外加劑對低溫條件下混凝土吸水性和開口孔隙率的影響

摘 要：文章針對冬季施工的特點，研究了外加劑對低溫條件下混凝土吸水性和開孔孔隙率的影響，結果表明當摻有低溫早強劑、高效引氣減水劑、防凍劑及粉煤灰的混凝土的可以降低其吸水性和開口孔隙率，其中低溫早強劑摻量4%，高效減水劑摻量1%，粉煤灰摻量15%效果最佳。

關鍵詞：外加劑；混凝土；吸水性

隨著我國工程建設規模日益增大，冬期施工建筑面積所占比重也越來越大。低溫條件下混凝土的冬季施工問題已經成為三北地區工程界極為關注的問題。

混凝土工程的冬季施工和常溫施工不同，從整個施工過程的各個環節，都要采取相應的保濕、防風、防失水等措施，盡量給混凝土創造正溫養護環境，使混凝土不斷凝結、硬化、增長強度。在技術上采取的措施，主要是防止在低溫條件下混凝土早期受凍。

冬季施工方法的合理選擇，對保證結構安全、滿足施工進度要求、降低成本起著決定性的作用。具有防凍作用的外加劑在我國建筑工程上被大量的采用，成為冬季施工中必不可少的材料。

近年來隨著人們對混凝土耐久性關注程度與日俱增，亞硝酸鈉和亞硝酸鉀由于堿活性問題于80年代后限制使用，90年代以后，尿素的問題也逐漸暴露，于2000年在北京首次被禁用。

本文在不改變現有的原材料及工藝的前提下，區別于傳統的摻入防凍劑的施工方法，研究采用低溫早強劑與高效引氣減水劑復合使用輔以礦物摻合料等因素對低溫條件下混凝土吸水性的影響，以達到提高低溫混凝土耐久性。

1 試驗原材料

1.1 水泥

采用的是沈陽市山水工源水泥廠生產的P.O42.5R級普通硅酸鹽水泥。

1.2 骨料

采用粗骨料是石灰巖碎石，半徑為5～20mm，連續顆粒級配。細骨料為河砂，屬中砂，細度模數約為2.65，級配良好，屬Ⅱ區。

1.3 拌合水

采用普通自來水。

1.4 粉煤灰

采用遼陽I級粉煤灰。

1.5 外加劑

1.5.1 低溫早強劑。采用低溫早強劑對鋼筋無銹蝕作用，推薦摻量為膠凝材料用量的2～4%。

1.5.2 高效引氣減水劑。采用的是遼寧北四達新材料有限公司提供的萘系減水劑，推薦摻量為膠凝材料用量的0.6～1.0%。

2 試驗方法

2.1 混凝土組成情況

表1 混凝土組成情況

編號 低溫早強劑（%） 高效引氣減水劑（%） 防凍劑（%） 粉煤灰（%）

A / / / /

B / 0.6 0.2 15

C 4 1.0 / 15

D 2 0.6 / 15

E 4 0.6 / 15

2.2 試驗方法

將試樣置于不超過110℃的烘箱中，烘干至恒重，在放到干燥器中冷卻到室溫。從干燥器中取出試件，稱其質量m（g）；將試樣放在盆中，并在盆中放些墊條。加水至試樣高度的1/3處，過24h后，再加水至高度的2/3處，再過24h加滿水，并放置24h。取出試樣，稱其質量m1。試樣結果計算及確定：

W質=（m1-m）/m×100% W體=（m1-m）/V0×100% Pk=W質×ρ0干

式中 W質—質量吸水率，%；W體—體積吸水率（用于高度多孔材料），%；m—試樣干燥質量，g；m1—試樣吸水飽和質量，g；Pk—開口孔隙率，%。

3 試驗結果及分析

3.1 外加劑對低溫條件下混凝土吸水性的影響

通過改變外加劑的用量測得外加劑對低溫條件下混凝土吸水率試驗結果見表2及表3。

表2 低溫條件下（-5℃）混凝土吸水率試驗結果

A B C D E

7d（%） 7.1 6.5 5.7 6.4 6.2

28d（%） 4.1 3.9 3.7 3.6 3.5

3.2 外加劑對低溫條件下混凝土開口孔隙率的影響

通過改變外加劑的用量測得外加劑對低溫條件下混凝土開口孔隙率試驗結果見表3。

表3 低溫條件下（-5℃）混凝土的開口孔隙率

A （%） B （%） C （%） D（%） E（%）

7d 17.5 15.6 14.3 16.6 15.7

28d 9.8 8.2 7.5 9.1 8.8

通過表2和表3可以看出，加入低溫早強劑、高效引氣減水劑、防凍劑和粉煤灰的混凝土的吸水率和開口孔隙率低于空白混凝土，其中當低溫早強劑摻入量增加時混凝土的吸水率和開口孔隙率均有所降低，其中低溫早強劑摻量4%，高效減水劑摻量1%，粉煤灰摻量15%效果最佳。

這是因為在混凝土中，細孔存在于水化硅酸鈣凝膠（C-S-H）內，水泥水化程度對混凝土的強度與密實度有決定性作用，凝膠數量多時，強度和密實度就高，存在于凝膠中的凝膠孔也多，摻量適宜外加劑和摻合料時，由于其密實填充效應，改善混凝土內部孔結構，隔斷大孔通道，細化孔徑，減少可凍水量，使混凝土強度在低溫下持續發展。低溫早強劑可以促進水泥水化生成物的活性改善孔結構使混凝土增加早期強度增加。高效引氣減水劑使混凝土中引入微小氣泡能緩沖因水的凍結而產生的膨脹壓力，減少冰凍破壞。

4 結論

摻入低溫早強劑、高效引氣減水劑、防凍劑和粉煤灰的混凝土的吸水率和開口孔隙率低于空白混凝土，其中低溫早強劑摻量4%，高效減水劑摻量1%，粉煤灰摻量15%效果最佳。

參考文獻

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作者簡介：田悅（1982- ），女，遼寧錦州人，大連理工大學博士在讀。