淺談混凝土外加劑在水利工程中的應(yīng)用

(新疆志翔工程建設(shè)咨詢監(jiān)理有限責(zé)任公司，石河子市，832000) 王新華

近年來，各項(xiàng)建筑新技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，尤其是混凝土的應(yīng)用，有效的提高了施工的效率。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，對混凝土提出了早強(qiáng)、可調(diào)凝、高強(qiáng)、高密實(shí)性、大流動(dòng)度、高耐久性、輕質(zhì)、低水化熱的要求，并且需要制備成本低，易成型、易養(yǎng)護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。但是混凝土外加劑與水泥存在著一定的適應(yīng)性問題，如何協(xié)調(diào)好混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性，對于提高混凝土的性能至關(guān)重要。因此，如何更好使用外加劑，改善混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性，對于提高混凝土性能，充分發(fā)揮混凝土在水利工程的重要作用有著重大意義。

1 混凝土外加劑在水利工程的作用

1.1 有極強(qiáng)的自養(yǎng)水泥砂漿的作用

混凝土外加劑砂漿抹面混凝土試件模擬U形渠，對改善水泥砂漿試件抗?jié)B、抗壓、自養(yǎng)性能的試驗(yàn)。用有機(jī)硅和水按規(guī)定比例配備的溶液（以下簡稱硅水)拌制砂漿試件，28d齡期時(shí)的抗透水壓能力可提高到0.62kPa左右，而未摻有機(jī)硅的對照空白試件抗透水壓能力在0.2MPa左右，透水壓力比達(dá)310%。用硅水拌制的砂漿試件在不養(yǎng)護(hù)條件下，7d，28d齡期時(shí)的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到空白試件（養(yǎng)護(hù)）的110%和113%；有機(jī)硅試件在養(yǎng)護(hù)條件下，7d.28d齡期時(shí)，抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到空白試件(養(yǎng)護(hù))的114%和124%。試驗(yàn)說明：相同溫度、濕度條件下，有機(jī)硅具有極強(qiáng)的自養(yǎng)水泥砂漿的作用；7d，28d齡期時(shí)，不進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的有機(jī)硅試件的抗壓強(qiáng)度超過正常養(yǎng)護(hù)的有機(jī)硅試件的抗壓強(qiáng)度和正常養(yǎng)護(hù)的空白試件抗壓強(qiáng)度。

1.2 改善水泥砂漿抗凍性能的作用

混凝土外加劑對改善水泥砂漿（模擬U形渠）抹面抗凍脹試驗(yàn)。硅水拌制的100號砂漿試件與同配比、同水灰比的對照空白砂漿試件相比較，在硅水拌制試件水飽和狀態(tài)下，經(jīng)-3℃～10℃、凍融循環(huán)50次的試驗(yàn)，前者抗壓強(qiáng)度降低3%，重量損失2%；后者抗壓強(qiáng)度降低35%，重量損失10%。實(shí)驗(yàn)得知，經(jīng)50次凍融破壞后的有機(jī)硅砂漿試件的抗壓強(qiáng)度超過非凍融空白砂漿試件抗壓強(qiáng)度16%，說明有機(jī)硅可以提高U形渠的抗凍脹能力。對12組有機(jī)硅混凝土和空白混凝土試件，在28d齡期、試件干燥狀態(tài)下，經(jīng)過高溫120℃和低溫一18℃5次循環(huán)后的各組滲水速度試驗(yàn)結(jié)果表明在水壓力為0.6MPa作用下的滲水速度均比空白混凝土大幅度降低。這表明高低溫處理后的有機(jī)硅混凝土試件，仍保持其抗壓力水滲透能力。另外高低溫處理后的有機(jī)硅混凝土試件，常壓下觀測其滲水速度不但未加大反而有所減小，說明有機(jī)硅混凝土在自然狀態(tài)下用于灌溉渠道防滲工程，具有良好的抗?jié)B抗凍耐久性能。

1.3 有抗壓和防滲的作用

混凝土外加劑用作混凝土增強(qiáng)劑、防滲劑、減水劑、緩凝劑和塑膜養(yǎng)護(hù)混凝±試驗(yàn)中，混凝土摻入水泥重量1/10的硅水制成的有機(jī)硅混凝土試件，在不養(yǎng)護(hù)條件下，7d，28d齡期時(shí)的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到空白混凝土試件(養(yǎng)護(hù))的118%和113%；在養(yǎng)護(hù)條件下，7d，28d齡期時(shí)的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到空自混凝土試件（養(yǎng)護(hù))的115%和125%；透水壓力比達(dá)180%，常壓下有機(jī)硅防滲效果與塑料布相近。另外，在不養(yǎng)護(hù)條件下，齡期7d，28d期時(shí)的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到空白混凝土試件（塑膜覆蓋養(yǎng)護(hù))的125%和123%；用硅水涂刷的空白混凝土試件，其抗壓強(qiáng)度也比空白試件提高8%左右。在混凝土中摻入適量有機(jī)硅時(shí)可配制成高強(qiáng)混凝土，并減水10%左右。但是，當(dāng)使用上述摻量時(shí)，混凝士凝結(jié)速度緩慢，早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度增強(qiáng)，試驗(yàn)表明：3d齡期以后，其強(qiáng)度就以比較高的速率增長，7d后超過空白混凝土的15%，28d超過25%，而且后期強(qiáng)度還會持續(xù)增長。在黏土、水泥和砂的混合料中'摻入黏土重量l/7的硅水制成的有機(jī)硅砂土試件，比對照空白砂土試件抗壓強(qiáng)度提高20倍左右，抗?jié)B性能也極大地提高，對流速不超過1m/s的渠道(土渠適應(yīng)流速只有0.6m/s左右)采用有機(jī)硅砂土防滲，有較好的節(jié)水效果。

1.4 防止渠道龜裂和干縮裂縫的作用

混凝土外加劑用作防滲混凝土U形渠龜裂和干縮裂縫試驗(yàn)。由于有機(jī)硅具有極強(qiáng)的防水、保水和自養(yǎng)混凝土性能，混凝土施工過程中，有機(jī)硅可以延緩混凝土凝固過程中本身水分的失散時(shí)間，從而避免夏季高溫天氣U形渠施工過程中因水分過早蒸發(fā)而出現(xiàn)的干縮裂縫。

1.5 改善鋼筋銹蝕和砌石勾縫的作用

混凝土外加劑用作改善鋼筋銹蝕和用于混凝土修補(bǔ)及漿砌石勾縫試驗(yàn)。采用40mm×40mm×160mm棱柱體混凝土試件，12組試件設(shè)計(jì)標(biāo)號均為200號，坍落度均為5cm，試件中埋有保護(hù)層分別為lcm、2cm和3cm的3根d6mm鋼筋，將齡期28d有機(jī)硅和空白對比的兩種含鋼筋試件置于相對濕度為75%的環(huán)境中。經(jīng)550d暴露后，劈開試件露出鋼筋，觀測鋼筋銹蝕面積失重率。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)硅試件內(nèi)的鋼筋沒有銹蝕的痕跡，其表面呈灰白色，同時(shí)還看到保護(hù)層越薄，銹蝕程度越嚴(yán)重。有機(jī)硅水泥砂漿是一種新型修補(bǔ)材料，它是將少量有機(jī)硅合成劑摻入水泥砂漿中，借以改善水泥砂漿各項(xiàng)性能的復(fù)合膠凝材料，與舊混凝土具有良好的黏結(jié)性能，適用于因碳化、氣蝕、凍融破壞及化學(xué)侵蝕而引起的混凝土表層開裂、表面剝蝕破壞的補(bǔ)修等，還可應(yīng)用到防腐、防滲、漿砌石勾縫等工程中。

2 混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性

2.1 存在適應(yīng)性問題

混凝土外加劑能改善水泥凝聚體的分散度以及吸附水、結(jié)合水和游離水的綜合比例，提高游離水的含量，最終提高混凝土的穩(wěn)定性和流動(dòng)性。對混凝土外加劑有著一定的要求。混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性是一個(gè)值得高度關(guān)注的問題。適應(yīng)性是指在混凝土制作過程中，外加劑、水泥在滿足相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，水泥與水系統(tǒng)中按照推薦摻量摻入適當(dāng)?shù)耐饧觿軌蜻_(dá)到目標(biāo)效果的，則是適應(yīng)的；不能夠達(dá)到目標(biāo)效果的，則是不適應(yīng)的。在混凝土制作過程中，混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性差的體現(xiàn)：①新拌混凝土的坍落度經(jīng)過一段時(shí)間后損失較大。②新拌混凝土出現(xiàn)速凝、假凝等一些異常凝結(jié)。③新拌混凝土減水效果不佳，初始坍落度達(dá)不到要求。④混凝土生泌水、離析分層的現(xiàn)象嚴(yán)重。⑤硬化混凝土強(qiáng)度明顯下降。

2.2 適應(yīng)性的影響因素

①混凝土外加劑都會有一個(gè)最佳摻量，當(dāng)摻量最佳時(shí)，混凝土外加劑在調(diào)整混凝土的性能中達(dá)到最佳效果。②混凝土外加劑的摻加方法分為先摻法與后摻法。③混凝土攪拌時(shí)間與速度可調(diào)節(jié)混凝土含氣量，還可以調(diào)節(jié)混凝土的分散效果和凝結(jié)時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)對混凝土的耐久性和力學(xué)性等各種性能的調(diào)節(jié)。④混凝士外加劑中不同化學(xué)鍵水泥顆粒會造成不同影響。⑤外加劑的分子量和分子形狀、結(jié)構(gòu)差異都會使得混凝土外加劑產(chǎn)生不同的性質(zhì)。⑥混凝土外加劑中含堿量也會對混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性產(chǎn)生影響。水泥礦物成分、石膏形態(tài)、堿含量及其摻量、顆粒大小、混合材的品種及其摻量、溫度和新鮮度，對混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性都會產(chǎn)生不同程度的影響。

3 混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性的調(diào)整

3.1 對于混凝土外加劑的摻加方法

從工藝效果上看，采用后摻法、滯水法、少量多次摻法等效果都比較好。這就需要對混凝土輸送車的裝置進(jìn)行一些調(diào)整和改變。比如，在攪拌運(yùn)輸車上安裝配套的后摻或多次摻加混凝土外加劑的儀器裝置，就可以大大的改善混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性。調(diào)整混凝土外加劑的配方能降低其對石膏的溶解度的影響，提高石膏的溶解度。如果硬石膏作調(diào)凝劑，更應(yīng)減少甚至不用木鈣、糖鈣這類物質(zhì)，因?yàn)樗麄兏菀捉档褪嗳芙舛取Ｊ褂梅磻?yīng)性高的物質(zhì)時(shí)要適當(dāng)復(fù)配緩凝、保水、保塑組分。此外，增加混凝士外加劑摻量能降低混凝土摻合物坍落度損失速度。降低混凝士外加劑摻量可以降低泌水情況。

3.2 調(diào)整混凝士配比

要按照不同工程及設(shè)計(jì)要求，對混凝土進(jìn)行合理的配比，如果混凝土嚴(yán)重泌水，那么就可以適量摻加部分摻合料或適當(dāng)降低用水量或適當(dāng)提高砂率。如果坍落度損失率較高，就可以適當(dāng)增加混凝土外加劑的摻量或用水量。通過適當(dāng)調(diào)整混凝土外加劑配方，合理調(diào)整混凝土配比，采用不同的摻加工藝或用部分摻合料代替部分水泥等措施，經(jīng)過多次試驗(yàn)，調(diào)整水泥與混凝土外加劑的適應(yīng)性。

4 結(jié)束語

混凝土外加劑是現(xiàn)代化混凝土施工和制備技術(shù)必不可少的一種重要組成部分，具有廣泛應(yīng)用前景。有提高混凝土抗壓、抗?jié)B、抗凍、抗干裂龜裂和自養(yǎng)混凝土等多種性能，對保護(hù)、改善和提高混凝土工程壽命發(fā)揮重要作用，但隨著有機(jī)硅混凝土和水泥砂漿復(fù)臺材料的廣泛應(yīng)用，對其技術(shù)性能和施工質(zhì)量勢必提出更高的要求。混凝士外加劑摻量和摻加工藝、混凝土攪拌時(shí)間與速度、混凝土外加劑品種以及水泥方面的因素都會影響混凝士外加劑與水泥的適應(yīng)性。但這些影響因素可以通過外加劑摻加工藝、配方、摻量和調(diào)整混凝土配比、摻合料的使朋量等方法來調(diào)整，從而達(dá)到水利工程所需要的優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。