混凝土外加劑在襯砌工程中的應用研究

田中剛

（新疆生產建設兵團農十師水利工程管理處 北屯 836000）

混凝土外加劑是指摻量一般不大于水泥重量的5%，能對混凝土的正常性能按要求進行改變的工業產品，被公認為混凝土中除水泥、砂、石和水以外的第五種成分。目前，生產的品種有減水劑、高效減水劑、早強劑、早強減水劑、緩凝劑、引氣劑、速凝劑、防凍劑、膨脹劑、養護劑、防水劑等。為了提高抗凍和防滲等級，北屯灌區的引水總干渠工程（控制灌溉面積2.26萬hm2）和二干渠擴建工程（控制灌區面積1.41萬hm2），在襯砌混凝土中都摻和了混凝土外加劑，襯砌混凝土量達到2.14萬m3。經過幾年來的運行，工程運行狀況良好。

1 混凝土襯砌板設計指標

北屯灌區引水總干渠全長28.007km，平面布置由三段組成，第一段為一級階地段，長4.9km，第二段長9.05km，第三段為臺地段，長11.427km。13+950～16+580段，采用現澆C20混凝土與0.3mm塑膜雙防滲，梯形斷面，現澆混凝土板厚8cm，渠道設計流量13m3/s，渠道縱坡1/600，渠寬1.5m，渠道內坡1∶1.7.5，渠深2.12m，水深1.53m。

北屯灌區二干渠長6.89km，采用C20預制混凝土板與0.3mm塑膜防滲，預制板厚8cm，設計流量20.0m3/s，梯形斷面，渠道縱坡1/6500，底寬2.8m，糙率0.017。渠道內坡 1∶1.5，外坡 1∶1.5，水深 2.88m。根據經驗，渠道襯砌采用預制混凝土板與塑膜雙防滲，坡比以1∶1.5為宜，如采用現澆混凝土板與塑膜雙防滲，坡比宜采用1∶1.75，以便于施工。

2 減水劑和引氣劑的作用與原理

2.1 減水劑

減水劑能使混凝土顯著地減少拌和用水量，減水劑大多屬于陰離子型表面活性劑，在水中極易離解為帶負電荷的陰離子和金屬陽離子，這樣水泥顆粒表面吸附著大量的減水劑陰離子，使水泥顆粒之間的吸引力為電斥力，水泥充分擴散，改善和易性，另外還能改善水泥的水化過程，促進水泥礦物晶體的成長，改善水泥石的孔結構，提高混凝土密實度。摻入減水劑后可起到以下四方面的作用：

a.在保持和易性和水灰比不變的情況下，可減少水泥用量，節省水泥。

b.在保持混凝土配合比和水灰比不變的情況下，可提高混凝土的和易性，并且不降低混凝土強度。

c.在保持和易性和水泥用量不變的情況下，可降低水灰比，提高混凝土強度和耐久性。

d.有的減水劑對混凝土有緩解作用，終凝時間推遲2～3h。

2.2 引氣劑

引氣劑使混凝土中產生細小、互不連通的均勻分布的通道，直徑大部分在0.025～0.30mm之間，硬化后能保留微氣泡，其作用如下：

a.提高耐久性。由于引氣劑產生的互不連通的氣泡，隔斷了毛細管滲水通道，提高了抗滲性，并且這些氣泡能緩解負溫下混凝土水分凍結時產生的膨脹壓力，也提高了抗凍性。

b.提高和易性。氣泡在水泥顆粒之間起潤滑作用，增加流動性。

c.降低強度。由于氣泡的存在，減少了水泥石的有效面積，使強度降低，一般含氣量增加1%，抗壓強度大約降低4%～6%。

3 襯砌時采用的外加劑品種及摻量

灌區防滲襯砌采用的是CAS—Ⅱ型混凝土引氣減水劑，該產品符合國家標準《引氣減水劑》（GB8076-1997）中一等品的質量指標。于1989個10月通過區級鑒定并獲得兵團科技成果二等獎。該產品由引氣、減水、緩凝等多種組分復合而成，除具有引氣、減水功能外，還可提高混凝土早期強度，節約水泥。在保持強度和坍落度不變的情況下，可減水10%左右（見上表）。

預制混凝土配合比表

采用該產品后，根據實驗結果,每立方米混凝土節約水泥27kg，3天試壓強度提高了12%，28天提高了10%。該類產品可廣泛用于對抗凍、抗滲、抗侵蝕有設計要求的混凝土，針對北方寒冷地區水利工程時間緊、任務重的特點，建議廣泛使用。

4 使用方法

該產品使用非常簡便，隨水泥直接摻入，摻量一般為水泥重量的0.5%～0.8%。如與其他品種外加劑同時使用，摻量必須經試驗驗證后確定。

5 質量控制

a.所用砂石料必須按照要求過篩、洗凈，去掉泥土雜物。

b.注意減少用水量10%左右。

c.加入此類外加劑的混凝土，一般拌和時間為3.5min。

6 注意事項

a.外加劑摻量必須嚴格控制，不能多加，也不能少加，為方便計量，施工現場則可用廢舊礦泉水瓶子改制成提子，稱量好每提的數量，每盤漿一提子，便于施工掌握。

b.嚴格監測含氣量。含氣量過高則降低混凝土強度，過低又達不到抗滲、抗凍要求，必須嚴格控制。

c.摻入該產品的混凝土宜采用機械拌和、機械振搗，拌和時間不小于3min，振搗時間不大于20s，停放時間不大于1h。

d.該產品用帶內襯的塑料編織袋包裝，運輸和貯存時謹防破損，保持干燥，如受潮結塊，必須粉碎達到細度要求后使用，如此性能才能不變。

e.貯存時，應避免與其他類似產品混雜以防誤用。