摘 要: 概略地介紹了2006 年由交通部公路科學(xué)研究院編制完成、交通部交公便字[ 2006 ]02 號(hào)文批準(zhǔn)發(fā)布的公路行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)《公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南》編制的指導(dǎo)思想, 外加劑應(yīng)用中的共同技術(shù)要求、粉煤灰的應(yīng)用技術(shù)等, 希望起到對(duì)該指南的宣貫作用。
關(guān)鍵詞: 公路工程; 水泥混凝土; 外加劑; 摻合料; 應(yīng)用技術(shù); 指南
1 前言
1．1 任務(wù)來(lái)源
隨著我國(guó)公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加快, 對(duì)應(yīng)用于公路工程中的水泥混凝土提出了更高的要求。為適應(yīng)這一要求, 目前在公路工程的水泥混凝土中已大量使用水泥混凝土外加劑與摻合料。這帶動(dòng)了水泥混凝土外加劑與摻合料產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展, 外加劑與摻合料的新品種不斷涌現(xiàn)。為指導(dǎo)水泥混凝土外加劑與摻合料的工程應(yīng)用, 提高公路工程使用外加劑與摻合料的技術(shù)水平, 根據(jù)交通部公路司(交公路發(fā)[ 1999 ]739 號(hào))《關(guān)于下達(dá)1999 年度公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、定額等編制、修訂工作計(jì)劃的通知》第14 項(xiàng),編制《公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》, 又依據(jù)2002 年6 月24 日交通部公路司(交公便字[ 2002 ]125 號(hào))《關(guān)于印發(fā)(公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范) 審查會(huì)議紀(jì)要的函》本規(guī)范改稱為指南, 并由交通部公路司頒布,作為推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本指南由交通部公路科學(xué)研究院主持編制, 南京水利水電科學(xué)研究院參與編制。
1．2 指南編制的必要性
隨著公路建設(shè)技術(shù)的不斷進(jìn)步, 對(duì)水泥混凝土的要求也越來(lái)越高, 不僅要求水泥混凝土可調(diào)凝、早強(qiáng)、高強(qiáng)、低水化熱、大流動(dòng)性、輕質(zhì)、高密實(shí)和高耐久性, 而且要求制備成本低、成型容易、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便, 等等。為達(dá)到這些目的, 水泥混凝土外加劑和摻合料起著不可或缺的作用。使用外加劑與摻合料的普及程度是衡量一個(gè)國(guó)家水泥混凝土技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志。水泥混凝土工程中使用外加劑與摻合料的“雙摻技術(shù)”是現(xiàn)代高性能水泥混凝土結(jié)構(gòu)材料制備中的“高新技術(shù)”。
我國(guó)公路水泥混凝土工程建設(shè)規(guī)模很大、發(fā)展迅速, 水泥混凝土路面、鋼筋混凝土橋梁、涵洞、隧道、擋土墻、排水溝管、防護(hù)工程、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、地下灌漿等工程使用的水泥混凝土和水泥(砂) 漿數(shù)量巨大, 而且其水泥混凝土、砂漿強(qiáng)度等級(jí)和質(zhì)量要求越來(lái)越高, 所使用的施工工藝和設(shè)備越來(lái)越先進(jìn)和復(fù)雜。例如, 截止2004 年底已經(jīng)建成各級(jí)公路水泥混凝土路面2517 萬(wàn)多km , 僅水泥混凝土路面一項(xiàng)工程, 使用的水泥混凝土方量在100 萬(wàn)m 3 以上。隨著公路工程對(duì)水泥混凝土材料的強(qiáng)度及水泥混凝土工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求的逐步提高, 水泥混凝土中越來(lái)越多地使用“雙摻技術(shù)”, 即在水泥混凝土中摻用外加劑與摻合料來(lái)改善拌和物的工作性能, 提高水泥混凝土的物理力學(xué)性能和耐久性, 保障工程質(zhì)量, 節(jié)約水泥, 降低成本?！半p摻技術(shù)”是制備高性能水泥混凝土國(guó)際公認(rèn)的必備手段, 外加劑與摻合料被稱為高性能水泥混凝土不可缺少的第五、六組分。
在國(guó)際上, 外加劑概念包括化學(xué)外加劑和礦物外加劑兩類材料, 而我國(guó)習(xí)慣上將其分為外加劑與摻合料兩類。衡量一個(gè)國(guó)家水泥混凝土技術(shù)水平的高低, 國(guó)際上通行的做法是統(tǒng)計(jì)外加劑與摻合料在水泥混凝土中的使用比例。發(fā)達(dá)國(guó)家75%～ 90% 的水泥混凝土都使用外加劑, 而在我國(guó)公路工程中比例較低, 估計(jì)不超過(guò)35%。按現(xiàn)代高性能水泥混凝土材料科學(xué)的觀點(diǎn), 使用壽命50 年以上的水泥混凝土結(jié)構(gòu)工程, 必須同時(shí)使用外加劑與摻合料。
一般而言, 當(dāng)要求水泥混凝土抗壓強(qiáng)度大于30M Pa、抗折強(qiáng)度大于510M Pa 時(shí), 不使用外加劑制作就相當(dāng)困難。例如, 滑模攤鋪水泥混凝土路面要求施工抗折強(qiáng)度達(dá)到≥515M Pa, 非使用外加劑不可。大跨度橋梁工程中的預(yù)應(yīng)力梁、板、柱不使用外加劑就無(wú)法達(dá)到水泥混凝土所要求的較高強(qiáng)度等級(jí)、較輕質(zhì)量和耐久性; 橋梁工程中的下部大體積水
泥混凝土結(jié)構(gòu), 不同時(shí)使用外加劑與摻合料, 就無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度裂縫的有效控制, 也無(wú)法達(dá)到所要求的工作性; 特大型橋梁工程或鋼管水泥混凝土拱橋中使用的泵送水泥混凝土, 如果沒(méi)有外加劑根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)泵送施工工藝; 箱形、T 形預(yù)應(yīng)力梁板和涵管等制品的預(yù)制生產(chǎn), 也離不開外加劑。在我國(guó)三北地區(qū)的水泥混凝土路面和橋涵工程, 均要求具有抗凍性和抗鹽凍性。如果沒(méi)有引氣劑、阻銹劑和防凍劑等的使用, 其抗冰凍和抗鹽凍耐久性技術(shù)要求根本無(wú)法滿足。
目前, 在我國(guó)技術(shù)難度較大、質(zhì)量要求較高的橋、隧、涵和路面工程結(jié)構(gòu)水泥混凝土中, 外加劑與摻合料的應(yīng)用非常廣泛。但是, 由于在公路水泥混凝土工程領(lǐng)域沒(méi)有外加劑與摻合料的應(yīng)用技術(shù)指南,工程技術(shù)人員對(duì)此比較陌生。由于外加劑使用不當(dāng)而導(dǎo)致的水泥混凝土路面及橋涵結(jié)構(gòu)的質(zhì)量事故時(shí)有發(fā)生, 造成了不應(yīng)有的損失。近年來(lái), 在因外加劑使用錯(cuò)誤導(dǎo)致質(zhì)量事故的工程中, 有人將外加劑稱為“害人劑”, 甚至叫“蘇丹紅”。這個(gè)問(wèn)題具有全國(guó)的普遍性。鑒于水泥混凝土材料和結(jié)構(gòu)質(zhì)量是影響整個(gè)公路工程質(zhì)量的最關(guān)鍵部分, 外加劑與摻合料是最容易引發(fā)質(zhì)量事故的重大技術(shù)環(huán)節(jié), 我國(guó)公路行業(yè)急需一個(gè)外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南來(lái)進(jìn)行指導(dǎo)和規(guī)范, 防止因其應(yīng)用不當(dāng)帶來(lái)工程質(zhì)量事故。
另一方面, 我國(guó)現(xiàn)有外加劑與摻合料標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范從高等級(jí)公路工程特殊適用性、齊全性、產(chǎn)品質(zhì)量、現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)、施工質(zhì)量控制技術(shù)諸方面來(lái)看, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)大規(guī)模的公路建設(shè)和越來(lái)越高的質(zhì)量控制需要, 很有必要新編制一部滿足高等級(jí)公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)工程特殊使用要求、完備的應(yīng)用技術(shù)指南。
1．3 技術(shù)內(nèi)容
《公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南》(以下簡(jiǎn)稱指南) 結(jié)合公路水泥混凝土工程的特點(diǎn), 總結(jié)以往公路與其他工程實(shí)踐中使用外加劑與摻合料的成功經(jīng)驗(yàn), 對(duì)最常用的10 類外加劑:減水劑、引氣劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑、防凍劑、泵送劑、防水劑、速凝劑、阻銹劑、水中抗分離劑, 4 類摻合料:粉煤灰、硅灰、磨細(xì)礦渣、膨脹劑, 從主要品種、適用范圍、性能指標(biāo)、施工注意事項(xiàng)、檢驗(yàn)要求、質(zhì)量監(jiān)控等各環(huán)節(jié)做出了必要的規(guī)定, 使水泥混凝土工程在設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、監(jiān)督各環(huán)節(jié)均有章可循。目的是在我國(guó)公路水泥混凝土工程越來(lái)越普遍地使用外加劑與摻合料的情況下, 指導(dǎo)其正確的使用, 從而提高公路工程水泥混凝土材料科學(xué)技術(shù)水平, 有效地保障公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量。
本指南著重編寫公路水泥混凝土工程常用的、不可缺少的、成熟并行之有效的10 類外加劑和4 種摻合料的應(yīng)用技術(shù)內(nèi)容。這些材料基本上攮括了我國(guó)目前公路工程中保障水泥混凝土、鋼筋水泥混凝土及預(yù)應(yīng)力水泥混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)在質(zhì)量的、水泥混凝土先進(jìn)施工工藝中絕大多數(shù)常用的外加劑與摻合料種類, 其應(yīng)用技術(shù)是成熟有效、量大面廣的。它包含了建設(shè)部、水利部、建材、冶金、電力等行業(yè)所編制的有關(guān)水泥混凝土外加劑及摻合料的30 余本標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)程的內(nèi)容, 是目前國(guó)內(nèi)水泥混凝土輔助新材料應(yīng)用領(lǐng)域中包括內(nèi)容最多、最廣泛、最齊全的一本行業(yè)指南。
1．4 編制方式和原則
在編制中, 凡與國(guó)家和行業(yè)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程不同的內(nèi)容均有研究、試驗(yàn)和施工作為基礎(chǔ), 并在說(shuō)明中指出。對(duì)我國(guó)尚無(wú)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、公路水泥混凝土工程施工中又必須使用的外加劑, 如阻銹劑、水中抗分離劑等, 參照國(guó)內(nèi)其他行業(yè)規(guī)范和國(guó)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和研究報(bào)告, 并結(jié)合我國(guó)在工程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,進(jìn)行編寫。這樣編制的目的是使資料和規(guī)定盡量齊全完備, 有了本指南, 只要認(rèn)真貫徹, 謹(jǐn)慎操作、善于總結(jié), 就能保障公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)工程的高質(zhì)量。相信通過(guò)本指南的編制和執(zhí)行, 能夠有效地提高我國(guó)公路工程、特別是高速公路、一級(jí)公路的水泥混凝土結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量、施工工藝水平和經(jīng)久耐用品質(zhì), 推進(jìn)我國(guó)公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用和施工技術(shù)水平邁上新的臺(tái)階。
當(dāng)然, 本指南編入的外加劑與摻合料種類, 并非包括已知的、處在研究中的或已有應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的水泥混凝土輔助材料的全部, 如: 外加劑中的超塑化劑、超緩凝劑、消泡劑、防濕劑、著色劑、防霉劑、防菌劑、減阻劑、減縮劑、堿集料反應(yīng)抑制劑等, 摻合料中的沸石粉、高活性的磷、鋁、鎳、鋰等尾礦粉及其礦渣等。外加劑與摻合料是一個(gè)非常龐大的家族, 幾乎所有水泥混凝土要求改進(jìn)的特殊品質(zhì)均有相應(yīng)的輔助材料。在選擇編寫進(jìn)本指南的外加劑與摻合料種類時(shí), 遵循了下述原則:
(1) 用高性能水泥混凝土“雙摻”技術(shù)指導(dǎo)思想統(tǒng)帥本指南的編制;
(2) 對(duì)絕大多數(shù)水泥混凝土輔助材料滿足其應(yīng)用廣泛性、成熟性和可靠性要求, 使這些材料使用得更加規(guī)范, 應(yīng)用技術(shù)水平更高, 并達(dá)到預(yù)期目的, 防止出現(xiàn)差錯(cuò)和返工事故;
(3) 對(duì)某些公路行業(yè)使用范圍目前還不普及、積累的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)并不充分, 但在特殊施工工藝條件下保障工程質(zhì)量和耐久性必不可少的材料, 參照國(guó)外、國(guó)家或其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也納入編寫中, 如泵送劑、膨脹劑、速凝劑、阻銹劑、水中抗分離劑、硅灰等。目的在于通過(guò)這些水泥混凝土新型外加劑與摻合料的擴(kuò)展使用, 有效地提高公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)工程的內(nèi)在施工質(zhì)量和長(zhǎng)期服役性能, 并推進(jìn)水泥混凝土施工新材料、新工藝和新技術(shù)的更廣泛地應(yīng)用。
2 基本規(guī)定
2．1 原材料技術(shù)要求
摻入外加劑與摻合料的公路工程各種水泥混凝土結(jié)構(gòu)所用原材料: 水泥、砂、石、水, 除有特殊要求以外, 均應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家和行業(yè)公路工程水泥混凝土結(jié)構(gòu)相應(yīng)原材料標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)程的規(guī)定。
2．2 產(chǎn)品準(zhǔn)入條件
各類外加劑與摻合料的產(chǎn)品供應(yīng)商除應(yīng)向建設(shè)、施工和監(jiān)理單位的(中心) 實(shí)驗(yàn)室提供足夠水泥混凝土室內(nèi)配合比、性能檢驗(yàn)的試驗(yàn)樣品及質(zhì)量復(fù)檢樣品外, 還應(yīng)提供下述文件:
(1) 該產(chǎn)品質(zhì)量說(shuō)明書, 說(shuō)明產(chǎn)品的主要化合物、廠家自檢的水泥混凝土基本物理力學(xué)性能、推薦摻量的范圍等;
(2) 省部、地廳級(jí)質(zhì)檢單位或外加劑檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)提供的外加劑或摻合料產(chǎn)品質(zhì)量合格證書;
(3) 省部、地廳級(jí)提供的新產(chǎn)品鑒定證書、國(guó)家專利局或省專利機(jī)構(gòu)提供的新產(chǎn)品專利證書;
(4) 省部、地廳級(jí)質(zhì)檢單位或外加劑檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)提供的產(chǎn)品勻質(zhì)性檢測(cè)報(bào)告;
(5) 必要時(shí)提供該產(chǎn)品的工程應(yīng)用實(shí)例;
(6) 重要的大型工程應(yīng)提供該產(chǎn)品供貨保證性文件。鑒于外加劑產(chǎn)品推銷和應(yīng)用領(lǐng)域的混亂情況,指南首先規(guī)定了外加劑產(chǎn)品準(zhǔn)許進(jìn)入公路水泥混凝土工程的條件, 這對(duì)于遏制該領(lǐng)域中雜亂無(wú)章的狀況、保障公路重大工程水泥混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性是必不可少的前提。同時(shí), 也是根據(jù)本應(yīng)用技術(shù)指南, 使用好外加劑的物質(zhì)基礎(chǔ)。就是講, 我們不允許沒(méi)有經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐檢驗(yàn)和長(zhǎng)期考驗(yàn)或技術(shù)不成熟的外加劑產(chǎn)品進(jìn)入公路水泥混凝土工程施工領(lǐng)域。
2．3 選用原則
外加劑與摻合料的選用應(yīng)根據(jù)各類公路工程水泥混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、特定施工工藝要求和質(zhì)量控制目標(biāo), 通過(guò)試驗(yàn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。所選外加劑與摻合料不應(yīng)危害人體健康或?qū)Νh(huán)境造成污染。嚴(yán)禁使用對(duì)人體產(chǎn)生危害、對(duì)環(huán)境造成污染的外加劑與摻合料。例如: 水泥混凝土中天然放射性核素鐳—226、釷—232、鉀—40 的外照射指數(shù)[注] I r≤110。
對(duì)人體健康產(chǎn)生危害主要指兩個(gè)方面: 一是產(chǎn)品在使用過(guò)程中不得對(duì)人體有放射性、毒性或潛在的毒性; 二是摻入水泥混凝土中不得對(duì)周圍環(huán)境如土壤、水源或動(dòng)植物產(chǎn)生危害或毒性。在包裝中強(qiáng)調(diào)了對(duì)外加劑“應(yīng)明確注明??毒性、腐蝕性、易燃狀況、??”。外加劑的生產(chǎn)廠商歷來(lái)對(duì)此問(wèn)題諱莫如深, 極少提及或承認(rèn)目前使用的外加劑具有毒性, 例如早強(qiáng)劑和防凍劑中的亞硝酸鈉、六價(jià)鉻鹽、重鉻酸鈉、硝銨、碳銨、硫氰酸鹽等, 其抗凍和早強(qiáng)效果不錯(cuò), 使用亦比較廣泛, 但若使用管理不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果, 例如, 亞硝酸鹽等致人死的劑量只有2 g。所以, 本指南強(qiáng)調(diào)對(duì)有放射性、劇毒的或有毒的外加劑必須加強(qiáng)管理, 嚴(yán)禁其放射性、毒性對(duì)使用者帶來(lái)不必要的傷害。
2．4 計(jì)量精度要求
公路水泥混凝土工程外加劑的摻量一般以膠凝材料總量的百分率表示, 摻合料摻量以水泥質(zhì)量的百分率表示。各原材料攪拌時(shí)的計(jì)量精確度應(yīng)符合表1 的規(guī)定。
表1 原材料的計(jì)量精確度%
2．5 適用水泥品種
水泥混凝土外加劑適用的水泥品種有道路硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥等硅酸鹽類水泥; 二級(jí)以下公路可使用礦渣硅酸鹽水泥; 鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥; 大體積水泥混凝土應(yīng)采用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥;有特殊要求者, 可使用相應(yīng)的特種水泥品種。規(guī)定摻外加劑與摻合料的水泥混凝土所用水泥品種的要求: 各類水泥均必須與所用外加劑相適用;摻合料不得加入同種混合材水泥。如, 粉煤灰不得加入粉煤灰水泥中, 磨細(xì)礦渣不得加入礦渣水泥中等。
2．6 含堿量
當(dāng)集料具有堿集料活性時(shí), 由外加劑帶入的堿含量(N a2O + 01658K2O ) 不宜超過(guò)110 kg／m 3, 由外加劑及摻合料、水泥帶入水泥混凝土總含堿量不宜超過(guò)310 kg／m 3。處于海水、鹽堿水環(huán)境中的公路工程水泥混凝土, 不得使用具有堿活性的集料。即使使用低堿水泥, 海水和鹽堿水也能夠滲入水泥混凝土導(dǎo)致堿骨料破壞反應(yīng), 因此規(guī)定處于海水、鹽堿水接觸及這些環(huán)境中的水泥混凝土, 不得使用堿活性集料。當(dāng)集料具有堿活性時(shí), 應(yīng)嚴(yán)格控制外加劑帶入水泥混凝土的堿量不應(yīng)超過(guò)110 kg／m 3。有些外加劑含有一定數(shù)量N a2SO 4 或其他形式的堿。根據(jù)推算, 早強(qiáng)劑及早強(qiáng)減水劑的堿含量約20%～40%; 速凝劑約15%～ 20%; 膨脹劑約014%～ 3%;高濃型萘系高效減水劑約5%～ 10% , 低濃型萘系高效減水劑約15%～ 20%。使用這些外加劑時(shí)含堿量均有所增加, 因此, 不僅應(yīng)有明確的含堿量限制規(guī)定, 而且在產(chǎn)品說(shuō)明書中應(yīng)表示該產(chǎn)品的含堿量數(shù)據(jù)。水泥混凝土中產(chǎn)生堿集料反應(yīng)有3 個(gè)必備條件: 集料具有堿活性、水泥混凝土中有≥310 kg／m 3的總含堿量、有足夠的濕度環(huán)境。三者共同遭遇在結(jié)構(gòu)中時(shí), 會(huì)發(fā)生堿集料反應(yīng), 要特別引起重視。對(duì)堿集料含量要嚴(yán)加控制, 甚至夾雜少量堿集料也不允許。某些研究者提出應(yīng)允許夾雜有5% 的堿集料, 但這樣的規(guī)定只有在后兩個(gè)條件或至少其中之一不存在才是允許的。我們不能容忍公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件因夾雜堿集料反應(yīng)造成的局部崩裂破壞, 這是公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性和抗沖擊、耐疲勞等動(dòng)載特性所決定的。
規(guī)定水泥、外加劑及摻合料帶入水泥混凝土總堿含量不宜超過(guò)310 kg?m 3 是防止堿集料反應(yīng)所采取的措施, 是一個(gè)重要的臨界控制指標(biāo)。應(yīng)注意: 水泥混凝土總堿含量不宜超過(guò)310 kg?m 3 是相當(dāng)嚴(yán)格和一般不易做到的規(guī)定。假設(shè)工程所使用的是低堿水泥, 堿度為015% , 總含堿量還與單位水泥用量有關(guān), 如果此時(shí)外加劑帶入的堿含量為110 kg?m3, 單位水泥用量不能大于400 kg／m 3; 否則, 即使是使用了堿度為015% 的低堿水泥, 水泥混凝土中的總堿含量也將超過(guò)310 kg／m 3 的規(guī)定, 還未計(jì)入摻合料帶進(jìn)的堿度。因此, 控制不使用堿活性集料將是最有效防止堿集料反應(yīng)的辦法。
2．7 拌和要求
大、中型公路結(jié)構(gòu)工程摻各種外加劑和摻合料的水泥混凝土應(yīng)采用有計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的強(qiáng)制式攪拌樓攪拌。對(duì)于水泥混凝土用量較少的小型公路工程, 允許使用具備所有原材料稱量裝置的攪拌機(jī)攪拌, 但應(yīng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間10～ 30 s; 嚴(yán)禁使用手工拌和摻外加劑與摻合料的水泥混凝土。
大量的工程實(shí)踐反復(fù)證明: 摻外加劑與摻合料的水泥混凝土, 若沒(méi)有攪拌機(jī)(樓) 進(jìn)行拌和, 手工是無(wú)論如何也不可能將摻量極小或較小的外加劑與摻合料在拌和物中拌和均勻的。因此, 國(guó)內(nèi)外的規(guī)范均規(guī)定必須是機(jī)械攪拌。實(shí)踐還表明: 手工是拌和不出強(qiáng)度等級(jí)大于C30 以上水泥混凝土的。所以即使是不摻外加劑與摻合料的C25 以上的水泥混凝土均應(yīng)嚴(yán)禁手工拌和生產(chǎn)。在高速公路橋面上, 目前最典型的是手工拌和防水找平層水泥混凝土和伸縮縫鋼纖維混凝土。無(wú)論設(shè)計(jì)厚度如何, 手工是拌和不出規(guī)定的C40 級(jí)水泥混凝土強(qiáng)度等級(jí)來(lái), 手工拌和方式, 在很短的時(shí)間內(nèi), 必定要出現(xiàn)快速損壞。所以, 無(wú)論水泥混凝土量多寡, 均應(yīng)準(zhǔn)確稱量, 機(jī)械拌和。特大、大、中型公路水泥混凝土路面、橋梁、隧道工程摻各種減水劑和?或摻合料的水泥混凝土應(yīng)采用有計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的強(qiáng)制式攪拌樓攪拌, 以保障這些重大水泥混凝土結(jié)構(gòu)工程的水泥混凝土拌和質(zhì)量、勻質(zhì)性和穩(wěn)定性。
2．8 氯離子限量
摻用外加劑與摻合料的水泥混凝土拌和物中氯化物(以Cl- 計(jì)) 總含量的最高限量不應(yīng)超過(guò)表2 的規(guī)定。外加劑或摻合料單獨(dú)帶入水泥混凝土拌和物中的氯離子含量宜按總氯離子含量的1／3 進(jìn)行控制。
本規(guī)定摘引自《預(yù)拌混凝土》(GB14902)。據(jù)世界權(quán)威機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì), 目前全世界的各種水泥混凝土結(jié)構(gòu)物, 在耐久性問(wèn)題中, 首當(dāng)其沖并占有最大損壞比例的是鋼筋銹蝕問(wèn)題, 特別是在公、鐵橋梁結(jié)構(gòu)中, 所造成的損失占全部耐久性損失的3? 4。例如, 在我國(guó)公路上處在海水中的、海風(fēng)環(huán)境(距海岸線10 km范圍內(nèi)) 的、冬季灑除冰鹽的、處在鹽堿地腐蝕區(qū)內(nèi)的橋梁, 均有嚴(yán)重的鋼筋銹蝕破壞問(wèn)題, 粗略估計(jì)占國(guó)土面積的2? 3。可以預(yù)料, 它將成為我國(guó)未來(lái)公路橋梁和其他結(jié)構(gòu)物的頭號(hào)耐久性損壞問(wèn)題,應(yīng)引起我們的高度重視。
鑒此, 本指南對(duì)外加劑、摻合料單獨(dú)摻用時(shí)帶入水泥混凝土拌和物氯離子含量提出了更嚴(yán)格的要求。其原因是水泥混凝土中的其他大綜原材料: 水泥、水和集料也可能帶入氯離子。所以, 規(guī)定外加劑與摻合料單獨(dú)帶入水泥混凝土拌和物中的氯離子含量, 宜按總氯離子含量的1?3 進(jìn)行控制。針對(duì)表2 查詢了國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料, 與歐盟國(guó)家的規(guī)定相同。首先, 目前國(guó)際上所稱無(wú)氯外加劑是指氯離子含量≤011%C, 但不適用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu); 可用于潮濕環(huán)境鋼筋混凝土。預(yù)應(yīng)力混凝土和腐蝕環(huán)境中的鋼筋混凝土氯離子含量≤0102%C, 事實(shí)上是做不到的。這兩種條件下, 應(yīng)采取相應(yīng)措施。例如,在水泥混凝土中摻用鋼筋阻銹劑, 或提高水泥混凝土密實(shí)度、使用防銹蝕鋼筋、環(huán)氧樹脂涂層鋼筋、電化學(xué)防護(hù)等適宜的技術(shù)措施。如果我國(guó)在大規(guī)模公路建設(shè)時(shí)期, 不切實(shí)做好公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的鋼筋防銹蝕工作, 不高度重視這個(gè)問(wèn)題, 不久的將來(lái), 我們將重蹈所有發(fā)達(dá)國(guó)家的復(fù)轍, 用巨額資金來(lái)進(jìn)行大量橋梁或其他結(jié)構(gòu)物的腐蝕修復(fù)。
3 外加劑應(yīng)用技術(shù)
指南中編進(jìn)的水泥混凝土外加劑有10 大類19種, 每一大類外加劑編為一節(jié)。這里由于篇幅所限,僅對(duì)外加劑應(yīng)用中的共同遵守的一般規(guī)定進(jìn)行闡述, 具體到某類某種外加劑的使用技術(shù), 請(qǐng)讀者參閱指南相關(guān)節(jié)中的具體技術(shù)要求。
3．1 適應(yīng)性檢驗(yàn)
各種公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)工程使用的外加劑品種, 必須首先進(jìn)行外加劑與水泥適應(yīng)性檢驗(yàn), 不適應(yīng)的外加劑不得使用。適應(yīng)性檢測(cè)方法見本指南附錄D。當(dāng)水泥品種、強(qiáng)度、等級(jí)、生產(chǎn)廠變動(dòng), 或水泥混凝土性能出現(xiàn)變化時(shí), 應(yīng)重新檢驗(yàn)外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性。
外加劑與水泥的適應(yīng)性是一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題。編者將其分為化學(xué)定性不適應(yīng)和劑量定量不適應(yīng)兩類。目前所知, 外加劑與水泥的化學(xué)定性不適應(yīng)主要來(lái)自水泥中所使用的除二水石膏以外的各種石膏變種, 如硬石膏、半水石膏、脫水石膏、氟石膏、螢石膏、磷石膏、工業(yè)廢渣石膏等。采用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿即可定性檢驗(yàn)外加劑與所用水泥的化學(xué)適應(yīng)性?；瘜W(xué)不適應(yīng)的減水劑, 不減水反而增水, 顯然不能使用。水泥與外加劑的劑量不適應(yīng)主要取決于如下因素: 水泥中的鋁酸三鈣含量高、堿含量偏高或偏低、細(xì)度大, 則適應(yīng)性變差。劑量不適應(yīng)表現(xiàn)在相同摻量減水劑的減水率遠(yuǎn)低于或大于使用基準(zhǔn)水泥檢驗(yàn)得到的減水率。大于基準(zhǔn)水泥檢驗(yàn)的減水率有利于工程使用, 但需要調(diào)整摻量或工作性, 如要求的減水率較低, 則可減少減水劑摻量。在遠(yuǎn)低于基準(zhǔn)水泥的減水率時(shí), 則應(yīng)視減水劑飽和摻量的減水率是否滿足工程使用要求, 在小于等于飽和摻量條件能夠滿足使用要求時(shí), 可將摻量加大到飽和摻量來(lái)使用; 在使用飽和摻量仍不能滿足使用要求時(shí), 則必須更換減水劑或水泥品種。
3．2 品種與化合物
公路水泥混凝土工程所選定的各種外加劑品種和(主要) 化合物, 應(yīng)符合本指南中外加劑品種和(主要) 化合物的規(guī)定。本指南中沒(méi)有規(guī)定的外加劑品種, 必須經(jīng)充分試驗(yàn)研究或?qū)＜艺撟C后方可使用。本規(guī)定是針對(duì)目前我國(guó)外加劑市場(chǎng)上流行對(duì)其主要化學(xué)成份和配方保密的做法, 絕大多數(shù)只標(biāo)明英文代號(hào), 名曰保護(hù)其知識(shí)產(chǎn)權(quán), 實(shí)際上為工程使用帶來(lái)極大的困難和混亂, 造成了不應(yīng)有的工程事故或返工。為了杜絕此類差錯(cuò)的發(fā)生, 規(guī)定生產(chǎn)廠必須告知主要化合物, 配方可以保密, 但使用者必須有主導(dǎo)化學(xué)成份知情權(quán)。
3．3 性能指標(biāo)
各種外加劑產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)符合表3 的規(guī)定。表3 與交通部已經(jīng)頒布執(zhí)行的《公路工程混凝土外加劑》(JT?T 523- 2004) 表1 規(guī)定相同。外加劑試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則應(yīng)符合本指南附錄B 的規(guī)定。檢驗(yàn)外加劑性能所采用的基準(zhǔn)水泥應(yīng)符合本指南附錄C 的規(guī)定。鋼筋銹蝕快速試驗(yàn)方法應(yīng)符合本指南附錄E 的規(guī)定。對(duì)表3 中外加劑性能指標(biāo)與《混凝土外加劑》(GB8076) 相比, 按公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)工程的特殊性進(jìn)行了如下修改, 需加以說(shuō)明。
(1) 本指南規(guī)定用于所有等級(jí)公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)工程的各種外加劑產(chǎn)品質(zhì)量必須首先滿足《混凝土外加劑》(GB8076) 一等品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)規(guī)定。注意: 表3 中僅有一等品技術(shù)指標(biāo), 合格品未列入, 這與《水工混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(DL／T 5100) 的規(guī)定相同。各種外加劑的合格品不允許在公路工程中使用。這是由于我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不少的外加劑合格品實(shí)際上是不合格品, 將有損于公路水泥混凝土動(dòng)載結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量和長(zhǎng)期使用特性, 因此, 只規(guī)定使用一等品。
(2) 本指南參照國(guó)外及我國(guó)電力行業(yè)規(guī)范《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》(DL ?T 5100) , 比《混凝土外加劑》(GB8076) 提高了所有高效減水劑的減水率, 由12% 提高到15%。大量的工程實(shí)踐證明: 原有高效減水劑12% 減水率是偏低的。首先, 普通減水劑大多可達(dá)到, 致使有些普通減水劑在市場(chǎng)上冒充高效減水劑出售。其次, 幾乎所有高效減水劑, 特別是復(fù)合高效減水劑均可達(dá)到或超過(guò)15% 減水率。同時(shí),將引氣減水劑的減水率由10% 提高到12% , 這是由于普通減水劑有8% 的減水率, 復(fù)合減水率6% 的引氣劑后, 至少能保證12% 的減水率。
注意此處所講的減水率是用基準(zhǔn)水泥并按基準(zhǔn)水泥混凝土配合比的檢測(cè)結(jié)果, 與實(shí)際工程所使用的水泥和減水劑測(cè)得的減水率有差別。這是由于實(shí)際工程的水泥混凝土采用的原材料和配合比與檢驗(yàn)減水率時(shí)的不同, 其減水率亦有差異。檢驗(yàn)外加劑產(chǎn)品等級(jí)時(shí), 使用的是基準(zhǔn)水泥、原材料和基準(zhǔn)配合比(見本指南附錄B 的規(guī)定) , 此時(shí)測(cè)得的減水率為產(chǎn)品減水率; 按實(shí)際工程原材料和配合比測(cè)得的減水率是工程實(shí)際減水率。外加劑在化學(xué)適應(yīng)的前提下,其產(chǎn)品的減水率經(jīng)常不代表實(shí)際減水率, 這里還有劑量適應(yīng)性問(wèn)題。實(shí)際減水率遠(yuǎn)小于產(chǎn)品減水率的外加劑, 證明該減水劑與工程使用的水泥劑量適應(yīng)性不佳。
(3)《混凝土外加劑》(GB8076) 中規(guī)定的摻外加劑的水泥混凝土28 d 收縮率比≤135%;《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》(DL ／T 5100) 規(guī)定的28 d 收縮率比≤125%。本指南規(guī)定凡摻有引氣劑與引氣型減水劑28 d 收縮率比≤120%; 摻早強(qiáng)劑與早強(qiáng)減水劑28 d 收縮率比≤130%; 摻其他外加劑28 d 收縮率比≤125%。據(jù)了解, 國(guó)外有按相對(duì)收縮值規(guī)定28 d收縮率比≤135% , 也有的國(guó)家規(guī)定120% , 也有按絕對(duì)收縮差值規(guī)定為不大于1×10- 4。GB8076 的規(guī)定是針對(duì)外加劑產(chǎn)品而言, 本指南的規(guī)定針對(duì)的是公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)。在公路工程水泥混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件中有2 個(gè)與其他基建行業(yè)顯著不同的特點(diǎn)。
①以水泥混凝土薄壁結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位, 例如: T梁、箱梁、板梁、薄壁橋墩、薄壁擋土墻、涵(管) 洞、隧道襯砌、路面、橋面鋪裝層等, 薄壁結(jié)構(gòu)水泥混凝土的抗裂問(wèn)題始終是困擾公路行業(yè)的一大難題。而《混凝土外加劑》(GB8076) 的收縮率比規(guī)定對(duì)公路薄壁結(jié)構(gòu)而言是過(guò)大的, 不可接受的。135% 的28 d 收縮率比導(dǎo)致公路工程技術(shù)人員常講的現(xiàn)象: 不用外加劑不裂, 一用就裂。這難怪, 摻用了外加劑后的水泥混凝土, 具有比不摻相同配合比對(duì)比水泥混凝土收縮大35% , 意味著28 d 收縮率大1?3 還多。因此, 該項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求必須按公路薄壁水泥混凝土結(jié)構(gòu)修改為125% , 在實(shí)際工程中我們使用到的最好的引氣型外加劑僅有108% 的28 d 收縮率比, 一般的115%左右, 最大的不大于120%。實(shí)測(cè)表明: 早強(qiáng)劑與早強(qiáng)減水劑28 d 收縮率比連125% 也做不到, 只能減小為130%。只有這樣才可能有效地在我國(guó)絕大多數(shù)地區(qū), 保證薄壁水泥混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間不干縮開裂。
?、诠饭こ趟嗷炷两Y(jié)構(gòu)是承受動(dòng)載為主的結(jié)構(gòu)。我國(guó)公路車輛動(dòng)載有3個(gè)特征: 超載嚴(yán)重; 沖擊作用, 一般是靜荷載的2～ 3 倍; 反復(fù)疲勞荷載, 水泥混凝土材料的疲勞強(qiáng)度僅有靜載強(qiáng)度的一半。在這樣苛刻的使用條件下, 施工期就出現(xiàn)了裂縫的結(jié)構(gòu),一旦遭遇超動(dòng)載, 裂縫將擴(kuò)展得很快, 水泥混凝土結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)就可能徹底破壞。因此我們必須采取各種可能的技術(shù)措施來(lái)控制公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫及其擴(kuò)展, 減小外加劑帶來(lái)的干縮, 是從原材料角度進(jìn)行裂縫控制的措施之一。
有鑒于此, 我們同時(shí)提議研制外加劑的科技人員來(lái)研究減少收縮型的減水劑和其他外加劑供日夜干縮和溫縮很大地區(qū)使用。從目前的摻外加劑的水泥水化理論而言, 凡是有利于水泥的水化更完全、更徹底的外加劑特別是減水劑, 均會(huì)一定程度地增大收縮, 這是由于水化更充分的水泥石中會(huì)生成更多的水化硅酸鈣凝膠, 在其貢獻(xiàn)更高強(qiáng)度的同時(shí), 也產(chǎn)生了更大的干縮, 水泥混凝土的干縮來(lái)源于水泥石,而水泥石的干縮來(lái)源于水化硅酸鈣凝膠的層間結(jié)構(gòu)脫水干燥。由此可見, 減少收縮型的減水劑和其他外加劑研制難度是較大的。目前已經(jīng)有專門的水泥混凝土減縮劑產(chǎn)品問(wèn)世。
應(yīng)當(dāng)指出的是, 盡管外加劑有增大干縮導(dǎo)致水泥混凝土結(jié)構(gòu)開裂的不利方面, 但其有利方面更多、更大。同時(shí), 外加劑引起開裂僅僅是結(jié)構(gòu)開裂的原因之一, 并非所有的薄壁結(jié)構(gòu)開裂都是外加劑為主要誘發(fā)原因。目前來(lái)看, 只要外加劑造成的收縮足夠小, 再加上抗裂的水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)、積極有效的保濕養(yǎng)生措施等, 是能夠防治和控制住薄壁水泥混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間的早期開裂問(wèn)題的。
(4) 鑒于公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)抗凍問(wèn)題的重要性, 本指南與《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》(DL／T 5100) 規(guī)定相同, 將《混凝土外加劑》(GB8076) 中規(guī)定的相對(duì)耐久性指標(biāo)修改為凍融循環(huán)次數(shù), 凡引氣劑和復(fù)合有引氣劑的外加劑均規(guī)定凍融循環(huán)次數(shù)不小于200 次, 其他外加劑一般不小于100 次?！痘炷镣饧觿?GB8076) 中規(guī)定引氣劑和復(fù)合有引氣劑的外加劑相對(duì)耐久性指標(biāo)均為200 次不小于80% ,此規(guī)定比抗凍等級(jí)要寬松, 其他外加劑對(duì)抗凍性無(wú)規(guī)定, 這不適用于公路橋梁、隧道、涵洞、路面和橋面等絕大多數(shù)露天表面水泥混凝土結(jié)構(gòu), 且不利于提高其抗?jié)B性、抗凍性等耐久性能。
3．4 勻質(zhì)性
各種外加劑產(chǎn)品的勻質(zhì)性指標(biāo)應(yīng)符合表4 的規(guī)定。勻質(zhì)性檢驗(yàn)應(yīng)按GB?T 8077 進(jìn)行。
外加劑產(chǎn)品的勻質(zhì)性, 實(shí)質(zhì)上是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的規(guī)定, 這在使用中經(jīng)常會(huì)遇到, 目的在于防止外加劑在檢驗(yàn)時(shí)沒(méi)有問(wèn)題, 使用過(guò)程中其質(zhì)量出現(xiàn)了波動(dòng), 施工條件均相同, 會(huì)引起水泥混凝土強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)偏差Cv 值增大, 強(qiáng)度保證率變差, 進(jìn)而導(dǎo)致水泥混凝土結(jié)構(gòu)可靠度不足而引發(fā)質(zhì)量問(wèn)題。需要指出的是, 表4 的勻質(zhì)性規(guī)定與國(guó)外的要求相比是相當(dāng)?shù)偷? 它實(shí)質(zhì)上照顧了國(guó)內(nèi)大多數(shù)外加劑廠家實(shí)際產(chǎn)品的工藝穩(wěn)定性水平。
3．5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)選
在選用外加劑時(shí), 應(yīng)使用施工原材料, 通過(guò)不少于3 種外加劑產(chǎn)品的性能對(duì)比試驗(yàn), 經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合優(yōu)選, 確定一種為使用產(chǎn)品, 另一種為備用產(chǎn)品。本指南對(duì)選定外加劑時(shí)使用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合優(yōu)選進(jìn)行了規(guī)定。優(yōu)選應(yīng)貫徹性能價(jià)格比最優(yōu)的原則,優(yōu)選外加劑的方法和程序如下:
(1) 首先應(yīng)進(jìn)行不少于3 種外加劑的水泥混凝土性能對(duì)比試驗(yàn), 其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足表3 相應(yīng)品種外加劑的規(guī)定, 并選用其指標(biāo)最優(yōu)或較優(yōu)者;
(2) 進(jìn)行3 種外加劑的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比, 外加劑的經(jīng)濟(jì)性絕非僅取決于銷售單價(jià), 同時(shí)與摻量有關(guān), 外加劑價(jià)格= 單位水泥用量×實(shí)際摻量×單價(jià), 單價(jià)雖高, 但摻量較小的外加劑同樣具備優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性;
(3) 重要公路工程按性能價(jià)格比優(yōu)選外加劑時(shí),必須在選定一種使用產(chǎn)品的同時(shí)確定另一種為備用產(chǎn)品, 這是為防止工程施工因外加劑缺貨而中斷所采取的措施。
3．6 摻量
外加劑摻量應(yīng)根據(jù)工程的使用要求、施工條件和原材料等因素, 并參考廠家的推薦摻量, 通過(guò)劑量適應(yīng)性檢驗(yàn)得出的最佳摻量確定。在滿足工程的各項(xiàng)使用和技術(shù)要求時(shí), 可使用等于或略小于飽和摻量, 除特殊情況外, 不應(yīng)大于飽和摻量。飽和摻量為試驗(yàn)得到的外加劑摻量與減水率實(shí)測(cè)曲線的拐點(diǎn), 詳見《公路水泥混凝土路面滑模施工技術(shù)規(guī)程》(JTJ／T 03711) 中的圖51117。實(shí)踐證明:當(dāng)外加劑摻量大于飽和摻量時(shí), 會(huì)引起較多的副作用甚至是有害作用。例如普通緩凝減水劑, 當(dāng)摻量較大時(shí), 會(huì)降低早期強(qiáng)度; 當(dāng)摻量過(guò)大時(shí), 會(huì)導(dǎo)致拌和物幾天都不凝固, 雖然最終水泥混凝土將凝固, 但不僅早期強(qiáng)度不足, 抗裂性很差, 而且28 d 強(qiáng)度將達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度, 工程結(jié)構(gòu)不得不返工。最佳摻量為通過(guò)各項(xiàng)性能試驗(yàn)優(yōu)選出的滿足具體工程全部使用要求的摻量, 一般不大于該外加劑的飽和摻量。最佳摻量既非廠家推薦摻量, 也非飽和摻量。最佳摻量是在廠家推薦摻量的范圍內(nèi), 按照本工程結(jié)構(gòu)的具體要求, 通過(guò)不同摻量的對(duì)比試驗(yàn)得出的僅適合本工程施工條件、原材料、配合比和結(jié)構(gòu)類型的該外加劑的最佳摻量; 當(dāng)條件改變時(shí), 最佳摻量應(yīng)另行優(yōu)選。
3．7 摻加方法
可溶解的外加劑應(yīng)提前1 d 配制成均勻一致的溶液。不同劑種的外加劑復(fù)合使用時(shí), 應(yīng)檢驗(yàn)其可共溶性, 滿足要求后, 方可使用。減水劑與其他外加劑共同配制在一種溶液內(nèi)時(shí), 如發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生絮凝或沉淀等不相溶現(xiàn)象時(shí), 不得復(fù)配在同一溶液中使用, 應(yīng)更換為可共溶的外加劑或分別配制溶液分別加入。非用粉劑摻加的外加劑可通過(guò)水泥稱量口準(zhǔn)確稱量加入或準(zhǔn)確稱量后先與砂石料混拌均勻再拌和, 其攪拌時(shí)間應(yīng)比液體外加劑延長(zhǎng)10～ 30 s,
這條規(guī)定與新修訂《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB50119) 中的規(guī)定相同, 其目的是保證水泥混凝土拌和均化的更充分, 這里有兩個(gè)問(wèn)題需要說(shuō)明。
(1) 兩種單獨(dú)可溶解的外加劑, 可否混溶在一起, 不發(fā)生絮凝、沉淀、揮發(fā)等現(xiàn)象, 使各自的功能相互削弱或抵消, 這是液體外加劑的可共溶性問(wèn)題。主要的成因是在混合溶液中產(chǎn)生了離子交換反應(yīng), 產(chǎn)生了更加穩(wěn)定的絮凝物或沉淀物, 導(dǎo)致了兩種或其中一種外加劑功能削弱乃至完全失效。所以, 不能共混的外加劑是不能強(qiáng)行復(fù)配在同一溶液中使用的,達(dá)不到使用外加劑的多重預(yù)定目標(biāo)。若沒(méi)有替代辦法, 非使用不可時(shí), 應(yīng)單獨(dú)配制各自的溶液, 分別加入水泥混凝土中拌和, 阻止電解質(zhì)溶液中離子交換反應(yīng)的進(jìn)行, 同時(shí), 使外加劑能夠發(fā)揮各自的作用。
(2) 某些外加劑劑量較大, 溶解不充分, 如速凝劑、泵送劑、早強(qiáng)劑、防凍劑中的某些品種, 不能使用溶液復(fù)配; 還有些外加劑因工藝限制只能使用粉劑單獨(dú)摻用, 如噴水泥混凝土速凝劑等。這些特殊外加劑允許以粉劑摻入, 粉劑可通過(guò)水泥稱量口準(zhǔn)確稱量加入或準(zhǔn)確稱量后先與砂石料混拌均勻再拌和。所有粉劑的攪拌時(shí)間均應(yīng)比液體外加劑溶液延長(zhǎng)10～ 30 s, 以保證其均化。
需要指出的是, 凡是可溶的、摻量或工藝允許溶解使用的外加劑均必須將其完全溶解稀釋后, 摻入水泥混凝土中施工。外加劑多是表面活性劑, 其遇水后, 表面形成滲透緩慢的包裹層團(tuán)塊, 中間還是干粉, 無(wú)法與水接觸, 延長(zhǎng)攪拌時(shí)間也很難將其打開。
水泥混凝土中包含有外加劑彩色干粉團(tuán)塊, 如果是緩凝型外加劑, 團(tuán)塊的周圍將長(zhǎng)期不能凝固和提供強(qiáng)度, 且易磨損成坑, 有害作用較大, 因此是不允許的。一般應(yīng)提前24 h 配制成充分溶解、無(wú)團(tuán)塊的外加劑溶液, 再摻入水泥混凝土中使用。
3．8 配合比設(shè)計(jì)
摻外加劑水泥混凝土的配合比設(shè)計(jì)應(yīng)按本指南附錄F11 的規(guī)定執(zhí)行。試配外加劑水泥混凝土?xí)r, 應(yīng)采用施工用原材料、配合比及與工地相同的環(huán)境條件, 檢測(cè)項(xiàng)目根據(jù)設(shè)計(jì)和施工要求確定, 如含氣量、減水率、坍落度及其損失、溫度、凝結(jié)時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、彎拉強(qiáng)度、收縮率、膨脹率等。
3．9 儲(chǔ)存
外加劑產(chǎn)品的儲(chǔ)存期不宜超過(guò)半年。不得使用超過(guò)儲(chǔ)存期限或在儲(chǔ)存期內(nèi)變質(zhì)、結(jié)硬、污染和混雜的外加劑。各種外加劑應(yīng)分類儲(chǔ)存在專用倉(cāng)庫(kù)內(nèi), 并設(shè)明顯標(biāo)志。在儲(chǔ)存期內(nèi)應(yīng)防止日曬、受凍、污染、受潮、混雜或蒸發(fā)。粉狀外加劑在有效期內(nèi)受潮結(jié)塊,經(jīng)性能檢驗(yàn)符合一等品要求者, 應(yīng)粉碎至全部通過(guò)0．30 mm 篩, 方可使用; 液體外加劑在有效期內(nèi)發(fā)生沉淀時(shí), 若沉淀能夠全部攪拌均勻、無(wú)結(jié)塊, 經(jīng)性能檢驗(yàn)符合一等品要求者, 允許將其攪拌均勻后使用。沉淀已經(jīng)硬化結(jié)塊、有效成份嚴(yán)重降低或某些復(fù)配有揮發(fā)性組分的復(fù)合外加劑, 其中一項(xiàng)組分已經(jīng)揮發(fā)損失, 性能已經(jīng)發(fā)生了變化, 則不得再使用。保證外加劑在工地妥善保管, 是避免外加劑結(jié)塊、失效、用混或用錯(cuò)的措施。粉狀外加劑在有效期內(nèi)受潮結(jié)塊者, 提出了比GB8076 標(biāo)準(zhǔn)和GB50119 規(guī)范更嚴(yán)格的要求, GB50119 提出全部通過(guò)0163 mm 的篩, GB8076 在細(xì)度中規(guī)定通過(guò)0130 mm 篩的篩余量應(yīng)小于15%。外加劑應(yīng)是分子狀態(tài)或溶液離子態(tài)方可提供足夠的功能, 結(jié)塊過(guò)大的外加劑對(duì)水泥混凝土性能有害, 水泥混凝土表面局部將形成黃、棕色斑點(diǎn)。如果是緩凝劑團(tuán)塊(斑點(diǎn)) , 附近水泥混凝土將長(zhǎng)時(shí)間不凝固, 并降低局部強(qiáng)度。既然已經(jīng)要求粉碎, 就不能還是過(guò)大粒徑, 0130 mm 以上的篩余量應(yīng)繼續(xù)粉碎到對(duì)水泥混凝土性能無(wú)害的細(xì)度。
3．10 取樣及質(zhì)檢
(1) 批量和取樣要求: 運(yùn)到工地的外加劑產(chǎn)品,每20 t 為一批, 總量不足20 t 亦為一批。每一批應(yīng)于16 個(gè)不同點(diǎn)取樣, 每點(diǎn)取樣250 g, 共4 000 g, 將試樣充分混合均勻, 分為四等份, 其中一份做試驗(yàn)檢驗(yàn), 另一份密封保存3 年, 以備有疑問(wèn)時(shí), 交國(guó)家規(guī)定的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)檢或仲裁。
(2) 質(zhì)量檢驗(yàn): 質(zhì)量檢驗(yàn)的試驗(yàn)項(xiàng)目及所需數(shù)量見表5 的規(guī)定, 試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合該種外加劑表3 的性能要求, 達(dá)到外加劑一等品質(zhì)量指標(biāo), 兩次或多次檢驗(yàn)的誤差應(yīng)符合表4 勻質(zhì)性指標(biāo)。
本指南對(duì)外加劑在工程使用前, 取樣要求及質(zhì)量檢驗(yàn)進(jìn)行了更詳細(xì)而明確的規(guī)定, 實(shí)現(xiàn)取樣和質(zhì)檢的科學(xué)化、程式化, 增加了在施工各個(gè)環(huán)節(jié)中和不同質(zhì)量管理部門的質(zhì)檢頻率, 目的在于切實(shí)保證重大公路水泥混凝土工程所使用的外加劑質(zhì)量穩(wěn)定性, 有效地保障公路工程結(jié)構(gòu)水泥混凝土強(qiáng)度保證率和結(jié)構(gòu)可靠度。這些規(guī)定是以往沒(méi)有的, 施工中缺乏有效的質(zhì)量監(jiān)控辦法, 補(bǔ)救措施往往是亡羊補(bǔ)牢。這些規(guī)定是防止出現(xiàn)施工差錯(cuò)和返工浪費(fèi)的基本措施, 也是提高外加劑應(yīng)用技術(shù)水平的必要條件。
3．11 施工過(guò)程中的質(zhì)量檢驗(yàn)
(1) 入庫(kù)檢驗(yàn)。同廠家同品種批量5 t 或一車為一批。應(yīng)檢驗(yàn)項(xiàng)目: 粉狀外加劑細(xì)度、含水量; 液體外加劑密度、pH 值。外觀: 色澤均勻性、有無(wú)沉淀、表面結(jié)皮或內(nèi)部結(jié)塊。并應(yīng)有外加劑質(zhì)量一等品檢驗(yàn)合格證書、廠家和生產(chǎn)日期等。滿足要求方可入庫(kù)。
(2) 施工過(guò)程中檢驗(yàn)。批量5 t 或一車為一批。檢驗(yàn)項(xiàng)目: 粉狀外加劑不溶物含量或含水量; 烘干法檢測(cè)液體外加劑含固量; 外加劑加入攪拌機(jī)時(shí)溶液濃度的pH 值; 水泥凈漿流動(dòng)度和砂漿減水率其中一項(xiàng); 粉狀外加劑500 kg 一批檢驗(yàn)細(xì)度; 每一桶或100 kg液體外加劑應(yīng)使用比重計(jì)測(cè)濃度。檢測(cè)結(jié)果應(yīng)符合該產(chǎn)品質(zhì)量合格證書中的數(shù)據(jù), 兩次或多次檢驗(yàn)誤差應(yīng)符合表4 勻質(zhì)性指標(biāo)要求。監(jiān)理應(yīng)按施工自檢頻率25% 抽檢, 并至少抽檢一次。
施工過(guò)程中的質(zhì)量檢驗(yàn)包括: 入庫(kù)檢驗(yàn)、施工單位自檢驗(yàn)和監(jiān)理檢驗(yàn)。實(shí)際上是在產(chǎn)品準(zhǔn)入和水泥混凝土試配檢驗(yàn)滿足要求的基礎(chǔ)上, 對(duì)進(jìn)入工地庫(kù)房的外加劑提出的再檢驗(yàn)把關(guān)要求, 是保證工程使用過(guò)程中的外加劑質(zhì)量穩(wěn)定性、勻質(zhì)性和正確使用的第三道防線。由于一方面入庫(kù)檢驗(yàn)是在產(chǎn)品準(zhǔn)入和試配檢驗(yàn)滿足質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行的再檢驗(yàn);另一方面, 這些外加劑馬上就要入庫(kù)或投入使用, 不可能也不需要進(jìn)行全面檢驗(yàn), 因此僅規(guī)定了一些對(duì)外加劑質(zhì)量穩(wěn)定影響最大的又便于快速檢驗(yàn)的個(gè)別指標(biāo), 例如, 外觀: 顏色、沉淀、結(jié)皮和結(jié)塊等; 液體外加劑的比重和pH 值; 粉狀外加劑細(xì)度和含水量等。
此道防線的規(guī)定在實(shí)際工程中是很有必要的, 通過(guò)此條規(guī)定, 可以杜絕外加劑在有效成份、濃度和載體上明顯不一致現(xiàn)象, 做到公路水泥混凝土工程實(shí)際使用的產(chǎn)品與試驗(yàn)樣品真正一致。
3．12 勻質(zhì)性檢驗(yàn)
在公路水泥混凝土工程中, 當(dāng)使用的外加劑為分批生產(chǎn)或需多池均化稀釋時(shí), 均應(yīng)進(jìn)行勻質(zhì)性檢驗(yàn)。不同品種外加劑的勻質(zhì)性檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)符合表6的規(guī)定。勻質(zhì)性試驗(yàn)方法按GB?T 8077 的規(guī)定進(jìn)行。規(guī)定在公路水泥混凝土工程中, 當(dāng)外加劑的總用量超過(guò)一次生產(chǎn)批量(摻量≥1% 的外加劑為100 t, 摻量小于1% 的外加劑為50 t) , 或需多池均化稀釋時(shí), 均應(yīng)進(jìn)行所用外加劑勻質(zhì)性檢驗(yàn)。根據(jù)不同品種的外加劑測(cè)定勻質(zhì)性檢驗(yàn)項(xiàng)目的全部或一部分, 見表6 的規(guī)定。勻質(zhì)性試驗(yàn)方法應(yīng)按《混凝土外加劑勻質(zhì)性能試驗(yàn)方法》(GB?T 8077) 的規(guī)定進(jìn)行。對(duì)外加劑勻質(zhì)性有重要影響的是外加劑原材料的均勻性、同一性、化學(xué)合成的工藝參數(shù)的穩(wěn)定性及控制精度水平等。一般而言, 同樣原材料用相同工藝合成的同一批母液或粉狀外加劑, 在同一均化稀釋池中復(fù)配的液體外加劑, 產(chǎn)品的勻質(zhì)性有保障。但不同批量的產(chǎn)品, 特別是合成原材料變化、工藝參數(shù)調(diào)整或在不同均化稀釋池復(fù)配液體外加劑時(shí), 其產(chǎn)品的穩(wěn)定性和勻質(zhì)性將有所變化。此時(shí), 不僅生產(chǎn)廠家, 而且使用單位均必須專門強(qiáng)制規(guī)定檢驗(yàn)勻質(zhì)性。
目前我國(guó)公路結(jié)構(gòu)工程統(tǒng)一要求使用可靠度設(shè)計(jì)理論, 保證結(jié)構(gòu)的可靠度不僅要提高施工質(zhì)量控制水平, 而且要保障所有施工原材料的勻質(zhì)性和穩(wěn)定性。特別對(duì)水泥混凝土質(zhì)量影響相當(dāng)敏感的外加劑應(yīng)提出更高的勻質(zhì)性要求。
3．13 包裝、出廠、貯存及退貨
外加劑的包裝規(guī)定與GB8076 不同之處是增加了推薦摻量范圍、放射性、毒性、腐蝕性、易燃性、安全使用注意事項(xiàng)。目的是為了給公路建設(shè)、施工、監(jiān)理和質(zhì)檢單位提供更高的外加劑使用安全性。
本指南附錄B13 規(guī)定外加劑使用單位在遇到下列3 種情形之一可拒絕驗(yàn)收和退貨: 性能和勻質(zhì)性不符合本指南的規(guī)定; 包裝質(zhì)量或濃度與出廠文件不符; 出廠文件不齊全者。GB8076 規(guī)定生產(chǎn)廠家應(yīng)接受退貨或協(xié)商補(bǔ)足。外加劑的使用和生產(chǎn)供應(yīng)是兩回事, 特別對(duì)第一款沒(méi)有協(xié)商解決的余地, 必須退貨。對(duì)不滿足第二、三款的方可按GB8076 的規(guī)定供需雙方進(jìn)行協(xié)商和補(bǔ)足。公路建設(shè)、施工、監(jiān)理和質(zhì)檢單位等應(yīng)明確了解外加劑拒絕、退貨及協(xié)商補(bǔ)足等規(guī)定。本來(lái), 此項(xiàng)規(guī)定可以不編寫, 但編者發(fā)現(xiàn)我國(guó)公路建設(shè)、施工、監(jiān)理和質(zhì)檢單位對(duì)這項(xiàng)規(guī)定缺乏了解, 本應(yīng)做拒絕、退貨或補(bǔ)足處理的, 由于不了解規(guī)定, 出現(xiàn)了一些不應(yīng)有的糾紛。
4 摻合料應(yīng)用技術(shù)
指南編制的摻合料應(yīng)用技術(shù)中包括粉煤灰、硅灰、磨細(xì)礦渣、膨脹劑四種, 由于篇幅所限請(qǐng)讀者參見“公路工程水泥混凝土摻合料應(yīng)用技術(shù)”的文章。
5 結(jié)語(yǔ)
本文簡(jiǎn)要地介紹了2006 年由交通部公路科學(xué)研究院主編, 南京水利水電科學(xué)研究院參編的交通部公路司頒布的推薦性標(biāo)準(zhǔn)《公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南》編制的指導(dǎo)思想, 外加劑應(yīng)用中的共同技術(shù)要求, 希望起到對(duì)該指南的宣貫作用。
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