摻有減水劑的混凝土配合比設計要點

王曉燕

（遼寧馳通公路工程監理事務所，遼寧 沈陽 110005）

摻有減水劑的混凝土配合比設計要點

王曉燕

（遼寧馳通公路工程監理事務所，遼寧 沈陽 110005）

近幾年來，外加劑已經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，都必須經過對比試驗才能得知。

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，可根據產品使用說明書中所推薦的摻量使用外，規模較大的工程，特別是在結構混凝土中使用時，應進行必要的試驗，決不能忽視混凝土的配合比設計。

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計的要點。

1.水泥與減水劑的選擇

外加劑的選用應主要從產品的技術性和經濟性兩方面來考慮，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，幾乎都可應用。當然，最終還是取決于與基準混凝土的對比試驗結果能否達到工程需要的技術要求。

由于減水劑在研制期間，一般都使用當地的水泥進行試驗，換一種水泥效果可能就不一樣。根據使用經驗，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：

（1）減水率

減水率是衡量產品質量的一個硬指標。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”，或是減水劑本身質量有問題。

（2）坍落度“經時”損失

減水劑的效果還表現在拌合物坍落度的“經時”損失上，有的減水劑減水效果很好，但拌合物瞬時失去流動性。因水泥不同，坍落度“經時”損失程度相差很大。大多數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，這是減水劑應用技術中存在的一個比較普遍的問題。有時混凝土拌合物出現“假凝”或“閃凝”現象，其中假凝現象的起因是水泥熟料磨細時所摻入的調凝劑二水石膏，如果遇到磨機中溫度超過150℃以上，就會轉變為脫水型石膏，即半水石膏或硬石膏，當水泥加水拌合后，石膏凝結硬化就會產生假凝現象。假凝是可恢復的，即重新攪拌后仍有可能恢復到原來的坍落度或恢復到正常的坍落度損失狀態。“假凝”現象與減水劑沒有關系。“閃凝”現象則是在各種內部和外部因素影響下，水泥和水的化學反應過速，幾乎達到了紊亂的程度，以致頓時失去所有的坍落度，“閃凝”是不能恢復的，“閃凝”現象在一定的條件下與減水劑有較大的關系。根據國內研究的解釋，摻糖類和木質素磺酸鹽類減水劑對摻硬石膏的硅酸鹽水泥會發生“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，而且會有促進。坍落度“經時”損失說到底還是水泥與減水劑之間的“相容性”問題。經時損失可通過測定不同時間混凝土拌合物的坍落度來確定。

（3）強度

減水劑的效果也體現在強度上，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作用，如果強度下降，在正常情況下則說明水泥與減水劑不相適應。

通過以上可知，減水劑的效果最終體現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現問題，避免不該出現的現象出現，也只有通過試驗才能選擇到“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量很大，它們之間成分和性質差異很大，減水劑的影響差異也大，再加上我國減水劑的品種復雜，產品性能研究深度不夠，在重要工程中必須認真選材。若選擇不當，后患很大。

2.配合比設計

摻減水劑混凝土的配合比設計，首先應當明確使用減水劑的目的；其次，要按普通混凝土配合設計方法，確定不摻減水劑的基準混凝土配合比，用它作為配合比設計調整的基礎。摻減水劑混凝土配合比設計的重點，主要是選擇合適的減水劑摻量。

減水劑的摻量通常根據外加劑說明書提供的標準摻量和有關摻量范圍的技術參數，結合材料、工程的具體要求選定。當混凝土配合比相同時，減水劑摻量增加，坍落度也增加，但強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，則強度顯著下降；如果是非引氣型的高效減水劑，則強度與基準混凝土相同。但減水劑的減水率的提高，也有一定限度。當摻量增加到一定程度時，摻量繼續提高，減水劑繼續提高，減水率增加有限。有緩凝作用的減水劑，摻量增加，凝結時間也顯著延長。因此，摻減水劑的混凝土往往發生凝結過緩、硬化過遲、強度過低的質量事故。多數原因是摻量超過了容許范圍。

影響減水劑摻量的因素很多，標準摻量并非一定是最佳摻量，只有通過配合比設計試驗，才能獲得減水劑的最佳摻量，而且還要依靠一定的經驗，才能對減水劑的最佳摻量做出正確的判斷。

另外，減水劑的適應目的為以下幾點：

（1）以改善和易性為目的

在混凝土設計強度比較高，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，有泌水離析現象，尤其集料級配比較差時，可通過適當提高砂率來解決。在與基準混凝土對比時，單憑坍落度一個技術參數是不夠的，有條件的應同時用其他一些方法，如以維勃稠度、澆筑因數進行對比。但也不能忽視強度試驗結果，必須把配合比調整到與基準混凝土強度的水平。如果使用引氣減水劑，應當進行含氣量的測定，以便分析改善和易性的因素。

（2）以提高強度為目的

在混凝土配合比設計時，有時出現和易性等比較好，就是強度低，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。此時應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到要求值，然后根據實際用水量反算水灰比。這樣就可以達到降低單位用水量，減小水灰比的目的，使混凝土的強度得到提高。如果有必要還可以適當降低砂率，如果要提高早期強度，則盡量降低水灰比，這樣對混凝土的耐久性更有好處，同時應注意含氣量很小，最終根據要求確定減水劑的摻量。

（3）以節省水泥用量為目的

節約水泥，降低混凝土的生產成本是減水劑的一大功能。在基準配合比的基礎上，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配合比相當，這樣就達到了節約是水泥的目的。節約下來的水泥所削弱的混凝土強度，由減出來的水產生的增強作用彌補。

摻減水劑混凝土配合比設計方法與普通混凝土配合比相仿，計算步驟如下：

①按普通混凝土配合比設計方法，計算混凝土的試配強度（fcu，o）；

②按普通混凝土配合比設計方法，計算設計灰水比（C/W）；

③計算摻外加劑混凝土單位用水量（mw，ad）。

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

式中：

mw——基準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β=0。

（4）計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，減少的水泥漿應用同體積的細集料補充，即增加混凝土的砂率。活在使用減水劑的同時，摻加粉煤灰以節約水泥效果更明顯。

［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計方法［J］.建筑監督檢測與造價，2009（1）：36-40.

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