公路工程水泥混凝土早強(qiáng)劑應(yīng)用技術(shù)

摘　要: 介紹了交通部2006 年新頒布的《公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南》(簡稱指南) 中編寫的早強(qiáng)劑在公路水泥混凝土工程中的應(yīng)用技術(shù), 特別介紹了早強(qiáng)劑在快通水泥混凝土路面和橋梁的快速施工及修復(fù)中的應(yīng)用, 以加強(qiáng)業(yè)內(nèi)人士廣泛應(yīng)用早強(qiáng)劑的自覺性, 不僅要確保公路水泥混凝土工程的質(zhì)量和使用耐久性, 而且要提高公路工程中水泥混凝土結(jié)構(gòu)施工和修復(fù)的速度, 減少交通堵塞, 實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞: 公路工程; 水泥混凝土; 早強(qiáng)劑; 應(yīng)用技術(shù)
早強(qiáng)劑是一種專門解決工程中需要盡快或盡早獲得水泥混凝土強(qiáng)度問題的專用外加劑, 在公路水泥混凝土工程中主要使用在下述場合。

(1) 快通水泥混凝土路面或橋面鋪裝層, 特別是一、二、三級(jí)公路的平交道口。當(dāng)一個(gè)方向的水泥混凝土路面攤鋪施工時(shí), 不僅正在施工的路面不能通車, 而且平面交叉的其他方向的車輛也不能通車。在一些寬度較窄的路面上, 施工單位可以使用施工便橋, 給其他交叉方向的車流提供通道, 但在路面寬度較大的一級(jí)公路上, 便橋跨度很大, 便橋的制造難度和造價(jià)也隨之增大。此時(shí), 最好使用早強(qiáng)水泥混凝土在夜間施工, 并在最短時(shí)間內(nèi)提供車輛通行便利。

(2) 最低溫度不低于- 5℃的低溫環(huán)境中水泥混凝土結(jié)構(gòu)的施工, 一般需要使用早強(qiáng)劑加速水泥混凝土的凝結(jié)硬化, 以防止更低溫度下水泥混凝土產(chǎn)生凍害, 并加速模板的周轉(zhuǎn), 提高施工效率。

(3) 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 例如預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋梁低溫下的張拉或正常溫度下的提早張拉,均需要使用早強(qiáng)劑加快預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)間, 提高構(gòu)件的制作速度。

(4) 水泥混凝土路面及橋梁的快速修復(fù)。修復(fù)時(shí), 不得不縮窄行車道, 造成交通堵塞、斷交或迫使交通流繞行其他道路, 特別是在高速公路或其他效益很好或較好的收費(fèi)公路上, 能夠早1 h 通車, 帶來的收費(fèi)效益就很可觀。此時(shí)的水泥混凝土路面及橋梁等結(jié)構(gòu)修復(fù), 應(yīng)該使用早強(qiáng)劑加速修復(fù)速度, 盡快開放交通, 通車收費(fèi), 努力提高經(jīng)濟(jì)效益、交通效益和社會(huì)效益?？偠灾? 早強(qiáng)劑是建設(shè)者手中的一項(xiàng)提高施工效率和速度的武器, 它在一定程度上克服了水泥混凝土凝結(jié)硬化速度過慢、強(qiáng)度發(fā)揮作用時(shí)間較長的致命弱點(diǎn)。最理想的水泥混凝土結(jié)構(gòu)施工應(yīng)該是澆注時(shí)工作性很好, 一旦澆注施工完成, 馬上能夠凝結(jié)硬化、具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度, 達(dá)到盡早開放交通, 盡快獲得經(jīng)濟(jì)效益、交通效益和社會(huì)效益的目的。這種絕對(duì)的理想狀態(tài)是不可能做到的, 只有正確地、積極地在適宜的水泥混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí), 使用早強(qiáng)劑, 才能使水泥混凝土逐步接近這個(gè)理想狀態(tài)。

１　主要早強(qiáng)劑品種
(1) 強(qiáng)電解質(zhì)無機(jī)鹽類: 硫酸鹽、硫酸復(fù)鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽、氯鹽等。其中, 氯鹽已基本不允許在公路水泥混凝土結(jié)構(gòu)中使用; 亞硝酸鹽有劇毒, 使用的也較少。

(2) 水溶性有機(jī)物: 三乙醇胺、尿素、甲酸鹽、乙酸鹽、丙酸鹽等。三乙醇胺、尿素等易揮發(fā)損失。

(3) 其他: 有機(jī)化學(xué)成份、無機(jī)鹽復(fù)合物等。采用上述各類早強(qiáng)劑與普通減水劑、高效減水劑,
可以復(fù)配制得早強(qiáng)型減水劑和早強(qiáng)型高效減水劑。


2　早強(qiáng)劑的適用范圍
(1) 早強(qiáng)劑、早強(qiáng)型減水劑和早強(qiáng)型高效減水劑適用于公路工程需要快速形成強(qiáng)度的快通水泥混凝土結(jié)構(gòu), 蒸養(yǎng)水泥混凝土構(gòu)件, 最低溫度不低于- 5℃的低溫環(huán)境中施工的有早強(qiáng)要求的水泥混凝土、鋼筋混凝土及需要提前張拉和放張的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件。炎熱環(huán)境條件下不宜使用早強(qiáng)型外加劑。

(2) 摻入水泥混凝土后對(duì)人體產(chǎn)生危害或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生污染的化學(xué)物質(zhì)嚴(yán)禁用作早強(qiáng)劑。含有六價(jià)鉻鹽、亞硝酸鹽、硫氰酸鹽等有害成份的早強(qiáng)劑嚴(yán)禁用于飲水工程及與食物相接觸的工程, 這是嚴(yán)防入口中毒的規(guī)定。為了防止有害氣體危害人體健康, 銨鹽、硝銨類或尿素等遇堿釋出氨氣或易揮發(fā)出有害氣體的早強(qiáng)劑嚴(yán)禁用于辦公、居住、洞室等密閉工程。

(3) 氯鹽類早強(qiáng)劑及其與氯鹽復(fù)配的早強(qiáng)型減水劑和早強(qiáng)型高效減水劑, 嚴(yán)禁用于下列公路工程水泥混凝土結(jié)構(gòu):
①預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件, 防止應(yīng)力腐蝕;
②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)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件, 暴露在海水浪濺區(qū)和水位變動(dòng)區(qū)、處于海風(fēng)環(huán)境范圍內(nèi)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件;
③大體積水泥混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);
④直接接觸酸、堿或其他腐蝕性介質(zhì)的水泥混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);
⑤經(jīng)常處在使用溫度達(dá)60℃以上的水泥混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 以及需經(jīng)蒸養(yǎng)的鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件, 防止鋼筋加速銹蝕;
⑥表面有裝飾(含金屬裝飾) 要求或要求色彩一致的水泥混凝土、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件;
⑦薄壁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 橋梁上部主梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 承受中、重、特重交通量的橋梁下部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);
⑧使用冷拉鋼筋或冷拔低碳鋼絲的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 防止應(yīng)力腐蝕;
⑨集料具有堿活性的水泥混凝土結(jié)構(gòu)。

(4) 含有強(qiáng)電解質(zhì)無機(jī)鹽類的早強(qiáng)劑、早強(qiáng)型減水劑和早強(qiáng)型高效減水劑, 嚴(yán)禁用于下列公路工程水泥混凝土結(jié)構(gòu)中:
①有照明和排風(fēng)設(shè)施的隧道鋼筋混凝土襯砌,使用陰極防護(hù)措施的橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 埋置照
明線路、使用直流電以及距離直流電源100 m 以內(nèi)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);
②有鍍鋅鋼材或與鋁鐵相接觸部位的結(jié)構(gòu), 以及有外露鋼筋預(yù)埋鐵件而無防護(hù)措施的結(jié)構(gòu);
③海水、鹵水及地下含有酸、堿腐蝕介質(zhì)中的墩、橋墩、樁、橋樁、系梁等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
因?yàn)楣饭こ讨兴嗷炷两Y(jié)構(gòu)是處在車輪沖擊、振動(dòng)和疲勞動(dòng)載或超載作用下的結(jié)構(gòu)物, 疲勞應(yīng)力和瞬間沖擊振動(dòng)應(yīng)力值很高, 對(duì)鋼筋、鋼絲的應(yīng)力腐蝕和銹蝕造成的水泥混凝土微裂縫、裂縫及截面損失極其敏感, 會(huì)加速結(jié)構(gòu)的破壞。第(3) 條和第(4) 條的規(guī)定與國標(biāo)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB 50119- 2003) 規(guī)定是一致的。

(5) 含鉀、鈉離子的早強(qiáng)劑及其復(fù)合早強(qiáng)劑, 用于與水接觸或潮濕環(huán)境中的公路工程水泥混凝土結(jié)構(gòu)時(shí), 當(dāng)集料具有堿活性, 由外加劑帶入的堿含量（Nａ2O+ 0. 658 K2O) 不宜超過1. 0 kgöm 3, 由外加劑、摻合料及水泥帶入水泥混凝土中的總含堿量不應(yīng)超過3. 0 kg/m 3。含鉀、鈉離子的是強(qiáng)堿性早強(qiáng)劑,為了防止堿集料反應(yīng), 在潮濕環(huán)境中的水泥混凝土結(jié)構(gòu)必須限制堿含量, 同時(shí)不得使用堿活性集料。

(6) 含三乙醇胺類的早強(qiáng)劑、早強(qiáng)型減水劑和早強(qiáng)型高效減水劑不宜用于蒸汽養(yǎng)生或干熱養(yǎng)生的水泥混凝土預(yù)制構(gòu)件, 原因是干熱和蒸養(yǎng)條件下, 三乙醇胺類早強(qiáng)劑將很快分解或揮發(fā)損失掉, 喪失其早強(qiáng)作用; 若靜停時(shí)間過短, 蒸養(yǎng)溫度過高或溫升過快時(shí), 水泥混凝土?xí)a(chǎn)生爆皮現(xiàn)象, 影響水泥混凝土構(gòu)件的質(zhì)量, 因此要加以限制。其他早強(qiáng)劑可用于蒸汽養(yǎng)生或干熱養(yǎng)生
的水泥混凝土預(yù)制構(gòu)件。
3　早強(qiáng)水泥混凝土施工
(1) 早強(qiáng)型減水劑進(jìn)入工地或攪拌站的檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)滿足指南中4. 1. 11 條和表1 的規(guī)定, 同時(shí)應(yīng)包括密度或細(xì)度指標(biāo), 1 d、3 d 抗壓強(qiáng)度或彎拉強(qiáng)度及對(duì)鋼筋銹蝕作用的說明。早強(qiáng)型減水劑和早強(qiáng)型高效減水劑應(yīng)增測(cè)減水率。有飾面要求的水泥混凝土或?qū)Ρ砻嫔钣幸蟮那逅炷? 還應(yīng)觀測(cè)硬化后的水泥混凝土表面是否析鹽。早強(qiáng)劑經(jīng)檢驗(yàn)符合要求后方可入庫、使用。