減水劑是種能減少混凝土中必要的單位用水量,并能滿足規(guī)定的稠度要求,提高混凝土和易性的外加劑。
減水劑的主要作用有以下幾個方面:增加水化效率,減少單位用水量,增加強(qiáng)度,節(jié)省水泥用量;改善尚未凝固的混凝土的和易性,防止混凝土成分的離析;提高抗?jié)B性,減水透水性,避免混凝土建筑結(jié)構(gòu)漏水,增加耐久性,增加耐化學(xué)腐蝕性能;減少混凝土凝固的收縮率,防止混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂紋;提高抗凍性,有利于冬季施工。
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(chǎn)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(zhì)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(jìn)度。隨著技術(shù)的進(jìn)步,外加劑已成為除水泥、粗細(xì)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(shè)計和提高混凝土耐久性的一項(xiàng)重要措施。因此新修訂的《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T5144-2001)強(qiáng)調(diào),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(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑。包括緩凝劑、早強(qiáng)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(fù)合性的外加劑,如緩凝減水劑或緩凝高效減水劑、早強(qiáng)減水劑、引氣減水劑,根據(jù)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(shù)規(guī)程》等國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對這些外加劑的性能指標(biāo)和技術(shù)規(guī)程都有嚴(yán)格要求,可根據(jù)混凝土的不同需要進(jìn)行選用。
2、減水劑
減水劑又稱塑化劑或分散劑。拌和混凝土?xí)r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(qiáng)度;或在保持強(qiáng)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(shí),改善一系列物理化學(xué)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(zhì)量要求的提高,對減水劑的質(zhì)量要求也越來越高。二灘、三峽等大型水電工程大量應(yīng)用的萘系高效減水劑,減水率高達(dá)20%~30%,主要用來配制高強(qiáng)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(dá)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(dá)到了國內(nèi)外先進(jìn)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(qiáng)度混凝土部位。
3、緩凝劑
緩凝劑能延緩混凝土凝結(jié)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(qiáng)度有所降低,但對后期強(qiáng)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(guān)項(xiàng)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(dāng)增加摻量,都可使混凝土初凝時間達(dá)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(zhì),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(dá)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(nèi)部混凝土抗凍融循環(huán)次數(shù)達(dá)150次以上,外部混凝土達(dá)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(nèi),由于摻量小,因此要稱量準(zhǔn)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(yán)格規(guī)范操作,否則就達(dá)不到應(yīng)有效果。
5、復(fù)合外加劑
復(fù)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(fù)合使用,如緩凝高效減水劑和引氣劑復(fù)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(dá)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(yīng)根據(jù)工程設(shè)計和施工技術(shù)要求在工程開工之前進(jìn)行認(rèn)真優(yōu)選,并根據(jù)原材料進(jìn)行嚴(yán)格的適應(yīng)性試驗(yàn)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(chǎn)的30多個品種按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了初選試驗(yàn),在此基礎(chǔ)上,對初選出來的幾個品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品,由3個具有資質(zhì)的試驗(yàn)單位,結(jié)合三峽工程的原材料進(jìn)行了全面的混凝土適應(yīng)性試驗(yàn),經(jīng)過充分論證和嚴(yán)格評審,最終優(yōu)選出了2~3個品質(zhì)優(yōu)選的、適合三峽工程實(shí)際情況的外加劑品種,滿足了大倉面、高強(qiáng)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(jīng)濟(jì)效益。
為了方便管理,一個大中型工程優(yōu)選出1~2種同類外加劑為宜(包括備用在內(nèi)),一般情況下,在工程施工中不要隨便更換外加劑品種。
相對于其他原材料而言,外加劑摻量雖然較少,但對混凝土質(zhì)量至關(guān)重要,因此其摻量經(jīng)試驗(yàn)論證確定之后,應(yīng)嚴(yán)格控制,外加劑質(zhì)量及其穩(wěn)定性應(yīng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在出廠和使用過程中進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn),外加劑的運(yùn)輸和儲存也要按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行。
評論