混凝土外加剂对混凝土性能的影响和节能分析

刘 邦

(宜宾学院经济与管理学院，四川宜宾 644000)

0 引言

最近一段时间以来，人们对混凝土外加剂的使用之于混凝土性能的影响只能进行大概的估计，没有一个定量的认识，本文探讨了混凝土外加剂对混凝土性能的影响分析;混凝土外加剂的使用对节能的效果深度一般知之甚少，本文从理论上进行了细致的分析。

1 混凝土外加剂对混凝土性能的影响

1)拌合料是土木工程中使用很频繁的混合材料。拌合料自产生之日起几乎所有工程都离不开它，混凝土对社会城市和农村的建设影响越来越深远。拌合料使用的深度、广度日益显现，我们国家可以说是当今社会首屈一指。然而，随着外加剂的高速发展，工程建设的依赖程度越发显著，尤其高性能的外加剂对拌合料的强度和各种性能的提高，目前来讲无可替代。

2)随着掺有外加剂的拌合料的日益蓬勃，拌合料的各种性能有了长足的进步。拌合料外加剂的出现促进了拌合料各种性能的大发展。从水泥用量较低，并掺加较多的膨润土、粘土等材料的大流动性混凝土到坍落度小于10 mm的混凝土，再到拌合料坍落度大于20 cm的掺有高效减水剂或普通减水剂的混凝土，再到HPC(High Performance Concrete:是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土)延伸。目前一部分科研和生产单位探究的以膨胀剂的补偿限制收缩外加剂和低碱、低硫酸钠、高纯度外加剂为代表的最新一代外加剂。这种外加剂摒弃了上一代使拌合物坍落度随着时间的流逝失去多的弊端，同时拌合物的使用年限有所增长，而且使拌合物的强度、刚度、稳定性、使用年限都有所增长，并协同工作。加之，适宜W/C低的小用水量，一方面对混凝土各种性能无影响;另一方面对使用者的功能需求也有一定的提升。最近发展起来的新一代外加剂使拌合物用水量降低了15%～25%，1 h～1.5 h的时间内，拌合物的坍落度几乎无损失，同时能保持拌合物里面的微气泡不遗失，可制造出满足高要求的混凝土。同时可生产到加水少，自密实、无泌水的混凝土，随着科学进步，这些性能会日益改善。

3)拌合料的外加剂要适宜各种组分、主要性能。有差异的施工流程、分部分项工程或各组分比例与拌合物的外加剂对拌合物各组分的融合性存在迥异，必须先检测后配比，适宜性能良好、对拌合物各组分融合性好的混凝土外加剂;并且，依赖图纸和现场操作过程情况，取用与拌合物能融合的混凝土外加剂，像降粘剂、引气剂、缓凝剂、早强剂和速凝剂、阻锈剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂诸如此类;依赖图纸和现场操作过程情况，现场先试验比例，来敲定适宜的拌合物各组分的比例以及拌合物外加剂优化加入值。

4)过多的使用混凝土外加剂作用于刚搅成的拌合物各种性能保证的冲击。各种外加剂和混凝土施工过程的改善，以前使用混凝土外加剂不能有效的减少用水量，同时因为W/C降低了，具体到混凝土施工时难度加大致使拌合物的各种性能受到极大影响，也无法适应拌合物从搅拌厂到施工工地时间长的特点，所以外加剂的投入开始越来越多。施工过程显示:过多投入混凝土外加剂在每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值相对低的情况时，也存在很强的可塑性，易使混凝土充满模板，制造出抵抗破坏性与使用时间长的混凝土。况且，过多的使用混凝土外加剂情况出现时，拌合物相对比较易于施工，究其原因为:拌合物里CaSO4的多少与存在状态，控制着浆体里硫酸根离子的稠密程度，成为混凝土可塑性的部分影响因素，每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值过少时，拌合物因为溶解Rm(SO4)n出现硫酸根离子的H2O低，同时应该约束的铝酸三钙相对大量，比较来说，存在大部分的铝酸三钙立即与水反应。由于不足，效果良好的减水剂中的－SOH成分很快与铝酸三钙成为一体，致浆体中的效果良好的减水剂相对减少，作用于水泥的颗粒冲开作用慢慢不存在，大量降低拌合物各种性能。提升效果良好的减水剂的投入值，致浆体中硫酸根离子的持有值提升，所以拌合物的各种性能基本完好，性能损失降低到比较低的限度。

然而，各式各样的效果良好的减水剂与C2S，C3S，C3A，C4AF的比例，皆存在相当程度的限制。工程实践证明，相当程度的效果良好的减水剂与C2S，C3S，C3A，C4AF的混合物，它所占混合物的比例上限大概是7‰～13‰。当试验特殊性能需求混凝土拌合物各成分的比例的时候，效果良好的减水剂在混凝土拌合物中的存在值往往将趋向于它的比例上限，同时尤其应该留心操作效果良好的减水剂的恰当投入值，应该和别的混凝土外加剂以及混凝土掺合料适当比例搭配投入拌合物中，这样可以取到比较好的成果，而各式各样的效果良好的减水剂，存在以上情形的敏感程度各异，存在投入值当多或者少2‰～3‰之间时，将要成为用水量降低程度仍达不到预期效果到拌合物各性能欠妥的不理想结果，此现象致使混凝土拌合物的实验比例以及现场操作的规范要求的把握将有诸多随机因素，也因此可能给现场操作的规范要求的把握增加了更多的难度。

2 混凝土拌合物外加剂的使用对节能的分析

混凝土广泛大量的应用于工程建设中，使用量相对很大。减少混凝土建设使用量为未来打下坚实的基础，并且随着科技的发展这种可能性很大。混凝土外加剂对混凝土施工的发展以及节约能源的关键性方面通过工程实践确实为同行们所共识:当混凝土里投入混凝土外加剂时，一样的W/C以及和易性，能少用C2S，C3S，C3A，C4AF共计5%～20%;当使用和易性很强且每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值相对低特殊混凝土时，当然降低了混凝土施工很多能量消耗。从2000年新标准的通用水泥开始实施后，C2S，C3S，C3A，C4AF的3 d～7 d的强度得到很大的上升。同时，因为实施了国际标准化组织来测试 C2S，C3S，C3A，C4AF混合物的浆体硬化试块所能承受外力破坏的能力，对C2S，C3S，C3A，C4AF混合物的浆体真正的3 d～7 d以及四周承受外力破坏的能力的规定极大的严谨。同它恰恰不同的是，像泵送混凝土、大体积混凝土、预拌混凝土等有特殊要求的混凝土因为要补偿混凝土现场操作时对坍落度随着时间的延长而有所减少以及满足所建设项目的各种功能和规范要求，往往投入较多的缓凝效果良好的减水剂，让混凝土硬化周期恰如其分的增加。此为一项冲突，肯定提升了混凝土施工更多的材料使用。

诸多实践证明，各种使用者存在知道水泥颗粒的具体内容。水泥熟料生产者需要于相关资料中解释其中C2S，C3S，C3A，C4AF含量的多少、硫酸钙类型以及掺有多少、其他材料类型以及掺有多少，所以一方面易于使用者确定自己需要比例的混凝土，同时能让使用者择取与之相适应的混凝土外加剂。况且，混凝土生产者需要转换以前的制造工艺，独立择取合适的水泥品种，投入恰当的潜在水硬性类、火山灰性类或者天然类来制造水泥。所以，当适宜拌合物各种功能和性能情况下，可以较多的减少混凝土制造中的材料投入量。工程实践证明，投入25%～35%的粉状矿物残渣替代C2S，C3S，C3A，C4AF的混合物来制造普通的抵抗破坏能力的混凝土，当每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值等大、坍落度在16 cm～18 cm的情况下，能减少萘系外加剂大概在15%～30%之间;在粉状矿物残渣代替 C2S，C3S，C3A，C4AF的混合物为35%～45%情况下，能减少混凝土外加剂使用量大概在25%～40%之间。同时投入粉状矿物残渣以及含钙离子多的粉煤灰颗粒情况下，混凝土外加剂投入值可以进一步降低。投入粉状矿物残渣以及含钙离子多的粉煤灰颗粒，一方面可以减少特殊混凝土制造资金的投入以及制造材料投入，另一方面可以制造出部分特点相当不错的混凝土。当投入金宁羊P.I42.5级水泥;三聚氰胺系缓凝高效减水剂(投入值是胶凝材料质量的5‰～7‰);投入比表面积为584 m2/kg的矿物残渣以及比表面积为580 m2/kg的含钙离子多的粉煤灰颗粒;坍落度约为17 cm～21 cm特殊混凝土检测情况见表1。

表1 特殊混凝土检测表

大量事实证明，投入有放慢固化外加剂的混凝土，7 d～28 d的强度上升很快;况且投入有放慢固化的外加剂以及粉状潜在水硬性类、火山灰性类或者天然类的特殊要求的混凝土，它的7 d～28 d强度上升要快得多。工程实践证明，投入粉状潜在水硬性类或者火山灰性类或者天然类的特殊等级要求的混凝土，其强度更大，超出预期，所以带来怎么考量此种混凝土强度的进一步研究的问题。当满足建设规范以及节约能源时，通常选择2个月或有3个月的抗压强度担当抗压强度标准值。此种情况，外国早已经存在。

3 结语

混凝土外加剂的使用对混凝土性能有很多积极的影响，但是如何控制掺量、种类以及尽量使之对混凝土产生最小的负面影响仍然是一个难题，一旦我们实事求是的态度，参照规范和发达国家同行们的经验，从施工中来到施工中去，必将促进混凝土外加剂制造、工程实践的广度和深度;外加剂的节能作用随着实践的深入也许会越来越好，同时应该检测对周围环境的负面作用，这些方面还需要时间的检验。

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