水泥混凝土路面常用外加劑的應用

付立華

(呼蘭養路總段)

隨著黑龍江省公路事業的蓬勃發展,水泥混凝土在各類公路工程建設中起著日益巨大的作用。由于受到氣候影響,我省施工期較短,在水泥混凝土施工中,廣泛使用外加劑。

1 外加劑的主要品種

作為水泥混凝土中的第五組分——水泥混凝土外加劑主要有減水劑、引氣劑、早強劑等幾種常用的外加劑。

2 外加劑的適用范圍及性能指標

2.1 減水劑

(1)普通減水劑、高效減水劑在施工應用之前應檢驗pH值、密度(或細度)、減水率,符合要求后才可使用,最佳摻量的確定,必須滿足工程環境條件的設計強度、工作性、耐久性及經濟性等性能要求,根據供貨商提供的推薦摻量,通過試配得到一個合理摻量。高效減水劑摻量過大會造成水泥混凝土嚴重泌水、水泥漿大量流失,導致密實度不足從而影響強度。

(2)減水劑應配制成均勻的溶液。外加劑沉淀的有害作用與外加劑摻量超大是相同的,每天應清除溶液中未能溶解的固體沉淀物。根據工程的需要,普通減水劑和高效減水劑可與其他可混溶的外加劑復配使用。

(3)在高效減水劑中摻入與水泥相適應的緩凝劑、高溫緩凝劑、保塑劑或緩凝型減水劑可減少熱天坍落度損失,用攪拌車或罐車運輸水泥混凝土時,在澆筑現場可二次加入高效減水劑,經快速攪拌均勻后出料,不得多加水,并快速完成澆筑、振搗、飾面等;使用緩凝型的高效減水劑。

(4)養生環節是保證水泥混凝土結構不產生開裂和微裂縫的關鍵環節,因此,摻普通減水劑、高效減水劑的公路工程水泥混凝土結構,應加強并盡早進行保溫保濕養生。摻普通減水劑的水泥混凝土構件不適宜用于蒸養;摻緩凝型減水劑的水泥混凝土構件必須保證靜停一段時間后,使水泥混凝土形成一定的結構強度才可蒸養。摻高效減水劑的水泥混凝土可用蒸養養護。

2.2 引氣劑

(1)引氣劑應選用表面張力降低值大、水泥稀漿中起泡容量多而細密、泡沫穩定時間長、不溶殘渣少的產品。由于在水泥稀漿中的氣泡特性與水泥混凝土中的比較相近,所以搖泡試驗宜在水泥稀漿中進行。

(2)使用引氣劑可以有效提高水泥混凝土的彎拉強度及抗拉強度,減少干縮和溫度收縮變形量,改善結構抗裂性,也提高了水泥混凝土的抗滲性。

(3)對于負溫水泥混凝土施工時改善早期抗凍性措施可以從兩個方面來解決：一是加快早期水泥水化,使水泥混凝土盡快達到早期臨界強度,可使用早強劑、減水劑、防凍劑;二是摻入引氣劑,緩解凍脹所產生的壓力。據經驗來看,冬季日平均氣溫低于 -5℃或極限最低氣溫低于-10℃地區施工的公路水泥混凝土及鋼筋混凝土結構和構件,宜摻用引氣劑或引氣型減水劑、引氣型高效減水劑、引氣型(早強、防凍)高效減水劑。

(4)引氣劑、引氣型減水劑、引氣型高效減水劑可根據公路工程要求及環境氣溫與(高溫)緩凝劑、早強劑、防凍劑等復合使用,配制溶液時,如產生絮凝或沉淀現象,不得混溶,應分別配制溶液,并分別加入攪拌機內。當原材料、配合比、攪拌時間、運輸距離、氣溫等條件變化時,應微調引氣劑、引氣型減水劑、引氣型高效減水劑和引氣緩凝高效減水劑的摻量,保證水泥混凝土結構含氣量基本不變化。

(5)新拌水泥混凝土的含氣量,應在攪拌機口取樣進行現場檢側,并應考慮在運輸和振搗過程中的損失。

2.3 早強劑

(1)早強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度問題的專用外加劑。早強劑、早強型減水劑和早強型高效減水劑適用于公路工程需要快速形成強度的快通水泥混凝土結構,蒸養水泥混凝土構件,最低溫度不低于-5℃的低溫環境中施工的有早強要求的水泥混凝土、鋼筋混凝土及需要提前張拉和放張的預應力混凝土結構和構件。炎熱環境條件下不宜使用早強型外加劑。

(2)摻加液態早強劑的水泥混凝土,攪拌時間宜適當延長。粉劑早強劑直接摻入公路工程水泥混凝土時,應先與水泥、集料干拌均勻后再加水,加水后的攪拌時間應延長30s。這是保證粉劑早強劑在水泥混凝土中均勻分布的措施。但對于某些本身是溶液或可全溶的早強劑,仍應使用其溶液,溶液比干粉拌和的勻質性及其使用效果均強得多。

(3)公路工程預應力鋼筋混凝土結構或構件使用早強劑時,其張拉工藝應按試驗確定。快通水泥混凝土路面的開放交通時間,應按達到設計強度 90%以上時的試驗確定。也就是公路工程快通水泥混凝土結構的開放交通時間,應按與結構相同養生條件下,摻早強劑水泥混凝土試件達到設計強度的 90%以上的試驗確定。

3 混凝土外加劑在使用中應注意的問題

3.1 混凝土坍落度損失過快

高性能混凝土應具有良好的工作性,以滿足集中攪拌、遠距離運送、泵送、不振搗、自平流、自密實等過程要求,其中最重要的是混凝土坍落度損失,此問題直接影響混凝土泵送及現場操作。導致混凝土坍落度損失的原因很多,較為多見的有外加劑的品質、水泥的因素、環境溫度、水灰比的大小、砂率的含泥量,摻合料的變化以及拌和方式等。其中最具影響的因素是水泥和外加劑,如需解決混凝土坍落度損失過快的問題,建議通過適當增加外加劑摻量,其幅度在原摻量基礎上增加10%～30%;如果是使用早強型新鮮水泥,則在原混凝土用水量的基礎上增加 5%～10%,以上兩種方法均可。

3.2 混凝土出現泌水(結底)現象

混凝土在施工中出現泌水(結底)及堵泵現象,一是外加劑減水率偏高,二是混凝土用水量偏大,三是水泥存放時間過長或受潮等因素。發生此類現象,可適當調整混凝土用水量或外加劑摻量,也可通過適當提高砂率,以此改善混凝土的和易性,避免因泌水而造成混凝土結底、堵泵等現象發生。其中,如系減少混凝土用水量,減少幅度通常為原用水量的 5%～10%;如系調整外加劑摻量,調整幅度在原摻量的基礎上減少 10%～20%。與此同時,用戶單位應及時告知外加劑廠家對續供產品作適當調整。

3.3 凝結時間過長或過短現象

混凝土在施工過程中,有時會出現凝結時間與外加劑廠家提供的時間要求不相一致。究其原因,可能是雙方的檢測方法和環境溫度不一樣,或者是氣溫突變(日溫差＞15℃)、水泥新鮮程度、以及混凝土配合比變化等多種因素造成的。針對上述狀況和混凝土配合比等因素,結合混凝土試驗的數據,對外加劑廠家提出所需凝結時間要求。廠家根據用戶意見作出相應的調整,力求避免出現誤差。

3.4 混凝土快凝(假凝)現象

施工現場混凝土出現快凝(假凝)現象雖然并不多見,但仍時有發生(特別是在新進或更換水泥后)。原因：(1)水泥中含有無水石膏作為調凝組分;(2)水泥熟料與二水石膏在磨制過程中,因溫度控制原因致使二水石膏脫水生成半石膏或無水石膏。此類水泥在按標準檢測時為合格水泥,在不用外加劑配制混凝土是可以的,但與外加劑匹配時,就有可能造成不相容,因而在拌制混凝土時,會使混凝土產生快凝,同時給施工操作帶來困難,甚至造成混凝土出現泠縫,影響工程質量。此現象特別在夏季溫度偏高時更容易發生。當發生快凝(假凝)時,應當取必要的措施加以控制,如緩慢施工或待水泥降溫后再進行施工。現則與水泥廠家和外加劑廠家共同商定合作調整方案。

4 結束語

對于外加劑的應用,乍看起來似乎并不復雜,但其中有些問題卻是共性難題,許多專家學者都在探索其中奧秘,尋求應對措施。在施工過程中,用戶與生產廠家的技術部門應保持直接的聯系,客觀地反映在使用水泥混凝土外加劑過程中出現的相關問題,以便及時解決,保證水泥混凝土質量。