【关键词】 混凝土外加剂; 使用; 问题
【中图分类号】TV42 + 4 【文献标识码】 A 【文章编号】1008 - 1305 (2006) 03 - 0020 - 02
近年来, 混凝土外加剂在施工中已普遍使用,成为混凝土重要组成部分。通过对外加剂的使用,混凝土施工技术和新混凝土品种得到了很大发展,高性能混凝土已在工程建设中大量出现。因此, 对外加剂的使用加以总结, 便于在混凝土施工中对外加剂的选择和使用很有必要。
1 混凝土外加剂的分类
混凝土外加剂按分类方法的不同可分为以下几类。
(1) 按主要功能分为4 类: 改善混凝土拌和物流变性能的外加剂, 调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂, 改善混凝土耐久性的外加剂以及改善混凝土其它性能的外加剂。
(2) 按化学成分分为有机外加剂、无机外加剂和有机无机外加剂。
(3) 按使用效果分为减水剂、调凝剂(缓凝剂、早强剂、速凝剂) 、引气剂、防水剂、加气剂、膨胀剂、防冻剂、泵送剂以及复合外加剂等。在工程施工中主要按使用效果进行分类。
2 混凝土外加剂的选择
混凝土外加剂的选择应考虑以下因素。
(1) 满足工程设计的需求。根据设计混凝土的不同选择不同的外加剂, 如高强混凝土采用减水剂或高效减水剂, 喷射混凝土采用速凝剂, 有抗渗要求的混凝土应采用防水剂等。
(2) 根据施工环境和要求选择。在选择混凝土外加剂时应考虑施工环境的不同及施工要求来选择。如在冬季施工时应选择防冻剂, 夏季施工采用缓凝剂, 钢管混凝土可采用自密实性外加剂等。
(3) 应通过比较来确定外加剂。现在, 混凝土外加剂种类、品牌繁多, 各外加剂的效果、价格亦不同, 可通过比较来选择最经济的外加剂。
(4) 要保证质量要求。现在, 外加剂生产厂家众多, 各厂家信誉、质量参差不齐。因此, 在选择时一定要选择信誉好、质量保证的厂家。所选择的外加剂要进行质量鉴定, 以确保质量。
(5) 选择的外加剂要与所选用的水泥相适应。
3 混凝土外加剂掺量的确定
混凝土外加剂的掺量应通过试验确定, 为确定最优参量, 可采用优选法对外加剂的掺量进行优化, 具体方法如下。设:
f ( u) = u - m/ ( n - m) (1)
式中:
u ———混凝土外加剂掺量
m ———混凝土外加剂掺量的下限
n ———混凝土外加剂掺量的上限
m、n 可按厂家推荐的数值或根据经验确定。
根据优选法相似性与对称性的原理进行以下优化。
第一步, 以u 等于0.618 为基点, 在u 等于0～0.618 之间和u 等于0.618～1 之间重新进行黄金分割, 这样便得到0.236 、0.382 、0.618 、0.764 、0.854 五点, 取上述五点所对应的外加剂掺量进行对比试验, 并比较试验结果, 按以下原则确定最优区间:
(1) 若0.236 点最佳, 则最优区间为( 0 0.382)
(2) 若0.382 点最佳, 则最优区间为(0.2360.618)
(3) 若0.618 点最佳, 则最优区间为(0.3820.764)
(4) 若0.764 点最佳, 则最优区间为(0.6180.854)
(5) 若0.854 点最佳, 则最优区间为(0.7641)
第二步, 取第一步确定的最优区间中0.618 点和0.382 点继续进行优化对比。此时m、n 取值为新区间的下限值和上限值, 并将试验结果与第一轮得到的最优方案进行比较, 取最优结果。一般进行二轮优化即可。
算例: 某减水剂厂家推荐的最大掺量为2 % ,最小掺量为0.5 % , 进行以下优化。
根据式(1) 可算出u = 1.427
第一步, 根据式(1) 可算出0.236 、0.382 、0.618 、0.764 、0.854 所对应的外加剂掺量u 为0.854 、1.073 、1.427 、1.646 、1.781 。通过试验得出u = 1.073 最优, 则最优区间为( 0.2360.618) , 此时n = 1.427 , m = 0.854 。
第二步, 最优区间( 0.236 0.618 ) 对应的0.382 点及0.618 点分别为0.382 和0.472 , 根据式(1) 算出0.382 和0.472 对应的外加剂掺量u分别为1.073 和1.124 , 通过试验比较, 掺量1.124 最佳, 则最终确定该外加剂的掺量为1.124 %。
4 外加剂与水泥的适应性问题
使用外加剂特别是高效外加剂, 经常发生泌水现象及混凝土坍落度损失较大的情况。如发生这种情况就认为水泥与外加剂不适应。
当高效减水剂掺量较高时, 混凝土初始坍落度增加到某一数值后便不再增加, 如再增加掺量, 便发生泌水现象。对于此种情况可通过三种途径解决: (1) 提高砂率; (2) 提高水泥用量从而相对降低外加剂的掺量; (3) 掺用矿物外加剂、引气剂或纤维素醚等。以上三种办法可有效降低混凝土的泌水量。
坍落度损失较大, 主要是水泥中C3 A 含量较高, 水泥矿物吸附外加剂能力的顺序为: C3 A > C4AF > C3 S > C2 S。由于C3A 水化速度较快, 吸附量大, 当外加剂掺入到C3 A 含量高的水泥中时, 减水增强效果就差。因此, 在配制对坍落度损失有严格要求的混凝土时, 选用水泥含碱量不宜过高, 水泥中的SO3 与C3 A 的含量比例应适宜。在配制混凝土时, 亦可加入粉煤灰或石灰石粉, 这两种材料对外加剂的吸附量比水泥低, 其中粉煤灰还有一定的减水及降低混凝土坍落度损失的作用。
5 混凝土外加剂的使用方法
外加剂的掺加方法对混凝土的性能有一定的影响。共有三种掺加方法: 先掺法、同掺法及后掺法。在施工中, 经常采用同掺法。
(1) 先掺法。即外加剂干粉先与水泥混合, 然后再与砂、石、水一起搅拌。此种方法对萘系高效减水剂效果较差, 采用此种方法应将外加剂先与水泥充分搅拌。
(2) 同掺法。即在搅拌混凝土时将外加剂与水一起加入到混凝土中, 此方法是最为常用的一种方法。
(3) 后掺法。即在混凝土搅拌好后将外加剂一次或数次加入到混凝土中(需经二次或多次搅拌) 。后掺法又分为滞水法和分批添加法。滞水法即在搅拌混凝土过程中, 外加剂滞后于水1～3 min 加入;分批添加法即分批掺入外加剂。后掺法有多种优点, 可补偿和恢复坍落度值, 减少减水剂的掺量。
6 外加剂的质量控制
在实际施工中, 对外加剂的质量控制应做好以下几点。
(1) 所采用的外加剂应有产品说明书, 应为有资质的厂家生产的产品。
(2) 在确定外加剂时应对外加剂的质量进行检验, 以确保使用合格产品。
(3) 外加剂进场后应查看出厂检验报告和合格证, 对其种类、批号进行查对, 确保无误后方可入库。
(4) 外加剂入库后要进行标识, 未检验的外加剂不能使用。
(5) 应按规范要求的批次、数量对外加剂进行取样试验, 合格后方可使用。
(6) 外加剂要妥善保管, 不能结块、受潮。
(7) 在配制混凝土时, 外加剂要准确计量, 误差不能大于2 %。
7 结论
外加剂已成为混凝土重要组成部分, 外加剂使用过程中, 做好以上几点对外加剂的合理使用及保证混凝土质量有积极作用。
