摻有減水劑的混凝土配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)

王曉燕

（遼寧馳通公路工程監(jiān)理事務(wù)所，遼寧 沈陽 110005）

摻有減水劑的混凝土配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)

王曉燕

（遼寧馳通公路工程監(jiān)理事務(wù)所，遼寧 沈陽 110005）

近幾年來，外加劑已經(jīng)成為混凝土組成材料中除水、水泥、砂、碎石以外的第五大材料，得到了廣泛的應(yīng)用。由于外加劑種類較多，性能各異，所以，摻有外加劑的混凝土的工作性好壞，都必須經(jīng)過對比試驗(yàn)才能得知。

減水率；水泥；相容性；坍落度

減水劑是在混凝土坍落度基本相同的條件下，能減少拌合用水量的外加劑，它是應(yīng)用最廣泛、使用量最大的外加劑。同類減水劑，品牌不同，效果相差很大。因此除在小型工程中，可根據(jù)產(chǎn)品使用說明書中所推薦的摻量使用外，規(guī)模較大的工程，特別是在結(jié)構(gòu)混凝土中使用時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的試驗(yàn)，決不能忽視混凝土的配合比設(shè)計(jì)。

以下按照“選材”和“配料”兩部分，介紹摻有減水劑混凝土配合比設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

1.水泥與減水劑的選擇

外加劑的選用應(yīng)主要從產(chǎn)品的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性兩方面來考慮，減水劑適用于各種混凝土和鋼筋混凝土工程，只要使用得當(dāng)，幾乎都可應(yīng)用。當(dāng)然，最終還是取決于與基準(zhǔn)混凝土的對比試驗(yàn)結(jié)果能否達(dá)到工程需要的技術(shù)要求。

由于減水劑在研制期間，一般都使用當(dāng)?shù)氐乃噙M(jìn)行試驗(yàn)，換一種水泥效果可能就不一樣。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，減水劑對水泥品種是有選擇的。水泥品種不用將明顯影響減水劑的使用效果。減水劑使用效果可以概括為以下幾點(diǎn)：

（1）減水率

減水率是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)硬指標(biāo)。減水劑的摻量一般不超1%，高效減水劑摻量更小，減水率至少在10%以上。減水率只需簡單的試拌，與基準(zhǔn)配合比相比較就可以判斷。如果減水率比較低，則說明水泥品種與減水劑品種不“相容”，或是減水劑本身質(zhì)量有問題。

（2）坍落度“經(jīng)時(shí)”損失

減水劑的效果還表現(xiàn)在拌合物坍落度的“經(jīng)時(shí)”損失上，有的減水劑減水效果很好，但拌合物瞬時(shí)失去流動(dòng)性。因水泥不同，坍落度“經(jīng)時(shí)”損失程度相差很大。大多數(shù)普通型減水劑和高效減水劑，往往加速坍落度損失，以致引起施工困難，這是減水劑應(yīng)用技術(shù)中存在的一個(gè)比較普遍的問題。有時(shí)混凝土拌合物出現(xiàn)“假凝”或“閃凝”現(xiàn)象，其中假凝現(xiàn)象的起因是水泥熟料磨細(xì)時(shí)所摻入的調(diào)凝劑二水石膏，如果遇到磨機(jī)中溫度超過150℃以上，就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槊撍褪啵窗胨嗷蛴彩啵?dāng)水泥加水拌合后，石膏凝結(jié)硬化就會(huì)產(chǎn)生假凝現(xiàn)象。假凝是可恢復(fù)的，即重新攪拌后仍有可能恢復(fù)到原來的坍落度或恢復(fù)到正常的坍落度損失狀態(tài)。“假凝”現(xiàn)象與減水劑沒有關(guān)系。“閃凝”現(xiàn)象則是在各種內(nèi)部和外部因素影響下，水泥和水的化學(xué)反應(yīng)過速，幾乎達(dá)到了紊亂的程度，以致頓時(shí)失去所有的坍落度，“閃凝”是不能恢復(fù)的，“閃凝”現(xiàn)象在一定的條件下與減水劑有較大的關(guān)系。根據(jù)國內(nèi)研究的解釋，摻糖類和木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑對摻硬石膏的硅酸鹽水泥會(huì)發(fā)生“假凝”或“閃凝”，主要原因是這些減水劑不同程度地降低了硬石膏的溶解度或溶解速度，以及使硅酸鹽礦物及鋁酸鹽礦物水化作用加快。但摻二水石膏的水泥沒有“閃凝”現(xiàn)象，原因是這些減水劑對二水石膏溶解度不僅不降低，而且會(huì)有促進(jìn)。坍落度“經(jīng)時(shí)”損失說到底還是水泥與減水劑之間的“相容性”問題。經(jīng)時(shí)損失可通過測定不同時(shí)間混凝土拌合物的坍落度來確定。

（3）強(qiáng)度

減水劑的效果也體現(xiàn)在強(qiáng)度上，由于減水劑作用，在其他條件不變的情況下，一般減水劑都有增強(qiáng)作用，如果強(qiáng)度下降，在正常情況下則說明水泥與減水劑不相適應(yīng)。

通過以上可知，減水劑的效果最終體現(xiàn)在減水劑與水泥之間的“相容”上，作為水泥和外加劑的使用者，只有通過試配才可以發(fā)現(xiàn)問題，避免不該出現(xiàn)的現(xiàn)象出現(xiàn)，也只有通過試驗(yàn)才能選擇到“相容性”比較好的水泥和外加劑。特別是我國摻混合材料硅酸鹽水泥的產(chǎn)量很大，它們之間成分和性質(zhì)差異很大，減水劑的影響差異也大，再加上我國減水劑的品種復(fù)雜，產(chǎn)品性能研究深度不夠，在重要工程中必須認(rèn)真選材。若選擇不當(dāng)，后患很大。

2.配合比設(shè)計(jì)

摻減水劑混凝土的配合比設(shè)計(jì)，首先應(yīng)當(dāng)明確使用減水劑的目的；其次，要按普通混凝土配合設(shè)計(jì)方法，確定不摻減水劑的基準(zhǔn)混凝土配合比，用它作為配合比設(shè)計(jì)調(diào)整的基礎(chǔ)。摻減水劑混凝土配合比設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，主要是選擇合適的減水劑摻量。

減水劑的摻量通常根據(jù)外加劑說明書提供的標(biāo)準(zhǔn)摻量和有關(guān)摻量范圍的技術(shù)參數(shù)，結(jié)合材料、工程的具體要求選定。當(dāng)混凝土配合比相同時(shí)，減水劑摻量增加，坍落度也增加，但強(qiáng)度則隨減水劑的引氣性不同而變異很大。如果減水劑的引氣性較大，則強(qiáng)度顯著下降；如果是非引氣型的高效減水劑，則強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土相同。但減水劑的減水率的提高，也有一定限度。當(dāng)摻量增加到一定程度時(shí)，摻量繼續(xù)提高，減水劑繼續(xù)提高，減水率增加有限。有緩凝作用的減水劑，摻量增加，凝結(jié)時(shí)間也顯著延長。因此，摻減水劑的混凝土往往發(fā)生凝結(jié)過緩、硬化過遲、強(qiáng)度過低的質(zhì)量事故。多數(shù)原因是摻量超過了容許范圍。

影響減水劑摻量的因素很多，標(biāo)準(zhǔn)摻量并非一定是最佳摻量，只有通過配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)，才能獲得減水劑的最佳摻量，而且還要依靠一定的經(jīng)驗(yàn)，才能對減水劑的最佳摻量做出正確的判斷。

另外，減水劑的適應(yīng)目的為以下幾點(diǎn)：

（1）以改善和易性為目的

在混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度比較高，單位水泥用量比較大的情況下，為了提高混凝土的工作性，可以考慮使用減水劑。在基準(zhǔn)配合比各材料用量不變的前提下加入減水劑，提高混凝土的流動(dòng)性。但混凝土拌合物的粘聚性和保水性往往變差，有泌水離析現(xiàn)象，尤其集料級(jí)配比較差時(shí)，可通過適當(dāng)提高砂率來解決。在與基準(zhǔn)混凝土對比時(shí)，單憑坍落度一個(gè)技術(shù)參數(shù)是不夠的，有條件的應(yīng)同時(shí)用其他一些方法，如以維勃稠度、澆筑因數(shù)進(jìn)行對比。但也不能忽視強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，必須把配合比調(diào)整到與基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度的水平。如果使用引氣減水劑，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行含氣量的測定，以便分析改善和易性的因素。

（2）以提高強(qiáng)度為目的

在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，有時(shí)出現(xiàn)和易性等比較好，就是強(qiáng)度低，而水泥用量受最大用量或和易性限制又不能再增加的情況。此時(shí)應(yīng)通過摻加減水劑降低單位用水量，減小水灰比來解決。保持基準(zhǔn)配合比其他材料用量不變，加入減水劑，控制加水量，使混凝土拌合物的坍落度達(dá)到要求值，然后根據(jù)實(shí)際用水量反算水灰比。這樣就可以達(dá)到降低單位用水量，減小水灰比的目的，使混凝土的強(qiáng)度得到提高。如果有必要還可以適當(dāng)降低砂率，如果要提高早期強(qiáng)度，則盡量降低水灰比，這樣對混凝土的耐久性更有好處，同時(shí)應(yīng)注意含氣量很小，最終根據(jù)要求確定減水劑的摻量。

（3）以節(jié)省水泥用量為目的

節(jié)約水泥，降低混凝土的生產(chǎn)成本是減水劑的一大功能。在基準(zhǔn)配合比的基礎(chǔ)上，保持水灰比不變，通過摻加減水劑，減少水泥漿的用量，使拌合物的和易性與基準(zhǔn)配合比相當(dāng)，這樣就達(dá)到了節(jié)約是水泥的目的。節(jié)約下來的水泥所削弱的混凝土強(qiáng)度，由減出來的水產(chǎn)生的增強(qiáng)作用彌補(bǔ)。

摻減水劑混凝土配合比設(shè)計(jì)方法與普通混凝土配合比相仿，計(jì)算步驟如下：

①按普通混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，計(jì)算混凝土的試配強(qiáng)度（fcu，o）；

②按普通混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，計(jì)算設(shè)計(jì)灰水比（C/W）；

③計(jì)算摻外加劑混凝土單位用水量（mw，ad）。

根據(jù)集料的品種和規(guī)格、外加劑的類型和摻量、施工要求的混凝土工作性等因素，按下式計(jì)算摻外加劑混凝土的單位用水量：

式中：

mw——基準(zhǔn)配合比每立方米混凝土的用水量，kg/m3。

βad—外加劑的減水率，無減水率時(shí)β=0。

（4）計(jì)算外加劑混凝土的單位水泥用量

其余同普通混凝土。

但是為了保持混凝土的其他性能，減少的水泥漿應(yīng)用同體積的細(xì)集料補(bǔ)充，即增加混凝土的砂率。活在使用減水劑的同時(shí)，摻加粉煤灰以節(jié)約水泥效果更明顯。

［1］丁峰，高元棟，朱志江.介紹幾種摻減水劑混凝土配合比的設(shè)計(jì)方法［J］.建筑監(jiān)督檢測與造價(jià)，2009（1）：36-40.

TU375

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