外加劑對不同混凝土的適應(yīng)性研究

大頂子山航電樞紐工程位于松花江干流哈爾濱下游46km處，北岸屬于呼蘭區(qū)，南岸屬于賓縣，是以航運(yùn)、發(fā)電和改善哈爾濱市水環(huán)境為主，同時(shí)具有交通、水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游等綜合利用功能的低水頭航電樞紐工程，庫容5.97 x 1護(hù)耐，初選裝機(jī)容量60MW。為滿足該工程船閘連接處等部位混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐久性及抗?jié)B性等要求，大頂子山航電樞紐工程采用不同廠家生產(chǎn)的水泥品種及 外加劑、骨料、優(yōu)質(zhì)粉煤灰進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)及性能試驗(yàn)，確定粉煤灰、外加劑摻量以改善混凝土的性能，從而優(yōu)選出不同施工部位所需的混凝土施工配合比。

1 原材料

1.1 水泥品種

本次試驗(yàn)采用哈爾濱第二水泥廠生產(chǎn)的太陽島牌42.5級普通硅酸鹽和冀東水泥扶余有限公司生產(chǎn)的盾石牌42.5級普通硅酸鹽水泥。其水泥的化學(xué)成份及物理力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果見表1、表2。

1.2 粉煤灰

本次試驗(yàn)采用哈爾濱熱電三廠生產(chǎn)的1級粉煤灰。技術(shù)指標(biāo)詳見表3，其品質(zhì)滿足《水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》DUT5055－1996要求。

1.3 砂、石骨料

細(xì)骨料為當(dāng)?shù)氐奶烊缓由?，?xì)度模數(shù)為2.42，技術(shù)指標(biāo)滿足《水工混凝土施工規(guī)范》(DUT5144－2001)控制指標(biāo)要求。

粗骨料為當(dāng)?shù)厝斯に槭?。?jīng)檢驗(yàn)，除5mm－20mm骨料含泥量和針片狀含量超標(biāo)外，其它指標(biāo)符合《水工混凝土施工規(guī)范》DUT5144 - 2001的規(guī)定。由于泥含量超標(biāo)，試驗(yàn)前已對5mm一20mm骨料進(jìn)行清洗，并將其含泥量控制在規(guī)定范圍內(nèi)。針對5mm一20mm骨料針片狀含量超標(biāo)這一情況，在進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)時(shí)，我們采用鍔式破碎機(jī)對骨料進(jìn)行了二次破碎，獲得了滿足規(guī)程要求的針片狀骨料。

1.4 外加劑品種

沈陽東融新型建筑材料有限責(zé)任公司生產(chǎn)的GR－YQ-5(簡稱YQ - 5)引氣高效減水劑;長春東勘新型建筑材料有限公司生產(chǎn)的SKY型引氣高效減水劑。

2 配合比設(shè)計(jì)

混凝土配合比設(shè)計(jì)采用絕對體積法進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)以往的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，通過對混凝土施工用水泥、粉煤灰、砂石骨料、混凝土外加劑等原材料進(jìn)行優(yōu)選，在滿足工程規(guī)定的強(qiáng)度等級、抗?jié)B、抗凍等耐久性的前提下，優(yōu)選出滿足施工和易性要求的經(jīng)濟(jì)合理的面板混凝土施工配合比，以降低混凝土工程造價(jià)，試驗(yàn)所用混凝土配合比見表6。

3 混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性

混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性問題，涉及水泥化學(xué)、高分子材料學(xué)、表面物理化學(xué)和電化學(xué)等多方面的知識，是一個(gè)極其復(fù)雜的問題。外加劑與水泥不相適應(yīng)主要表現(xiàn)在減水效果差或流動性效果不好、凝結(jié)速度太快或緩凝、坍落度損失快，甚至降低混凝土強(qiáng)度等。這些不適應(yīng)問題與外加劑的品種、作用機(jī)理、原材料的選用與制造工藝、膠凝材料的成份、細(xì)度、水泥磨細(xì)階段工藝的差異有關(guān)，其他如環(huán)境溫度、加料方式和外加劑用量也會產(chǎn)生一定影響。

3.1 粉煤灰的影響

粉煤灰是混凝土中常用的摻合料，摻人適量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰后，既可以降低混凝土的水泥水化熱溫升、減少混凝土單方水泥用量，又可以改善混凝土的和易性，抑制骨料堿—硅酸反應(yīng)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，同一級配的混凝土，摻人粉煤灰后均具有減水的作用，且減水量隨著粉煤灰摻量的增加而增力口。

3.2 對混凝土減水效果的影響

水泥的礦物成份和化學(xué)成份對外加劑吸附量的多少，對于混凝土流動性有極大的影響。外加劑吸附量越少，混凝土流動度越大。表6是相同或接近水(灰)膠比，采用不同水泥及不同外加劑所配制的混凝土配合比。在外加劑最佳摻量的情況下，使用YQ－5外加劑與冀東水泥配制的混凝土比SKY外加劑與冀東水泥配制的混凝土單方用水量增加9kg;而使用YQ -5外加劑與哈爾濱水泥配制的混凝土比SKY外加劑與哈爾濱水泥配制的混凝土單方用水量卻減少3kg。因此，外加劑品種與水泥品種具有明顯的適應(yīng)性問題，在混凝土施工配合比設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行混凝土原材料的比選和配合比設(shè)計(jì)。

3.3 對混凝土力學(xué)性能的影響

外加劑與水泥混凝土的適應(yīng)性好壞將直接影響混凝土水灰比的大小，進(jìn)而影響混凝土構(gòu)筑物的力學(xué)性能。外加劑與水泥適應(yīng)性好可以明顯改善水泥混凝土勻質(zhì)性，提高混凝土的流動性，提高混凝土力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，哈爾濱水泥與兩家外加劑的適應(yīng)性比冀東水泥好，特別是在不摻粉煤灰的情況下，當(dāng)單方用水量超出10kg時(shí)，即使哈爾濱水泥的膠砂強(qiáng)度比冀東水泥膠砂強(qiáng)底低15.1M Pa，且單方水泥用量減少25噸，但當(dāng)水灰比相同時(shí)，采用哈爾濱水泥配制的混凝土抗壓強(qiáng)度基本與冀東水泥配制的抗壓強(qiáng)度相同。

4 結(jié)論

(1 )外加劑對水泥的適應(yīng)性研究結(jié)果表明，不同外加劑對水泥品種具有一定的適應(yīng)性，影響混凝土單方用水量和和易性，進(jìn)而影響混凝土的力學(xué)性能，因此，在混凝土施工配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)充分進(jìn)行混凝土原材料的優(yōu)選，以達(dá)到節(jié)約水泥、降低成本，改善混凝土和易性，提高混凝土物理力學(xué)性能和耐久性能。

(2) 在混凝土中摻人優(yōu)質(zhì)的粉煤灰可以有效地改善外加劑與水泥的適應(yīng)性不良而導(dǎo)致的混凝土和易性及減水效果差的問題。