混凝土外加剂在白塔河钢坝闸工程中的应用

高树天

（沈阳市水利规划院，辽宁 沈阳 110015）

混凝土外加剂在白塔河钢坝闸工程中的应用

高树天

（沈阳市水利规划院，辽宁 沈阳 110015）

混凝土外加剂是近些年来在混凝土施工中经常用到的辅助材料。通过工程实践，证实了其在沈阳地区水工混凝土施工中，能够很好地提高混凝土的抗渗性和抗冻性等。 文中以白塔河钢坝闸工程为例，从混凝土外加剂的选用、使用外加剂对工程造价的影响以及提高混凝土性能等方面详细叙述了混凝土外加剂的实际应用，并对其实践经验进行了总结。

混凝土外加剂；抗渗性；抗冻性；白塔河钢坝闸

混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌和（或）硬化混凝土性能的材料。混凝土外加剂作为产品在混凝土中应用的历史有 80～90 年，目前按照混凝土外加剂的材料组成分类，可以分为减水剂、早强剂、抗冻剂、速凝剂、缓凝剂、引气剂、消泡剂、膨胀剂、防水剂、密实剂等。本文重点论述在白塔河钢坝闸中使用外加剂对提高混凝土抗渗性和抗冻性以及对工程造价的影响。

1 概 述

白塔河位于浑河左侧，是浑河的一级支流，系沈阳市主要河流之一。该河发源于东陵区李相镇老塘峪村，流经李相、深井子、南塔、浑南新区、白塔、浑河民族开发区、和平区 7 个乡镇，在曹仲屯汇入浑河，流域面积为 178km2，河流总长 48.5 km，河道比降 0.089%。

白塔河中上游河槽曲折，属宽浅式河床，中下游比较顺直，属窄深式河床。白塔河平时水量很少，汛期洪水出现时，洪峰流量很大，破坏力很强。为满足河道景观建设需要，规划在白塔河桩号36+958 和桩号 39+180 修建钢坝闸 2 座。

根据 SL191-2008《水工混凝土结构设计规范》中的相关规定：沈阳地区水工建筑物所处的环境类别多为二类，属严寒地区。钢坝闸混凝土强度等级为 C25，抗渗等级为 W4，抗冻等级为 F200。

2 外加剂提高混凝土抗渗性与抗冻性

混凝土的渗透性与耐久性有极其密切的关系。抗渗性是指混凝土抵抗水在混凝土毛细孔向其内部渗透的能力，影响渗透的主要因素是水泥内部有毛细管或某些微裂缝所形成的透水通路。这些通路是由于配制混凝土时，为得到一定的施工流动性而多加的水分在混凝土硬化时蒸发所留下来的。通常来说，抗渗性好的混凝土，其密实性高，混凝土的耐久性也较好。这是因为许多有害物质是随介质渗透到混凝土内部而起破坏作用的。提高混凝土的抗渗性，除混凝土本身具有极低的渗透性以外，从实际意义上来说，避免混凝土结构出现裂纹和裂缝是更为重要的。

抗冻性是指混凝土抵抗冻融破坏的能力。影响的主要因素是混凝土内部构造、混凝土中孔隙率和空隙特征等。密实并具有闭口又不互相联通的混凝土具有较好的抗冻性能，因此在实际工程中要保证混凝土的振捣密实。另外水泥品种及强度等级对混凝土抗冻性也有影响。

使用混凝土外加剂提高抗冻性和抗渗性的方法包括使用减水剂以大幅度地降低水灰比，提高混凝土强度和致密性，切能够获得所需要的施工性；使用高效引气剂以使混凝土中产生孔径小、间隔均匀的封闭气孔，提高混凝土的耐冻融性。在白塔河钢坝闸施工中，采用的是 HD-90 高效引气减水剂，直接加入混凝土拌合料中，延长搅拌时间30～60s，掺量为 0.6%～1.5%。其理论可使混凝土抗冻等级达到 F300，抗渗等级达到 W8。

3 外加剂对工程造价的影响

根据水利工程设计要求，白塔河钢坝闸混凝土强度等级 C25，抗渗等级 W4，抗冻等级 F200。

如果不掺混凝土外加剂，按照水利定额中有抗渗抗冻要求的混凝土水灰比采用值：抗渗等级W4，对应水灰比 0.60～0.65；抗冻等级 F200，对应的水灰比小于 0.5； 在同时满足抗冻抗渗要求时，以抗冻等级要求水灰比，即水灰比小于 0.5。工程采用 42.5 水泥，水灰比 0.50，如要满足工程要求，需采用 C30纯混凝土配合比及材料量计算混凝土单价，配合比及。水泥∶砂∶石子=1∶2.25∶4.43，预算量：水泥 310kg；粗砂 699kg，0.45m3；卵石 1389 kg，0.81m3；水 0.15m3。

根据预算量计算混凝土价格，主材价格参考辽宁省价格信息网指导性材料价格，其中，水泥42.5 单价为 486 元/t，粗砂单价 83 元/m3，碎石单价 85 元/m3。根据《辽宁省水利工程设计概（估）算编制规定》中的相关规定，工程预算中主要材料采用限价计入单价，主要材料限价为：水泥 300 元/t，砂 35 元/t，碎石 55 元/t。

如果掺外加剂，采用 C25 混凝土掺外加剂混凝土即可满足抗冻剂抗渗要求，采用 C25掺外加剂混凝土的配合比及材料用量计算混凝土单价，水泥强度等级 42.5，水灰比 0.55，配合比水泥∶砂∶石子=1∶2.92∶5.44，材料预算量：水泥 254kg；粗砂743kg，0.5m3； 卵 石 1400kg，0.82m3； 外加 剂0.52kg；水 0.15m3。

通过以上计算可知：C25（W4，F200）纯混凝土材料价格为 259.12 元/m3，其中计入工程单价材料费 154.60 元/m3， 材 料 限 价 104.52 元/m3；C25（W4，F200） 掺 外 加剂混凝土材料 价 格为 238.88元/m3，其中计入工程单价材料费 143.04 元/m3，材料限价 95.84 元/m3。

以现浇混凝土墙为例，根据《辽宁省预算定额》，采用 C25 纯混凝土计算，混凝土墙单价为356.46 元/m3； 采用 C25 掺外加剂混凝土计算，混凝土墙单价为 331.28 元/m3。由此可知，采用掺外加剂可降低混凝土墙单价 7%。

4 结 语

合理使用外加剂，不仅可以降低工程造价，方便施工，提高效率，起到事半功倍的效果，而且节省了自然资源。白塔河钢坝闸工程中所采用的HD-90 高效引气减水剂，经过工程的运行检验，地下混凝土启闭机室基本没有渗漏，处于水位变动区的混凝土表面也没有冻融剥蚀破坏，能够满足沈阳地区的抗冻抗渗级别，即抗冻等级 F200，抗渗等级 W4，可在沈阳地区水工混凝土中推广应用。

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［3］田培，刘加平，王玲.混凝土外加剂手册［M］.北京：化学工业出版社，2009.

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