公路工程水泥混凝土常用外加劑應用技術

方軍

摘要：現如今，我國的公路工程水泥混凝土建設的規模在不斷擴展，外加劑的應用也變得十分廣泛。添加外加劑可以改進水泥混凝土的性能，提升混凝土的耐久度與力學性能。但是由于外加劑的應用不當會引起水泥混凝土路面或者橋涵結構的質量事故，這會影響到公路工程的建設質量。本文重點對公路工程水泥混凝土當中的常用外加劑技術進行了綜述。

關鍵詞：公路工程；水泥混凝土；外加劑；應用技術

中圖分類號：TU414 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）14-01-02

引言

公路工程的施工方式隨著經濟發展不斷提高。在當前階段，我國公路工程建設當中水泥混凝土所起到的作用是無法取代的，水泥混凝土當中在配合比上有著比較嚴格的控制要求，為了適應混凝土在不同條件下的需求，需要不斷調整混凝土強度。可以在混凝土與砂漿當中加入外加劑，改進其性能。

1公路工程中水泥混凝土常用外加劑及其應用技術

1.1減水劑

1.1.1減水劑的主要作用效果

①在不降低單位用水量的前提下，改進新拌混凝土的工作度，提升其流動性。②在維持一定工作度的情況下，降低用水量，提升混凝土的強度。③在維持一定強度的情況下，降低單位用水量，節省水泥。④改進水泥拌合物的可泵性與混凝土另外的物理力學性能。

1.1.2減水劑的使用范圍

①普通減水劑與高效減水劑可以使用在鋼筋混凝土、預應力混凝土以及素混凝土，并可以用來制備高性能混凝土。②普通減水劑適宜用在日最低溫度高于5℃施工環境下的混凝土，不適宜單獨用在蒸養混凝土。高效減水劑適宜用在日最低溫度高于0℃施工條件下的混凝土。

1.1.3減水劑的施工應用技術

①普通減水劑與高效減水劑在施工使用以前需要檢驗其pH值、減水率以及密度等，在符合規定要求之后才可以使用。在確定最佳摻量的時候，一定要滿足工程環境條件的工作性、耐久度、經濟性以及設計強度的規定，結合供貨商給出的推薦數目，采用試配得到一個科學的摻量。高效減水劑的添加量過大會引起水泥混凝土的水泥漿大量流失以及嚴重泌水，使得密實度不夠進而影響到強度。②高效減水劑應該配制為均勻的溶液。外加劑沉淀的有害作用跟外加劑摻量過大有一定的聯系，每天需要清除溶液當中沒有溶解的固體沉淀物。結合工程的要求，普通減水劑與高效減水劑可以跟其他可混溶的外加劑混合使用。③在高效減水劑當中加入跟水泥相適應的緩凝劑、保塑劑、緩凝型減水劑或者高溫緩凝劑可以降低熱天塌落度的損耗，在利用罐車或者攪拌車運輸混凝土的時候，在澆筑現場可以再次加入高效減水劑，利用緩凝型的高效減水劑在通過快速攪拌之后出料，不可以多加水，并且需要快速進行澆筑、振搗與飾面等等。④養生是確保公路水泥混凝土結構不產生開裂的重點工作，所以，在摻加普通減水劑或者高效減水劑的時候，要結合公路工程的水泥混凝土結構，強化保溫養生。不同溫度下公路養生時間表見下表1：

1.2引氣劑

1.2.1引氣劑的主要作用效果

改進混凝土的和易性，降低泌水與離析，提升耐久性與抗凍融性。

1.2.2引氣劑的使用范圍

①引氣劑和引氣減水劑，可以用在抗凍混凝土、抗硫酸鹽混凝土、輕骨料混凝土、抗滲性混凝土、高性能混凝土、泌水嚴重的混凝土以及具有飾面規定的混凝土和高強混凝土。②引氣劑和引氣減水劑不適宜用在蒸養混凝土與預應力混凝土，在必須要使用的時候，需要經過試驗測定。

1.2.3引氣劑施工應用技術。

（1）引氣劑應該選取表面張力減少值大、泡沫穩定時間長、殘渣少、細密、水泥稀漿當中起泡容量多的產品。因為在水泥稀漿當中氣泡的特征與水泥混凝土當中的比較相似，因此，搖泡試驗可以在水泥稀漿當中開展。

（2）利用引氣劑能夠有效提升水泥混凝土的抗拉強度與彎拉強度，降低溫度收縮與干縮變形量，改進結構的抗裂性能，同樣也可以提升水泥混凝土的抗滲性能。

（3）針對于負溫水泥混凝土施工的過程當中改進早期抗凍性的手段可以從兩個方面來改善：首先是要加快早期水泥的水化，使得水泥混凝土盡早到達早期臨界強度，可以利用減水劑、防凍劑和早強劑；其次是加入引氣劑，減緩凍脹所引起的壓力。結合以往經驗看來，冬季日均氣溫低于-5℃或者是極限最低氣溫低于-10℃區段施工的公路水泥混凝土和鋼筋混凝土構件，應該摻加引氣劑或者是引氣型減水劑、引氣型高效凈水劑以及引氣型（防凍、早強）高效減水劑。

（4）引氣劑、引氣型減水劑以及引氣型高效減水劑可以結合公路工程規定以及環境條件跟緩凝劑、防凍劑以及早強劑等復合使用，在配制溶液的時候，假如產生沉淀或者是絮凝的情況，不可以混溶，應該分開配制溶液，并分別加入到攪拌機當中。當配合比、運輸距離、氣溫、攪拌時間以及原材料等條件改變的時候，應該稍微調整一下引氣劑、引氣型減水劑、引氣型高效減水劑以及引氣緩凝型減水劑的用量，確保水泥混凝土結構的含氣量大致不發生變化。

（5）新拌水泥混凝土的含氣量，需要在攪拌機口進行取樣，然后開展現場檢測，并且應該考慮到在運輸與振搗過程當中的損耗。

1.3緩凝劑

1.3.1緩凝劑的主要作用效果

①增加凝結時間，使得新拌混凝土在一定時間當中維持塑性，提升施工效果；在減緩凝結時間的同時還可以改進新拌制混凝土的工作度。②（高效）緩凝減水。

1.3.2緩凝劑的使用范圍

①緩凝劑、緩凝減水劑以及緩凝高效減水劑可以用在大體積混凝土、大面積澆筑混凝土、需要長距離運輸或者長時間停放的混凝土、炎熱氣候條件之下施工的混凝土以及其他需要減緩凝結時間的混凝土。②緩凝劑、緩凝減水劑及緩凝高效減水劑適合用在日最低溫度在5℃以上的施工混凝土，不可以單獨用在有早強規定的混凝土和蒸養混凝土。

1.3.3緩凝劑施工應用技術

（1）連續澆筑、泵送以及熱天施工等特殊施工條件下的施工一定要使用緩凝型外加劑，在施工之前需要檢測跟所使用水泥在該條件下的適應性，選取其合適品種。當水泥的強度、生產廠、等級、品種變更或者水泥混凝土性能產生變化的時候，需要重新檢測緩凝劑對于水泥的適應性。

（2）緩凝型外加劑的最佳摻入量需要結合施工規定的水泥混凝土凝結氣溫、強度、時間等利用試驗確定。在施工當中，如果運輸距離、運輸時間以及氣溫變化的時候，可以稍微調整其摻入量，應該保證拌合物具有良好的施工操作性，并且可以實現外觀質量以及密實度的要求。

（3）緩凝型外加劑應該通過溶液跟拌合水一同摻入到拌合物當中，粉劑需要提早1d在現場進行溶液配制，并使其充分溶解，然后在攪拌均勻之后投入使用。嚴禁利用沉淀或者分層的緩凝型外加劑溶液來拌制水泥混凝土。在外加劑溶液當中的水量應該從拌和加水量當中去除。

（4）摻入緩凝型外加劑的水泥混凝土維持塑性的時間比較長，其表面水蒸發的時間也比較長，在風力較大或者氣候炎熱的時候，應該在變色或者觸干的時候立馬噴灑養生劑或者噴霧保濕養生并且應該在終凝之后立即進行澆水養生。在氣溫較低的時候，需要在保濕養生的同時，強化保濕養生，可以覆蓋吸熱保濕材料或者是深色塑料薄膜。

2混凝土早強劑

混凝土早強劑是指能提高混凝土早期強度的外加劑，多在冬季或者緊急搶修時采用。混凝土早強劑對混凝土后期強度并無顯著影響。早強劑的分類：（1）強電解質無機鹽類：硫酸鹽、硫酸復鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽、氯鹽等。（2）水溶性有機物：三乙醇胺、甲酸鹽、乙酸鹽、丙酸鹽等。（3）其他：有機化學成分、無機鹽復合物等早強劑、早強減水劑和早強高效減水劑適用于公路工程需要快速形成強度的快通混凝土結構；蒸養混凝土構件；最低溫度不低于一5度環境中施工的有早強要求的混凝土、鋼筋混凝土及需要提前張拉和放張的預應力混凝土結構和構件。炎熱環境條件下不宜使用早強型外加劑。摻入混凝土后對人體產生危害或對環境產生污染的化學物質嚴禁用作早強劑。含有六價鉻鹽、亞硝酸鹽等有害成分的早強劑嚴禁用于飲水工程及與食物相接觸的工程。硝銨類及其他易揮發的早強劑嚴禁用于辦公、居住、洞室等密閉工程。

2.1氯鹽類早強劑及其與氯鹽復配的早強減水劑和早強高效減水劑嚴禁用于下列公路工程混凝土結構：

（1）預應力鋼筋混凝土結構和構件；

（2）相對濕度大于80%環境中使用的露天、水淋、水沖刷、水位變動區的鋼筋混凝土結構和構件，暴露在海水浪濺區和水位變動區、處于海風環境范圍內的鋼筋混凝土結構和構件；

（3）大體積混凝土和鋼筋混凝土結構；

（4）直接接觸酸、堿或其他腐蝕性介質的混凝土和鋼筋混凝土結構；

（5）經常處在使用溫度60度以上的混凝土和鋼筋混凝土結構，需經6蒸養的鋼筋混凝土預制構件；

（6）表面有裝飾、有金屬裝飾要求或要求色彩一致混凝土、鋼筋混凝土結構和構件；

（7）薄壁鋼筋混凝土結構，橋梁上部主梁鋼筋混凝土結構，承受中、重、特重交通量的橋梁下部鋼筋混凝土結構；

（8）使用冷拉鋼筋或冷拔低碳鋼絲的鋼筋混凝土結構；

（9）集料具有堿活性的混凝土結構。

2.2含有強電解質無機鹽類的早強劑、早強減水劑和早強高效減水劑嚴禁用于下列公路工程混凝土結構中：

（1）有照明和排風設施的隧道鋼筋混凝土襯砌；使用陰極防護措施的橋梁鋼筋混凝土結構；埋置照明線路、使用直流電以及距離直流電源lOOm以內鋼筋混凝土結構。

（2）有鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸部位的結構、以及有外露鋼筋預埋鐵件而無防護措施的結構。

（3）海水、鹵水及地下含有酸、堿腐蝕介質中的墩、橋墩、樁、橋樁、系梁等鋼筋混凝土結構。

在混凝土中加人外加劑后，由于品種不同，產生的作用也各異，多數是產生物理作用，例如吸附于水泥粒子表面形成吸附膜，改變了電位，產生不同的吸力或斥力；有的會破壞絮凝結構，提高水泥擴散體系的穩定性，改善水泥水化的條件：有的能形成大分子結構，改變水泥粒子表面的吸附狀態；有的會降低水的表面張力和表面能等：還有少數直接參與化學反應，與水泥生成新的化合物。

由于外加劑能有效地改善混凝土的性能，而且具有良好的經濟效益。在許多國家都得到廣泛的應用，成為混凝土中不可或缺的材料。尤其是高效能減少劑的使用，水泥粒子能得到充分的分散，用水量大大減少，水泥潛能得到充分發揮。致使水泥石較為致密，孔結構和界面區微結構得到很好的改善，從而使得混凝土的物理力學性能有了很大的提高，無論是不透水性，還是氯離子擴散、碳化、抗硫酸鹽侵蝕.以及抗沖、耐磨性能等各方面均優于不摻外加劑的混凝土，不僅提高了強度，改善和易性。還可以提高混凝土的耐久性。只有摻用高效減水劑，配制高施工性、高強度、高耐久性的高性能混凝土才有可能實現。

3結語

綜上所述，外加劑在公路工程建設以及水泥混凝土、砂漿上的作用非常重要。利用外加劑能夠改進水泥混凝土的性能，增大其強度、耐久性、密實度以及抗凍性。合理摻加外加劑，采取科學的施工方法，對引氣劑、緩凝劑以及減水劑的性能進行研究，對施工方法進行探討，能夠防止誤用外加劑而引起的損失，節省公路工程的建設成本，提升公路工程的質量。