高性能混凝土外加劑的試驗分析

摘 要：高性能混凝土具有優異耐久性，具有高強度、高滲透性、高工作性能與體積穩定性等特點。配制高性能混凝土的技術路線并不十分復雜，但它要求的綜合技術指標卻不容易達到。在設計中必須在滿足了混凝土高耐久性、高體積穩定性和足夠的強度韻同時保持良好的工作性。高性能混凝土要求在較低的水灰比以及較低的膠結材料含量下具有高流動性和抗離析性。

關鍵詞：高性能混凝土 外加劑 混凝土實驗分析

中圖分類號：TU528.042 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0102-01

隨著現代化科學技術和生產發展的進步，各種超長、超高、超大型混凝土構筑物對混凝土質量提出更高要求。如高層建筑、跨海大橋、海底隧道、核反應堆、有毒害、放射性廢物處理工程等是在嚴酷環境下使用的混凝土結構建筑，這些工程施工難度較大、使用環境惡劣、維修困難。因此要求使用的混凝土不但施工性能要好，更要耐久性好，使用壽命長。為此要求混凝土技術必須向高性能化發展，進入高性能混凝土配制的技術領域。目前國際上普遍采用低水膠比、高性能減水劑和超細活性礦物摻合料的復合技術路線。

1 配制高性能混凝土的技術路線

配制高性能混凝土的目的是為使混凝土在保證良好施工性能條件下盡可能降低水膠比，來最大限度地減少水泥石中毛細管孔隙，控制坍落度損失可以滿足高性能混凝土要求。超細活性摻合料的主要作用是提高耐久性、體積穩定性，提高后期強度，降低水化熱，降低含堿量等。因此目前超細活性礦物摻合料已被提出作為混凝土中除砂、石、水泥、水、外加劑以外的第六種組分，也有稱為礦物外加劑的說法。高性能混凝土的配制是一項綜合技術。它與傳統的高強混凝土在于設計理念不同。傳統的設計理念是滿足承載力及強度，而高性能混凝土特別強調的是耐久性，在考慮強度的同時，還要考慮在嚴酷使用環境下的耐久性，即將荷載、強度與使用壽命共同考慮。與普通混凝土相比，高強高性能混凝上的配制特點之一，就是膠結材料用量較多，同時摻人較多的礦物摻和料，膠結材用量增加，混凝土流動性大幅度提高，強度值也隨著膠結材料的增加而有所提高.這與普通混凝土有所不同，原因是流動性提高以后，在同樣的成型條件下，成型工作更為容易，混凝土混合料更容易充分密實。

在具體的配制過程中要保證新拌混凝土有很好的工作性能，便于施工澆筑，骨料—— 砂、石要嚴格的要求，同時必須使水膠比降到足夠的低，因此必須要有高性能外加劑來保證。要提高混凝土的壽命即使用的耐久性，光靠提高強度是不夠的，混凝土的毀壞主要是由于產生裂縫造成的，改善這一現象需要高性能混凝土具備高度的體積穩定性。限制水泥用量可以減少混凝土由于溫度收縮和干縮造成的裂縫，控制水泥水化過程中的放熱速率。滿足這點需要再高性能混凝土中摻用大量的礦物外加劑—— 活性超細礦物摻合料。外加劑標準中增加了緩凝高效減水劑，如丙烯酸接枝共聚物，馬來酸與丙烯酸共聚物等。它們都具有摻量小，減水率高（30%以上）、坍落度損失小的特點。用于高性能混凝土中的減水劑常常是各種外加劑復配組合的形式，而很少用某一單一組分的外加劑。

2 外加劑實驗分析及使用注意事項

高性能混凝土為了確保其流動性，必須摻人高效減水劑，選擇適宜低水灰比特性的水泥，包括細度及粒子的組成及加水后的早期水化。水泥粒子群的比表面積、粒子形狀、密度及粒子之間的級配等，對漿體的流動性影響很大，比表面積小，粒子形狀接近球狀，比重大，填充性越大，流動性也大，優化這些因子，可以獲得最適宜的流動性。水泥中的鋁酸三鈣的量越少，流動性的經時降低越小，采用高性能減水劑能夠較大抑制坍落度損失問題。在低水灰比下，即使水泥的水化量少，但水泥石卻能獲得高密實度與高強度，水灰比越低，混凝土的粘性越大。這也與減水劑的品種有關。此外，攪拌的難易也與礦物質摻合料的種類、摻量及有無摻合料，以及減水劑的品種關系很大，大體上是達到相同稠度時，減水劑用量多者，粘性大，不易攪拌。

高性能混凝土不但要選擇質量穩定的水泥，還必須注意與減水劑的相容性問題。相容性的好壞主要表現在摻量與工作性關系，相容性好的減水劑與水泥在較小的摻量時就有較好的流動性，并且流動性隨時間的變化減水劑相容性越好，由于高效減水劑的選擇性吸附，高效減水劑首先被C3A吸附，而C3A的水化速度最快，大量減水劑成分被C3A消耗掉而失去了對水泥中主要成分S3C、C2S的分散作用，因此坍落度迅速變小。木一種外加劑不是對任何水泥都有相同的效果，在配制高性能混凝土時必須選大水泥廠，穩定性較好的水泥，選擇C3A含量<3%，C4AF含量<7%的水泥，確定某種水泥后，必須首先通過試驗確定適合的外加劑。石膏作為調凝劑加入水泥中，當C3A含量不高時對石膏影響不大，當C3A含量大于3%時影響較為明顯。低水膠比時由于溶解硫酸鹽產生困—離子的水分少，而需要控制的C3A量又大，相對而言，有較多的C3A很快水化，高效減水劑分子上的磺酸基團就會與C3A結合，使液相高效減水劑含量減少，逐漸失去對水泥的分散作用，加速其工作度的損失。二水石膏加入水泥中做調凝劑對水泥的適應性要好些，有些水泥廠常粉磨未經充分冷卻的熟料，以及有些磨機由于冷卻設施不完善致使磨機內溫度過高，大量二水石膏分解為半水石膏。這些半水石膏在水泥加水攪拌時又迅速生成二水石膏結晶，而造成了坍落度損失，嚴重時甚至產生假凝。水泥含堿量對水泥與高效減水劑的相容性也有著重要影響，含堿量越低，水泥與減水劑的相容性越好。含堿量高時將縮短水泥的凝結時間，降低混凝土的流動度。含堿量高的水泥對活性骨料容易導致堿—骨料反應，對混凝土的耐久性有一定的影響。減水劑之間的相容性也是不可忽視的問題，粉狀外加劑之間復合的相容性較好，因為它們只有在與集料經水拌合后，才各自發揮其獨特的作用。而液體減水劑則應考慮在二者制成的復合溶液中是否有可能產生化學反應而影響復合減水劑的質量和均勻性。

3 結語

在混凝土技術的發展中不難看出，從普通混凝土到鋼筋混凝土、預應力鋼筋混凝土，使用各種外加劑無一不是以堅固耐用為目的。然而國內外的工程實踐均證明了混凝土并不總是耐久的。許多發達國家當初修建的一些基礎設施工程已進入老化期，這些設施又往往是重要的生命線工程。而維修或更新不但耗資費時，并且妨礙了正常的生活秩序。一些發達國家的維修費用甚至超過了新建費用。我國正在改革開放，國民經濟高速發展時期。

參考文獻

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