淺談路面水泥混凝土中外加劑的應(yīng)用

吳麗容

莆田市交通檢測有限公司（35110 0）

由于車輛日益增多，車輛重載日益嚴(yán)重，要求修建、拓寬改造及修補(bǔ)的公路越來越多，對路面水泥混凝土的質(zhì)量要求也越來越高?，F(xiàn)在，路面水泥混凝土設(shè)計強(qiáng)度多在抗彎拉強(qiáng)度5.0 MPa以上，并且要考慮到它的抗裂性、耐磨性，否則結(jié)構(gòu)使用時，容易起灰，公路環(huán)境灰塵大，且經(jīng)車載摩擦、沖擊等過后其壽命大大降低。因此，如果以傳統(tǒng)的混凝土配合比設(shè)計要達(dá)到設(shè)計要求，就要大量地增加水泥用量到460 kg/m3以上，不但破壞環(huán)境，而且大大提高了成本，而外加劑的應(yīng)用，就能達(dá)到改善水泥混凝土抗彎拉強(qiáng)度、抗裂、耐磨等性能。在此，我著重談?wù)劼访嫠嗷炷林型饧觿┑膽?yīng)用及使用中應(yīng)注意的問題。

1 外加劑在路面水泥混凝土的適用范圍及性能

當(dāng)今，水泥混凝土外加劑已成為水泥混凝土的第五組分，在工程建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用，在路面水泥混凝土中常用的外加劑有減水劑、引氣劑、早強(qiáng)劑等。減水劑是應(yīng)用最廣、使用量最大的外加劑，只要使用得當(dāng)，減水劑適用于各種混凝土和鋼筋混凝土；引氣劑的使用可有效提高水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度，減少干縮和溫度收縮變形量，提高水泥混凝土的抗裂性和抗?jié)B性；路面水泥混凝土摻入早強(qiáng)劑可以提高其早期強(qiáng)度，適用于需要快速形成強(qiáng)度的快通水泥混凝土結(jié)構(gòu)。

2 混凝土外加劑在使用中應(yīng)注意的問題

2.1 外加劑的摻量

對于外加劑的摻量,多數(shù)以推薦摻量為準(zhǔn)，而推薦摻量并不是最佳摻量,只有通過配合比設(shè)計試驗(yàn)，才能獲得外加劑的最佳摻量。仙游一拓寬改造的縣道，其工程特點(diǎn)是冬季施工、工期非常緊、車流量大、無法封閉交通，要求路面混凝土澆筑完成后七天通車，設(shè)計路面水泥混凝土強(qiáng)度等級為抗彎拉強(qiáng)度 5.0 MPa,坍落度（10 ～40 mm）,試配強(qiáng)度 6.04 MPa。為達(dá)到快速通車的目的，在路面水泥混凝土的配合比設(shè)計中，摻入XH-I早強(qiáng)高效型抗折劑，并且通過試配增加外加劑的摻量，具體試驗(yàn)如下:

原材料

水泥:蕪湖海螺P.O42.5，實(shí)測3 d抗折強(qiáng)度為4.4 MPa、抗壓強(qiáng)度23.1 MPa;28 d抗折強(qiáng)度7.3 MPa、抗壓強(qiáng)度46.8 MPa。

粗集料:碎石4.75 ～31.5 mm,二級摻配。

細(xì)集料:青口中砂，細(xì)度模數(shù)2.76。

外加劑:創(chuàng)慧牌XH-I早強(qiáng)高效型抗折劑，推薦摻量為水泥用量的1.5%。

試驗(yàn)結(jié)果及分析:在試驗(yàn)中，各種原材料的實(shí)際用量如表1，外加劑為水泥用量的1.5%、2.0%和2.5%三種摻量，每種摻量各試配三組配合比，分別測定其混凝土的物理性能，結(jié)果見表2。

表1 水泥混凝土配合比的實(shí)際用量

表2 不同外加劑摻量的水泥混凝土物理性能

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，磨耗量偏大和7 d抗折強(qiáng)度偏低，通過增加外加劑摻量能夠達(dá)到明顯的效果,但摻量在2.5%以上，其效果就不明顯了，因此，選擇了外加劑摻量為水泥用量的2.0%的水泥混凝土配合比設(shè)計方案，而不是按照外加劑的推薦摻量或是盲目增加摻量。

經(jīng)路面施工現(xiàn)場制作的10組同條件養(yǎng)護(hù)水泥混凝土抗折強(qiáng)度試件的試驗(yàn)，其7 d抗折強(qiáng)度均在設(shè)計強(qiáng)度5.0 MPa以上,平均值達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的109.6%，證明該路段7 d可以通車。10組同條件養(yǎng)護(hù)水泥混凝土抗折強(qiáng)度試件試驗(yàn)結(jié)果見表3。水泥混凝土齡期28 d后,在該工程進(jìn)行的水泥混凝土路面取芯劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)中，所取的36個芯樣，平均抗折強(qiáng)度5.35 MPa,標(biāo)準(zhǔn)差0.235 MPa，抗折強(qiáng)度最小值4.76 MPa,最大值6.65 MPa,合格率100%。

表3 澆筑現(xiàn)場制作的10組同條件養(yǎng)護(hù)試件的試驗(yàn)結(jié)果

2.2 原材料的選用

2.2.1 水泥

在水泥品種的選擇上，不能單純考慮它的凝結(jié)時間、強(qiáng)度等指標(biāo)，更要注意它與外加劑的相容性。進(jìn)行水泥混凝土配合比之前，先要對所用的水泥和外加劑作個相容性的判斷，在實(shí)際試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用凈漿流動度的試驗(yàn)方法來判斷不明顯，而用砂漿流動度來判斷更為準(zhǔn)確。例如，大成牌DC-3緩凝高效減水劑和幾種水泥相容性的試驗(yàn)。

材料

外加劑:大成牌DC-3緩凝高效減水劑，摻量為水泥用量的2.0%。

基準(zhǔn)水泥:符合GB8076規(guī)定。

砂:ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。

試驗(yàn)用的水泥:5種不同品牌的P.O42.5水泥。

按照GB8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》分別進(jìn)行砂漿流動度和凈漿流動度的試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表4。在對比中發(fā)現(xiàn)，用凈漿流動度檢測基本上看不出變化,而用砂漿流動度方法試驗(yàn)，就能判斷該減水劑與哪種水泥的相容性較好。這是由于砂漿更接近于混凝土,二是由于砂子的加入，充分發(fā)揮了其分散性，克服了其粘稠性的一面。

表4 同一外加劑與不同品牌水泥的砂漿流動度和凈漿流動度的試驗(yàn)比較

2.2.2 摻合料

對于摻合料，一般地說，使用純礦渣作為摻合料，它與外加劑適應(yīng)性較好。而且還能改善混凝土的和易性、泵送性，降低水化熱，提高后期強(qiáng)度。但由于礦渣微粉價格高，因此，一般都使用粉煤灰，使用粉煤灰作為摻合料時，必須嚴(yán)格控制粉煤灰的質(zhì)量，特別是粉煤灰中的含碳量，因碳素對外加劑的吸附作用大。含碳量過大，吸附外加劑過多，影響外加劑的使用效果。所以，在使用中對粉煤灰的燒失量要嚴(yán)格控制。

2.3 工程施工方面

2.3.1 天氣環(huán)境的影響

為保證路面水泥混凝土的抗裂性、耐久性,使用的外加劑品種也要視現(xiàn)場氣溫的變化而調(diào)整。冬季施工，選用早強(qiáng)劑、促凝劑等可提高路面水泥混凝土的早期強(qiáng)度，改善混凝土硬化性能；但夏季高溫施工，就要采取緩凝措施，使用緩凝型減水劑，不宜使用早強(qiáng)劑。

2.3.2 外加劑的二次添加

在公路工程上,特別是公路的養(yǎng)護(hù)和修補(bǔ)，水泥混凝土攪拌站和施工現(xiàn)場的距離較遠(yuǎn)，造成混凝土運(yùn)到現(xiàn)場坍落度損失過大，混凝土無法從攪拌車中卸出或坍落度達(dá)不到要求。這時，要采用外加劑二次添加方法，即在施工現(xiàn)場準(zhǔn)備的外加劑再次按一定比例均勻加入攪拌車的拌罐中，并高速攪拌一分鐘后立即卸料，此時絕對不能任意加水，若任意加水，水灰比增大，不僅影響強(qiáng)度，還會造成干燥收縮裂縫，給工程質(zhì)量帶來后患。

2.3.3 路面水泥混凝土的切縫

一般路面水泥混凝土應(yīng)在澆筑完后的第二、三天進(jìn)行切縫，即控制在混凝土終凝后36～48 h內(nèi)進(jìn)行，這時混凝土強(qiáng)度已達(dá)到30%以上，切縫時不會破環(huán)其結(jié)構(gòu)和影響其強(qiáng)度。如拖的時間太長，一方面可能由于水泥收縮而產(chǎn)生細(xì)的裂縫，另一方面混凝土強(qiáng)度過高切縫困難。但是，如果摻加早強(qiáng)劑、促凝劑，而使路面水泥混凝土早期強(qiáng)度高、硬化快，此時，就要把握好切縫的時間，混凝土到了終凝就可以切了，時間越提前越好，不僅容易操作，更利于路面的收縮應(yīng)力釋放。

2.3.4 路面水泥混凝土的養(yǎng)生

養(yǎng)生是保證水泥混凝土結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生開裂和微裂縫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。路面水泥混凝土的養(yǎng)生時間應(yīng)根據(jù)水泥混凝土彎拉強(qiáng)度增長情況而定，它與水泥品種及當(dāng)?shù)氐臍鉁睾蜐穸榷加泻艽蟮年P(guān)系，一般的養(yǎng)生天數(shù)為14 ～21 d，高溫天氣不宜少于14 d，低溫天氣不宜少于21 d，北方干燥天氣要適當(dāng)延長，而摻粉煤灰的路面水泥混凝土最短的不少于28 d。摻普通減水劑、高效減水劑的路面水泥混凝土結(jié)構(gòu),應(yīng)加強(qiáng)并盡早進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)生；摻加早強(qiáng)劑的快通水泥混凝土路面要注意其早期澆水養(yǎng)護(hù),在通行時間，還要繼續(xù)灑水養(yǎng)護(hù)，以保證其后期強(qiáng)度；而摻緩凝型外加劑的路面水泥混凝土保持在塑性的時間較長，表面水蒸發(fā)時間長，當(dāng)氣候炎熱及風(fēng)力大時，應(yīng)在觸干或變色時立即噴霧或噴灑養(yǎng)生劑保濕養(yǎng)生，達(dá)到終凝，立即澆水養(yǎng)生。

3 結(jié)語

外加劑作為路面水泥混凝土原材料的一種，其用量很少，但它的作用卻很大，在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題也很多、很復(fù)雜，因此，需要工程人員在實(shí)踐中不斷探索、不斷發(fā)現(xiàn)。

[1]交通部公路科學(xué)研究院:公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南.

[2]JIG E30-2005,公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S].

[3]JTG E42-2005,公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程[S].

[4]GB 8076-2008,混凝土外加劑[S].

[5]JTG-F30-2003,公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范[S].