對粉煤灰的燒失量要嚴格控制。

2.3 工程施工方面

2.3.1 天氣環境的影響

為保證路面水泥混凝土的抗裂性、耐久性,使用的外加劑品種也要視現場氣溫的變化而調整。冬季施工，選用早強劑、促凝劑等可提高路面水泥混凝土的早期強度，改善混凝土硬化性能；但夏季高溫施工，就要采取緩凝措施，使用緩凝型減水劑，不宜使用早強劑。

2.3.2 外加劑的二次添加

在公路工程上,特別是公路的養護和修補，水泥混凝土攪拌站和施工現場的距離較遠，造成混凝土運到現場坍落度損失過大，混凝土無法從攪拌車中卸出或坍落度達不到要求。這時，要采用外加劑二次添加方法，即在施工現場準備的外加劑再次按一定比例均勻加入攪拌車的拌罐中，并高速攪拌一分鐘后立即卸料，此時絕對不能任意加水，若任意加水，水灰比增大，不僅影響強度，還會造成干燥收縮裂縫，給工程質量帶來后患。

2.3.3 路面水泥混凝土的切縫

一般路面水泥混凝土應在澆筑完后的第二、三天進行切縫，即控制在混凝土終凝后36～48 h內進行，這時混凝土強度已達到30%以上，切縫時不會破環其結構和影響其強度。如拖的時間太長，一方面可能由于水泥收縮而產生細的裂縫，另一方面混凝土強度過高切縫困難。但是，如果摻加早強劑、促凝劑，而使路面水泥混凝土早期強度高、硬化快，此時，就要把握好切縫的時間，混凝土到了終凝就可以切了，時間越提前越好，不僅容易操作，更利于路面的收縮應力釋放。

2.3.4 路面水泥混凝土的養生

養生是保證水泥混凝土結構不產生開裂和微裂縫的關鍵環節。路面水泥混凝土的養生時間應根據水泥混凝土彎拉強度增長情況而定，它與水泥品種及當地的氣溫和濕度都有很大的關系，一般的養生天數為14 ～21 d，高溫天氣不宜少于14 d，低溫天氣不宜少于21 d，北方干燥天氣要適當延長，而摻粉煤灰的路面水泥混凝土最短的不少于28 d。摻普通減水劑、高效減水劑的路面水泥混凝土結構,應加強并盡早進行保溫保濕養生；摻加早強劑的快通水泥混凝土路面要注意其早期澆水養護,在通行時間，還要繼續灑水養護，以保證其后期強度；而摻緩凝型外加劑的路面水泥混凝土保持在塑性的時間較長，表面水蒸發時間長，當氣候炎熱及風力大時，應在觸干或變色時立即噴霧或噴灑養生劑保濕養生，達到終凝，立即澆水養生。

3 結語

外加劑作為路面水泥混凝土原材料的一種，其用量很少，但它的作用卻很大，在實際應用中出現的問題也很多、很復雜，因此，需要工程人員在實踐中不斷探索、不斷發現。

[1]交通部公路科學研究院:公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應用技術指南.

[2]JIG E30-2005,公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程[S].

[3]JTG E42-2005,公路工程集料試驗規程[S].

[4]GB 8076-2008,混凝土外加劑[S].

[5]JTG-F30-2003,公路水泥混凝土路面施工技術規范[S].