外加劑對不同混凝土的適應性研究

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、發(fā)電和改善哈爾濱市水環(huán)境為主，同時具有交通、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護耐，初選裝機容量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)粉煤灰進行混凝土配合比設計及性能試驗，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。其水泥的化學成份及物理力學性能檢驗結(jié)果見表1、表2。

1.2 粉煤灰

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

1.3 砂、石骨料

細骨料為當?shù)氐奶烊缓由?，細度模?shù)為2.42，技術指標滿足《水工混凝土施工規(guī)范》(DUT5144－2001)控制指標要求。

粗骨料為當?shù)厝斯に槭?。?jīng)檢驗，除5mm－20mm骨料含泥量和針片狀含量超標外，其它指標符合《水工混凝土施工規(guī)范》DUT5144 - 2001的規(guī)定。由于泥含量超標，試驗前已對5mm一20mm骨料進行清洗，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這一情況，在進行混凝土配合比試驗時，我們采用鍔式破碎機對骨料進行了二次破碎，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 配合比設計

混凝土配合比設計采用絕對體積法進行計算。根據(jù)以往的工程應用經(jīng)驗，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行優(yōu)選，在滿足工程規(guī)定的強度等級、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)濟合理的面板混凝土施工配合比，以降低混凝土工程造價，試驗所用混凝土配合比見表6。

3 混凝土外加劑與水泥的適應性

混凝土外加劑與水泥的適應性問題，涉及水泥化學、高分子材料學、表面物理化學和電化學等多方面的知識，是一個極其復雜的問題。外加劑與水泥不相適應主要表現(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，甚至降低混凝土強度等。這些不適應問題與外加劑的品種、作用機理、原材料的選用與制造工藝、膠凝材料的成份、細度、水泥磨細階段工藝的差異有關，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。試驗結(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性問題，在混凝土施工配合比設計時需要進行混凝土原材料的比選和配合比設計。

3.3 對混凝土力學性能的影響

外加劑與水泥混凝土的適應性好壞將直接影響混凝土水灰比的大小，進而影響混凝土構(gòu)筑物的力學性能。外加劑與水泥適應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，提高混凝土力學性能。試驗結(jié)果表明，哈爾濱水泥與兩家外加劑的適應性比冀東水泥好，特別是在不摻粉煤灰的情況下，當單方用水量超出10kg時，即使哈爾濱水泥的膠砂強度比冀東水泥膠砂強底低15.1M Pa，且單方水泥用量減少25噸，但當水灰比相同時，采用哈爾濱水泥配制的混凝土抗壓強度基本與冀東水泥配制的抗壓強度相同。

4 結(jié)論

(1 )外加劑對水泥的適應性研究結(jié)果表明，不同外加劑對水泥品種具有一定的適應性，影響混凝土單方用水量和和易性，進而影響混凝土的力學性能，因此，在混凝土施工配合比設計試驗時應充分進行混凝土原材料的優(yōu)選，以達到節(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性不良而導致的混凝土和易性及減水效果差的問題。