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程中，摻入少量的（不超水泥用量的5％）能對混凝土、砂漿或凈漿改變性能的一種產品，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，加快施工進度。隨著技術的進步，外加劑已成為除水泥、粗細骨料、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)化設計和提高混凝土耐久性的一項重要措施。因此新修訂的《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T5144－2001）強調，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）調節(jié)混凝土凝結時間、硬化性能的外加劑。包括緩凝劑、早強劑和速凝劑等。
    （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、引氣劑以及各種復合性的外加劑，如緩凝減水劑或緩凝高效減水劑、早強減水劑、引氣減水劑，根據特殊需要，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規(guī)程》等國家和行業(yè)標準對這些外加劑的性能指標和技術規(guī)程都有嚴格要求，可根據混凝土的不同需要進行選用。
    2、減水劑
    減水劑又稱塑化劑或分散劑。拌和混凝土時加入適量的減水劑，可使水泥顆粒分散均勻，同時將水泥顆粒包裹的水份釋放出來，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，提高混凝土強度；或在保持強度不變時減少水泥用量，節(jié)約水泥，降低成本。同時，加入減水劑后混凝土更為均勻密實，改善一系列物理化學性能，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％。隨著對水工混凝土質量要求的提高，對減水劑的質量要求也越來越高。二灘、三峽等大型水電工程大量應用的萘系高效減水劑，減水率高達20%～30％，主要用來配制高強度和高流態(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，用水量高達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級粉煤灰聯(lián)摻后，用水量降至85 kg/m3左右，達到了國內外先進水平。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，但這類減水劑的價格昂貴，主要用在高強度混凝土部位。
    3、緩凝劑
    緩凝劑能延緩混凝土凝結硬化時間，便于施工；能使混凝土漿體水化速度減慢，延長水化放熱過程，有利于大體積混凝土溫度控制。緩凝劑會對混凝土1～3 d早期強度有所降低，但對后期強度的正常發(fā)展并無影響。
    一般緩凝劑可使混凝土的初凝時間延長1～4 h，但這對高溫情況下大倉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，國家“八五”科技攻關項目研究出了高溫緩凝劑，這種緩凝劑能在氣溫為（35＋2）℃、相對濕度為（60＋5）％的條件下混凝土初凝時間為6～8 h。目前在三峽等工程中大量使用的緩凝高效減水劑，通過適當增加摻量，都可使混凝土初凝時間達到6～8 h以上，滿足了35℃左右高溫季節(jié)大倉面混凝土施工需要。
    4、引氣劑
    引氣劑是一種表面活性物質，是混凝土常用的外加劑之一，它能使混凝土在攪拌過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10億個之多，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（三峽工程內部混凝土抗凍融循環(huán)次數(shù)達150次以上，外部混凝土達300次以上）；同時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分之0.3～2的范圍內，由于摻量小，因此要稱量準確，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、攪拌時間、坍塌度、成型溫度等，都需嚴格規(guī)范操作，否則就達不到應有效果。
    5、復合外加劑
    復合外加劑是具有兩種以上主要功能的外加劑，如緩凝減水劑同時具有緩凝和減水功能，引氣減水劑同時具有引氣和減水功能。
    許多水電工程，特別是三峽工程，將兩種外加劑復合使用，如緩凝高效減水劑和引氣劑復合，同時具有高效減水、引氣、緩凝作用，取得了很好的效果，既滿足了大倉面澆筑混凝土緩凝的要求，又達到了減水和提高耐久性的目的。
    6、外加劑的選用原則
    一個工程使用什么樣的外加劑應根據工程設計和施工技術要求在工程開工之前進行認真優(yōu)選，并根據原材料進行嚴格的適應性試驗論證確定。三峽工程在開工初期曾對全國近30個外加劑正規(guī)廠家生產的30多個品種按國家標準進行了初選試驗，在此基礎上，對初選出來的幾個品質優(yōu)良的產品，由3個具有資質的試驗單位，結合三峽工程的原材料進行了全面的混凝土適應性試驗，經過充分論證和嚴格評審，最終優(yōu)選出了2～3個品質優(yōu)選的、適合三峽工程實際情況的外加劑品種，滿足了大倉面、高強度混凝土施工需要，提高了混凝土的各種性能，取得了良好的經濟效益。