外加劑在水泥混凝土路面的應用分析

王宇先

摘要：我國公路交通運輸事業的規模正在不斷加大，其中公路水泥混凝土的工程規模占比極大，目前公路水泥混凝土路面工程的質量水準還不高，存在難以解決的路面修補難題，由于車輛重載狀況較為嚴重，公路水泥混凝土路面工程中的外加劑運用是關鍵性技術之一。文章對外加劑在水泥混凝土路面的應用進行了分析。

關鍵詞：水泥混凝土；路面施工；外加劑；公路建設；交通運輸 文獻標識碼：A

中圖分類號：U414 文章編號：1009-2374（2016）30-0109-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.053

隨著科學技術的快速發展，我國的公路建設技術也在不斷發展，對于公路水泥混凝土路面的要求也不斷提升。傳統的混凝土配合比設計已經難以滿足現代運輸的需求。外加劑因其自身特點而備受關注，外加劑技術可以改善水泥混凝土的性能，引發了研究人員的高度關注。然而水泥混凝土路面外加劑的正確運用是關鍵性技術，如果外加劑使用不當，也極易引起水泥混凝土路面的質量事故，影響到公路整體工程的建設質量。

1 水泥混凝土路面的材料早期收縮開裂現狀及化學外加劑研究

1.1 水泥混凝土路面的早期收縮開裂

水泥混凝土的水泥早期收縮開裂的機理較為復雜，由于膠凝材料劇烈的水化反應，混凝土的體積會產生明顯的變化，通常來說，混凝土的抗拉強度和極限拉應變較低，早期的約束變形應力對混凝土的影響極大，混凝土在這種應力作用下產生裂縫，導致鋼筋銹蝕，嚴重影響結構的整體性。

1.2 外加劑的研究

1.2.1 外加流變劑。它是用于改善水泥混凝土性能的外加劑，有不同的形式，如塑化劑、流化劑和減水劑等，其中減水劑是常用的典型外加劑，它們可以使水泥混凝土的單位用水量減少，改善水泥混凝土的和易性，增強水泥混凝土的強度，對于水泥混凝土的抗凍、抗磨、收縮等物理性能也有重要的影響。在這種表面活性材料的作用之下，水泥顆粒會產生擴散反應，將游離水加以釋放，從而明顯降低水泥混凝土的水灰比，它的主要品種有木質素系、糖蜜類等。減水劑的添加可以使水泥混凝土的減水率由原先的10%～20%提升到25%～30%。

1.2.2 調凝劑。它是用于調節水泥混凝土凝結時間的外加劑，主要有以下種類：

第一，促凝劑。在促凝劑與水泥混凝土的作用之下，可以生成穩定、難溶的化合物，它可以縮短水泥漿由塑性狀態轉化為固體狀態所需的時間，加速水泥漿的凝結。通常在水泥混凝土工程中使用的促凝劑有水玻璃、鋁酸鈉、碳酸鈉、氟化鈉等。

第二，緩凝劑。它主要是延緩水泥凝結的時間，可以在水泥混凝土的水化物表面上產生吸附作用或者可以與水泥產生反應，生成不溶層，以達到延緩水泥凝結的效應。

第三，早強劑。它可以加速水泥的早期強度發展，對于水泥混凝土中的硅酸三鈣和硅酸二鈣等礦物的水化，產生催化作用，促使水泥快速硬化，常用的早強劑種類有氧化鈣和三乙醇胺。

第四，速凝劑。它可以使水泥混凝土快速凝結和硬化，尤其適用于寒冷的冬季施工，它可以使水泥中的石膏喪失緩凝作用，使水泥中的鋁酸三鈣快速水化并析出水化物，以達到快速凝結的目的。

1.2.3 引氣劑。它可以在水泥混凝土中生成細微的、均勻分布的空氣微泡，是一種憎水性表面活性物質，在定向排列的結構之下，可以生成單分子吸附膜，生成孔徑為0.01～2mm的氣泡，均勻而穩定地排列于水泥混凝土之中，可以改變水泥混凝土的含氣量，使攤鋪的路面平滑而密實，具有平整度、外觀齊整的特點。

1.2.4 阻銹劑。它可以阻抗水泥混凝土中鋼筋產生銹蝕，增強結構的整體性和效能。常用的阻銹劑有苯甲酸鹽、磷酸鹽、氯鋁酸鹽等。

2 外加劑在水泥混凝土路面的應用研究

2.1 外加劑在水泥混凝土路面施工應用中的注意要點

外加劑在水泥混凝土路面施工中的應用，要依據工程的性質和特點添加，要注重水泥品種的選取，由于外加劑材料對水泥的作用較大，水泥的品種不同，摻加外加劑會產生不同的減水或增強效果。同時也要注重外加劑的質量，要在應用不同外加劑之前，對外加劑進行摻量和混凝土性能試驗，就摻量而言，不同的外加劑有各自不同的摻量，要保持適宜、合理的摻量，避免摻量問題而導致質量事故。就混凝土的配合比而言，要進行適當的調整，重點對砂率、水泥用量和水灰比進行科學合理的設計和配制。

2.2 不同外加劑使用的要求分析

2.2.1 減水劑的使用要求。對于普通或高效的減水劑要進行質量全面檢驗，重點對pH值、密度、減水率進行檢驗，待檢驗合格后方可使用。要確定好減水劑的最佳摻量，并根據工程需要，與其他外加劑進行復配，對于兩種單獨可溶解的外加劑要進行檢驗，觀察有無絮凝、沉淀、揮發等現象。在炎熱的夏季施工時，要采用高效減水劑，避免水泥混凝土坍落度損失。同時對于摻減水劑的水泥混凝土要進行養生，防止出現裂縫，它在不同的溫度下要把握不同的養生天數。具體養生天數要求如下：氣溫在0℃～10℃時養生28天；氣溫在10℃～15℃時養生21天；氣溫在15℃～20℃時養生14天；氣溫在20℃～25℃時養生10天；氣溫在25℃以上時養生7天。

2.2.2 緩凝劑的使用要求。為了控制水泥混凝土在高溫狀態下的坍落度損失，可以摻入緩凝劑，由于在高溫條件下，氣溫急劇上升時，水泥的水化反應會增加一倍，因而要在水泥混凝土初凝時完成全部工序，否則就會影響公路路面的質量，而摻加緩凝劑可以延緩水泥混凝土的初凝時間，有利于施工工序的順利完工。不同的緩凝劑對水泥混凝土凝結時間的影響表現為：緩凝劑為檸檬酸時，延緩初凝時間為8～9h；緩凝劑為氯化鋅時，延緩初凝時間為10～12h；緩凝劑為糖蜜時，延緩初凝時間為2～4h；緩凝劑為木鈣時，延緩初凝時間為2～3h。

緩凝劑要與溶液和水進行同時拌和，要提前一個小時配制好粉劑，在充分溶解的前提下，攪拌均勻，對于固體沉淀物要加以清除，絕不能使用已經分層或已經沉淀的緩凝劑。對于難溶、不溶的緩凝劑可以采用干摻法，并且適當地延長攪拌的時間。它還可以與其他外加劑復合使用，一旦在復配時產生絮凝或沉淀現象，則要分別配制和添加。

在高溫條件下，摻加緩凝劑外加劑的水泥混凝土保持塑性狀態的時間較長，表面水分蒸發的時間也長，這就需要在水泥混凝土的澆筑振搗施工過程中，進行多遍的碾壓，在表面硬化之前進行澆水養生。

2.2.3 引氣劑的使用要求。加入引氣劑的混凝土的收縮和徐變較小，在水泥混凝土路面施工中，混凝土的含氣量允許誤差，要根據以下要求：在最大粒徑為16mm時，水泥路面無抗凍性含氣量允許誤差要求為5.0±1（%），水泥路面有抗凍性要求含氣量允許誤差為6.0±0.5（%），水泥路面有抗鹽動性要求含氣量允許誤差為7.0±0.5（%）；在最大粒徑為19mm時，水泥路面無抗凍性要求含氣量允許誤差為4.5±1（%），水泥路面有抗凍性要求含氣量允許誤差為5.5±0.5（%），水泥路面有抗鹽動性要求含氣量允許誤差為6.5±0.5（%）；最大粒徑為26.5mm時，水泥路面無抗凍性要求、水泥路面有抗凍性要求與路面有抗鹽動性要求含氣量允許誤差分別為5.0±0.5（%）、4.0±1（%）、6.0±0.5（%）；在最大粒徑為31.5mm時含氣量允許誤差分別為3.5±1（%）、4.5±0.5（%）、5.5±0.5（%）。

另外，在進行水泥混凝土路面的配合比計算時，要考慮含氣量對重度的影響因素，不得隨意減少水泥的用量。施工時，為了提高攪拌的速度、質量和效果，必須采用機械拌和，機械攪拌時間要比普通混凝土延長10～20s，可以采用插入式振搗方式，并且振搗時間應當控制在20～30s之內。對于含氣量的檢測，可以從拌和機出口取樣，實施現場檢測，對于使用引氣劑之后的水泥混凝土路面要進行抗凍性評價。

3 在水泥混凝土路面中應用外加劑的注意事項

3.1 要對水泥混凝土路面進行摻加外加劑的適應性檢驗

由于外加劑較為復雜，可以采用標準稠度的水泥凈漿，進行定性檢驗。對于幾種外加劑的摻合運用，要防止它們的共溶性，以免產生絮凝和沉淀現象。

3.2 要對外加劑進行產品質量檢驗

需要檢驗的內容包括外加劑的主要化合物、物理性能、摻量范圍等，它們是水泥混凝土路面添加外加劑的前提和條件。

3.3 外加劑的計量精度要求

對于外加劑的摻量，通常采用膠凝材料總量的百分率表示，其計量精確度應當符合以下要求：混凝土強度等級小于或等于C25，計量精確度每盤水泥為±2%、砂為±2%、粗集料為±3%，水為±2%、外加劑為±2%、摻合料為±2%；在混凝土強度等級高于C25，計量精確度每盤水泥為±1%、砂為±2%、粗集料為±2%、水為±1%、外加劑為±1%、摻合料為±1%；累計計量或連續計量1車，微機控制攪拌每盤水泥為±1%、砂為±1%、粗集料為±2%、水為±1%、外加劑為±1%、摻合料為±1%。

4 結語

綜上所述，外加劑對于水泥混凝土路面具有重要的作用，在確定外加劑的質量檢驗和適應性檢驗條件下，可以合理地確定減水劑、引氣劑、緩凝劑、早強劑等外加劑的最佳摻量。在水泥混凝土路面施工環境下，增強水泥混凝土路面的設計強度、耐久性能，減少工程損害，避免因外加劑添加錯誤而造成的損失，可以減少因使用外加劑而對質量產生的不良影響，可以推動我國公路水泥混凝土路面全面、可持續性發展。

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