外加劑對(duì)砼抗裂性能的影響

關(guān)鍵詞：公路； 外加劑； 砼； 抗裂性 

加入外加劑是為了改善砼的性能，然而，由于外加劑使用不當(dāng)而導(dǎo)致的砼路面及橋涵結(jié)構(gòu)的質(zhì)量事故屢有發(fā)生，嚴(yán)重影響了公路工程的建設(shè)質(zhì)量。

1 　減水劑

高效減水劑宜用于日最低氣溫0℃以上施工的砼構(gòu)件，適用于制備大流動(dòng)性砼、高強(qiáng)砼、高彎拉強(qiáng)度砼、高性能砼及蒸養(yǎng)砼構(gòu)件。對(duì)于公路橋梁等預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件而言，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度和等級(jí)較高，幾乎沒(méi)有不采用減水劑的。減水劑分普通減水劑、高效減水劑和復(fù)合減水劑3類(lèi)，普通減水劑有木質(zhì)素磺酸鹽類(lèi)和糖蜜類(lèi)兩類(lèi)；高效減水劑有多環(huán)芳香族磺酸鹽類(lèi)、水溶性樹(shù)脂磺酸鹽類(lèi)、脂肪族類(lèi)和其它如改性木質(zhì)素磺酸鈣、改性丹寧、改性橡膠幾類(lèi);復(fù)合減水劑由普通減水劑和高效減水劑復(fù)配而成。

由于普通減水劑的化合物均為不耐高溫的有機(jī)物，在蒸養(yǎng)高溫的條件下會(huì)分解焦化或分解失效，對(duì)強(qiáng)度、耐久性等性能產(chǎn)生不利影響，因此普通減水劑不能用于蒸養(yǎng)砼構(gòu)件，可用于日最低氣溫5℃以上施工的砼構(gòu)件。高效減水劑使用得很普遍，由于砼構(gòu)件放張后應(yīng)力集中最大的梁端會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象，因此，無(wú)論采用先張法、后張法或預(yù)應(yīng)力與非預(yù)應(yīng)力的組合結(jié)構(gòu)，其張拉、放張和孔道灌漿技術(shù)等施工細(xì)節(jié)都應(yīng)處理好；后張法的孔道漿體灌不滿或不密實(shí)是目前造成預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)返工和浪費(fèi)的最多最大的原因。摻高效減水劑的公路工程預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件張拉或放張時(shí)，其工藝必須通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。

2 　引氣劑

引氣劑分為4類(lèi): ①松香樹(shù)脂類(lèi)(0.03‰～0.15‰)，包括松香熱聚物、文松樹(shù)脂、松脂。②皂類(lèi)烷基和烷基芳烴磺酸鹽類(lèi)(0.05‰～0.2‰) ，包括十二烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基苯酚。③聚氧乙烯醚脂肪醇磺酸鹽類(lèi)(0.05‰～0.2‰)，包括脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉。皂甙類(lèi)(1.0‰～2.5‰)，包括皂角素、三萜皂甙。④其它(2.0‰～4.0‰)，包括甜菜堿、蛋白質(zhì)鹽、石油磺酸鹽。

加入引氣劑對(duì)砼有兩個(gè)作用:從成分方面有增加收縮的作用；另一方面可以減少含水量，又有減少收縮的作用。使用引氣劑可以有效地提高砼的彎拉強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度，減少干縮和溫度收縮變形量，改善結(jié)構(gòu)抗裂性，同時(shí)提高砼的抗?jié)B性。因此，對(duì)于嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)處在淡水和地下水凍土區(qū)內(nèi)的砼結(jié)構(gòu)有高抗凍性要求，同時(shí)海水、海風(fēng)環(huán)境(離海岸線10km范圍內(nèi))、鹽堿水水位變動(dòng)區(qū)、冬季需灑除冰鹽的寒冷地區(qū)的砼結(jié)構(gòu)有高抗鹽凍性的要求，應(yīng)在砼中摻用引氣型復(fù)合高效減水劑。其摻量應(yīng)根據(jù)砼的含氣量要求，通過(guò)試驗(yàn)確定，引氣劑的摻量通過(guò)攪拌機(jī)口含氣量檢測(cè)結(jié)果反向進(jìn)行控制。含氣量及其允許誤差應(yīng)滿足表1規(guī)定。對(duì)60d以上齡期方遭遇冰凍或鹽凍的，在摻引氣型(高效)減水劑的同時(shí)，宜加入符合要求的粉煤灰、硅灰、磨細(xì)礦渣和膨脹劑，可提高砼的密實(shí)度和抗?jié)B性。 

3 　緩凝劑

熱天施工、連續(xù)澆注、泵送等特殊機(jī)械工藝下的施工中必須使用緩凝型外加劑。緩凝劑一般分5類(lèi): ①糖類(lèi)緩凝劑，如葡萄糖、糖蜜、蔗糖、糖鈣、糖鈉、糖鎂等。②羥基羧酸類(lèi)高溫緩凝劑，如酒石酸、檸檬酸、乳酸、酒石酸鉀鈉、水楊酸、醋酸等。③ 無(wú)機(jī)鹽類(lèi)高溫緩凝劑，如硼酸鹽、磷酸鹽、氟硅酸鹽、亞硫酸鈉、硫酸亞鐵、鋅鹽等。④ 木質(zhì)素磺酸鹽類(lèi)緩凝減水劑，如木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鎂等。⑤其它，如多元醇、胺鹽及其衍生物、纖維素、纖維素醚等緩凝劑。

緩凝劑、高溫緩凝劑、緩凝減水劑、緩凝(引氣)高效減水劑適用于公路砼工程在炎熱氣候條件下，需較長(zhǎng)時(shí)間或較長(zhǎng)距離運(yùn)輸時(shí)，減少和控制坍落度損失；可用于大體積砼中緩解水化熱、減少施工縫和連續(xù)澆筑避免出現(xiàn)冷縫的砼結(jié)構(gòu)、大跨度砼橋梁構(gòu)件；也可用于流態(tài)(免振)砼、泵送砼、預(yù)拌商品砼、預(yù)填骨料砼、滑模砼及其它需要延緩凝結(jié)時(shí)間的砼。但單加緩凝劑一般來(lái)說(shuō)會(huì)使收縮裂縫加重，有時(shí)還會(huì)誘發(fā)收縮開(kāi)裂。摻緩凝減水劑的砼構(gòu)件必須保證靜停一段時(shí)間，使砼形成一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度后才可蒸養(yǎng)，否則，蒸養(yǎng)后的砼很容易產(chǎn)生微裂縫、表面疏松、起鼓、腫脹等，摻高效減水劑的砼可用蒸養(yǎng)養(yǎng)護(hù)。對(duì)于公路工程砼而言，使用溫度不大于100℃的常壓養(yǎng)護(hù)已足夠。摻緩凝型外加劑的砼保持在塑性的時(shí)間較長(zhǎng)，表面水蒸發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)，當(dāng)氣候炎熱及風(fēng)力較大時(shí)，容易失水形成收縮裂縫，因此應(yīng)在觸干或變色時(shí)立即噴霧或噴灑養(yǎng)生劑保濕養(yǎng)生，并在終凝以后立即開(kāi)始澆水養(yǎng)生。

4 　早強(qiáng)劑

早強(qiáng)劑分4 類(lèi)： ①?gòu)?qiáng)電解質(zhì)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，包括各種硫酸鹽及硫酸復(fù)鹽、硝酸鹽及亞硝酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽、氯鹽等；②水溶性有機(jī)物，如三乙醇胺、甲酸鹽、乙酸鹽、丙酸鹽等；③其它，如有機(jī)化合物、無(wú)機(jī)鹽復(fù)合物等；④采用上述各類(lèi)早強(qiáng)劑與普通減水劑、高效減水劑復(fù)配制得的早強(qiáng)減水劑和早強(qiáng)高效減水劑。

早強(qiáng)劑、早強(qiáng)減水劑和早強(qiáng)高效減水劑(通稱(chēng)為早強(qiáng)型外加劑)主要用于公路工程常溫施工時(shí)有快通早強(qiáng)要求的砼、低溫施工的砼、鋼筋砼結(jié)構(gòu)、加快生產(chǎn)效率和模板周轉(zhuǎn)的蒸養(yǎng)砼構(gòu)件、需要提前張拉和放張的預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)和構(gòu)件。早強(qiáng)型減水劑是利用其發(fā)熱特點(diǎn)促進(jìn)早強(qiáng)，但加入早強(qiáng)型減水劑后，顯著增加收縮，容易引起裂縫，特別容易引起沿鋼筋長(zhǎng)度方向的縱向裂縫，水蒸汽侵入后，鋼筋銹蝕膨脹使砼進(jìn)一步開(kāi)裂。因此，氯鹽類(lèi)早強(qiáng)型減水劑不得用于下列公路工程砼結(jié)構(gòu): 預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)和構(gòu)件；相對(duì)濕度大于80%環(huán)境中使用的露天、水淋、水沖刷、水位變動(dòng)區(qū)及暴露在海水中、處于海風(fēng)環(huán)境范圍的鋼筋砼結(jié)構(gòu)和構(gòu)件；大體積和薄壁鋼筋砼結(jié)構(gòu)和構(gòu)件；直接接觸酸、堿或其它腐蝕性介質(zhì)的砼和鋼筋砼結(jié)構(gòu)；有裝飾要求的彩色砼或有金屬裝飾表面的砼結(jié)構(gòu)；橋梁上部主梁鋼筋砼結(jié)構(gòu)，承受中、重、超重動(dòng)載橋梁下部鋼筋砼結(jié)構(gòu)；集料有堿活性的公路砼結(jié)構(gòu)。含有強(qiáng)電解質(zhì)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)的早強(qiáng)型減水劑不得用于下列公路工程砼結(jié)構(gòu)中: 有照明和排風(fēng)設(shè)施的隧道鋼筋砼襯砌；埋置照明線路的橋梁鋼筋砼結(jié)構(gòu);使用直流電源的結(jié)構(gòu)以及距離直流電源1m以內(nèi)的鋼筋砼結(jié)構(gòu)；有鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸部位的結(jié)構(gòu)，以及有外露鋼筋預(yù)埋鐵件而無(wú)防護(hù)措施的結(jié)構(gòu)；海水、鹵水及地下水含有酸、堿腐蝕介質(zhì)中的橋墩鋼筋砼結(jié)構(gòu)。含乙醇胺類(lèi)的早強(qiáng)劑型減水劑不宜用于蒸汽養(yǎng)生或干熱養(yǎng)生的砼構(gòu)件。

5 　粉煤灰

近代砼中摻粉煤灰的應(yīng)用研究獲得很大的發(fā)展。由于可提高工作性，降低水化熱，應(yīng)當(dāng)盡可能利用，特別是對(duì)于大體積砼和泵送砼更為必要。但同時(shí)應(yīng)當(dāng)注意摻粉煤灰的砼早期強(qiáng)度和早期極限抗拉強(qiáng)度有少量降低，后期強(qiáng)度不受影響。因此對(duì)早期抗裂要求較高的砼工程，粉煤灰的摻量應(yīng)控制在較小的范圍內(nèi)，使其對(duì)收縮沒(méi)有影響。

6 　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)幾種常用外加劑的品種、施工應(yīng)用技術(shù)及其對(duì)砼裂縫的影響和應(yīng)注意問(wèn)題的介紹，希望工程技術(shù)人員在施工過(guò)程中能依據(jù)外加劑的使用技術(shù)要求選用外加劑，盡量避免由于外加劑的使用失誤而給公路工程帶來(lái)?yè)p失，以提高砼質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 傅溫. 新型混凝土外加劑與建筑防水材料[M] . 北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社，1993.