混凝土外加劑的使用

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在混凝土、砂漿和凈漿的制備過(guò)程中，摻入少量的（不超水泥用量的5％）能對(duì)混凝土、砂漿或凈漿改變性能的一種產(chǎn)品，稱為混凝土外加劑。
    在混凝土中加入適量的外加劑，能提高混凝土質(zhì)量，改善混凝土性能，減少混凝土用水量，節(jié)約水泥，降低成本，加快施工進(jìn)度。隨著技術(shù)的進(jìn)步，外加劑已成為除水泥、粗細(xì)骨料、摻合料和水以外的第5種必備材料，摻外加劑是混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)和提高混凝土耐久性的一項(xiàng)重要措施。因此新修訂的《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T5144－2001）強(qiáng)調(diào)，水工混凝土中必須摻加適量的外加劑。
    1、外加劑的分類
    混凝土外加劑按其主要功能可分為以下4類：
    （1）改善混凝土拌和物流變性能的外加劑。包括普通減水劑和高效減水劑、引氣劑和泵送劑等。
    （2）調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間、硬化性能的外加劑。包括緩凝劑、早強(qiáng)劑和速凝劑等。
    （3）改善混凝土耐久性的外加劑。包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。
    （4）改善混凝土其他性能的外加劑。包括膨脹劑、防凍劑、著色劑等。
    水工混凝土常用的外加劑種類主要有減水劑、緩凝劑、引氣劑以及各種復(fù)合性的外加劑，如緩凝減水劑或緩凝高效減水劑、早強(qiáng)減水劑、引氣減水劑，根據(jù)特殊需要，也摻用其它種類的外加劑，如泵送劑、防水劑、防凍劑等等。GB8076－1997《混凝土外加劑》、DL/T5100－1999《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》等國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些外加劑的性能指標(biāo)和技術(shù)規(guī)程都有嚴(yán)格要求，可根據(jù)混凝土的不同需要進(jìn)行選用。
    2、減水劑
    減水劑又稱塑化劑或分散劑。拌和混凝土?xí)r加入適量的減水劑，可使水泥顆粒分散均勻，同時(shí)將水泥顆粒包裹的水份釋放出來(lái)，從而能明顯減少混凝土用水量。
    減水劑的作用是在保持混凝土配合比不變的情況下，改善其工作性；或在保持工作性不變的情況下減少用水量，提高混凝土強(qiáng)度；或在保持強(qiáng)度不變時(shí)減少水泥用量，節(jié)約水泥，降低成本。同時(shí)，加入減水劑后混凝土更為均勻密實(shí)，改善一系列物理化學(xué)性能，如抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性等，提高了混凝土的耐久性。
    以往水工混凝土使用的減水劑一般是紙漿廢液、木鈣、糖蜜一類的普通減水劑，減水率不高，一般為5％～10％。隨著對(duì)水工混凝土質(zhì)量要求的提高，對(duì)減水劑的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。二灘、三峽等大型水電工程大量應(yīng)用的萘系高效減水劑，減水率高達(dá)20%～30％，主要用來(lái)配制高強(qiáng)度和高流態(tài)混凝土或是需大幅度減少用水量的混凝土。高效減水劑對(duì)提高水泥使用效率具有明顯效果，可節(jié)省水泥用量20％左右。三峽工程花崗巖人工骨料混凝土使用普通減水劑時(shí)，用水量高達(dá)110 kg/m3左右，采用了優(yōu)選的ZB－1A高效減水劑，并和DH9引氣劑、Ⅰ級(jí)粉煤灰聯(lián)摻后，用水量降至85 kg/m3左右，達(dá)到了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平。三峽工程還使用了減水率更高的丙烯酸類高效減水劑X404，減水率在30％以上，但這類減水劑的價(jià)格昂貴，主要用在高強(qiáng)度混凝土部位。
    3、緩凝劑
    緩凝劑能延緩混凝土凝結(jié)硬化時(shí)間，便于施工；能使混凝土漿體水化速度減慢，延長(zhǎng)水化放熱過(guò)程，有利于大體積混凝土溫度控制。緩凝劑會(huì)對(duì)混凝土1～3 d早期強(qiáng)度有所降低，但對(duì)后期強(qiáng)度的正常發(fā)展并無(wú)影響。
    一般緩凝劑可使混凝土的初凝時(shí)間延長(zhǎng)1～4 h，但這對(duì)高溫情況下大倉(cāng)面混凝土施工是不夠的。為了滿足高溫地區(qū)和高溫季節(jié)大體積混凝土施工需要，國(guó)家“八五”科技攻關(guān)項(xiàng)目研究出了高溫緩凝劑，這種緩凝劑能在氣溫為（35＋2）℃、相對(duì)濕度為（60＋5）％的條件下混凝土初凝時(shí)間為6～8 h。目前在三峽等工程中大量使用的緩凝高效減水劑，通過(guò)適當(dāng)增加摻量，都可使混凝土初凝時(shí)間達(dá)到6～8 h以上，滿足了35℃左右高溫季節(jié)大倉(cāng)面混凝土施工需要。
    4、引氣劑
    引氣劑是一種表面活性物質(zhì)，是混凝土常用的外加劑之一，它能使混凝土在攪拌過(guò)程中從大氣中引入大量均勻封閉的小氣泡，使混凝土中含有一定量的空氣。好的引氣劑能引入混凝土中的氣泡達(dá)10億個(gè)之多，孔徑多為0.05～0.2 mm，一般為不連續(xù)的封閉球形，分布均勻，穩(wěn)定性好，這樣能顯著提高混凝土的抗凍性、耐久性（三峽工程內(nèi)部混凝土抗凍融循環(huán)次數(shù)達(dá)150次以上，外部混凝土達(dá)300次以上）；同時(shí)還能改善混凝土和易性，特別是在人工骨料或天然砂顆粒較粗、級(jí)配較差以及在貧水泥混凝土中使用效果更好；改善混凝土的泌水和離析；減少混凝土滲透性，提高混凝土抗侵蝕能力。
    引氣劑的摻量一般在水泥重量的萬(wàn)分之0.3～2的范圍內(nèi)，由于摻量小，因此要稱量準(zhǔn)確，拌和均勻。另外，影響引氣量的因素很多，如水灰比、水泥用量、砂率、集料、振搗方式、攪拌時(shí)間、坍塌度、成型溫度等，都需嚴(yán)格規(guī)范操作，否則就達(dá)不到應(yīng)有效果。
    5、復(fù)合外加劑
    復(fù)合外加劑是具有兩種以上主要功能的外加劑，如緩凝減水劑同時(shí)具有緩凝和減水功能，引氣減水劑同時(shí)具有引氣和減水功能。
    許多水電工程，特別是三峽工程，將兩種外加劑復(fù)合使用，如緩凝高效減水劑和引氣劑復(fù)合，同時(shí)具有高效減水、引氣、緩凝作用，取得了很好的效果，既滿足了大倉(cāng)面澆筑混凝土緩凝的要求，又達(dá)到了減水和提高耐久性的目的。
    6、外加劑的選用原則
    一個(gè)工程使用什么樣的外加劑應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計(jì)和施工技術(shù)要求在工程開(kāi)工之前進(jìn)行認(rèn)真優(yōu)選，并根據(jù)原材料進(jìn)行嚴(yán)格的適應(yīng)性試驗(yàn)論證確定。三峽工程在開(kāi)工初期曾對(duì)全國(guó)近30個(gè)外加劑正規(guī)廠家生產(chǎn)的30多個(gè)品種按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了初選試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)初選出來(lái)的幾個(gè)品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品，由3個(gè)具有資質(zhì)的試驗(yàn)單位，結(jié)合三峽工程的原材料進(jìn)行了全面的混凝土適應(yīng)性試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)充分論證和嚴(yán)格評(píng)審，最終優(yōu)選出了2～3個(gè)品質(zhì)優(yōu)選的、適合三峽工程實(shí)際情況的外加劑品種，滿足了大倉(cāng)面、高強(qiáng)度混凝土施工需要，提高了混凝土的各種性能，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。