公路工程水泥混凝土常用外加剂应用技术

方军

摘要：现如今，我国的公路工程水泥混凝土建设的规模在不断扩展，外加剂的应用也变得十分广泛。添加外加剂可以改进水泥混凝土的性能，提升混凝土的耐久度与力学性能。但是由于外加剂的应用不当会引起水泥混凝土路面或者桥涵结构的质量事故，这会影响到公路工程的建设质量。本文重点对公路工程水泥混凝土当中的常用外加剂技术进行了综述。

关键词：公路工程；水泥混凝土；外加剂；应用技术

中图分类号：TU414 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2016）14-01-02

引言

公路工程的施工方式随着经济发展不断提高。在当前阶段，我国公路工程建设当中水泥混凝土所起到的作用是无法取代的，水泥混凝土当中在配合比上有着比较严格的控制要求，为了适应混凝土在不同条件下的需求，需要不断调整混凝土强度。可以在混凝土与砂浆当中加入外加剂，改进其性能。

1公路工程中水泥混凝土常用外加剂及其应用技术

1.1减水剂

1.1.1减水剂的主要作用效果

①在不降低单位用水量的前提下，改进新拌混凝土的工作度，提升其流动性。②在维持一定工作度的情况下，降低用水量，提升混凝土的强度。③在维持一定强度的情况下，降低单位用水量，节省水泥。④改进水泥拌合物的可泵性与混凝土另外的物理力学性能。

1.1.2减水剂的使用范围

①普通减水剂与高效减水剂可以使用在钢筋混凝土、预应力混凝土以及素混凝土，并可以用来制备高性能混凝土。②普通减水剂适宜用在日最低温度高于5℃施工环境下的混凝土，不适宜单独用在蒸养混凝土。高效减水剂适宜用在日最低温度高于0℃施工条件下的混凝土。

1.1.3减水剂的施工应用技术

①普通减水剂与高效减水剂在施工使用以前需要检验其pH值、减水率以及密度等，在符合规定要求之后才可以使用。在确定最佳掺量的时候，一定要满足工程环境条件的工作性、耐久度、经济性以及设计强度的规定，结合供货商给出的推荐数目，采用试配得到一个科学的掺量。高效减水剂的添加量过大会引起水泥混凝土的水泥浆大量流失以及严重泌水，使得密实度不够进而影响到强度。②高效减水剂应该配制为均匀的溶液。外加剂沉淀的有害作用跟外加剂掺量过大有一定的联系，每天需要清除溶液当中没有溶解的固体沉淀物。结合工程的要求，普通减水剂与高效减水剂可以跟其他可混溶的外加剂混合使用。③在高效减水剂当中加入跟水泥相适应的缓凝剂、保塑剂、缓凝型减水剂或者高温缓凝剂可以降低热天塌落度的损耗，在利用罐车或者搅拌车运输混凝土的时候，在浇筑现场可以再次加入高效减水剂，利用缓凝型的高效减水剂在通过快速搅拌之后出料，不可以多加水，并且需要快速进行浇筑、振捣与饰面等等。④养生是确保公路水泥混凝土结构不产生开裂的重点工作，所以，在掺加普通减水剂或者高效减水剂的时候，要结合公路工程的水泥混凝土结构，强化保温养生。不同温度下公路养生时间表见下表1：

1.2引气剂

1.2.1引气剂的主要作用效果

改进混凝土的和易性，降低泌水与离析，提升耐久性与抗冻融性。

1.2.2引气剂的使用范围

①引气剂和引气减水剂，可以用在抗冻混凝土、抗硫酸盐混凝土、轻骨料混凝土、抗渗性混凝土、高性能混凝土、泌水严重的混凝土以及具有饰面规定的混凝土和高强混凝土。②引气剂和引气减水剂不适宜用在蒸养混凝土与预应力混凝土，在必须要使用的时候，需要经过试验测定。

1.2.3引气剂施工应用技术。

（1）引气剂应该选取表面张力减少值大、泡沫稳定时间长、残渣少、细密、水泥稀浆当中起泡容量多的产品。因为在水泥稀浆当中气泡的特征与水泥混凝土当中的比较相似，因此，摇泡试验可以在水泥稀浆当中开展。

（2）利用引气剂能够有效提升水泥混凝土的抗拉强度与弯拉强度，降低温度收缩与干缩变形量，改进结构的抗裂性能，同样也可以提升水泥混凝土的抗渗性能。

（3）针对于负温水泥混凝土施工的过程当中改进早期抗冻性的手段可以从两个方面来改善：首先是要加快早期水泥的水化，使得水泥混凝土尽早到达早期临界强度，可以利用减水剂、防冻剂和早强剂；其次是加入引气剂，减缓冻胀所引起的压力。结合以往经验看来，冬季日均气温低于-5℃或者是极限最低气温低于-10℃区段施工的公路水泥混凝土和钢筋混凝土构件，应该掺加引气剂或者是引气型减水剂、引气型高效净水剂以及引气型（防冻、早强）高效减水剂。

（4）引气剂、引气型减水剂以及引气型高效减水剂可以结合公路工程规定以及环境条件跟缓凝剂、防冻剂以及早强剂等复合使用，在配制溶液的时候，假如产生沉淀或者是絮凝的情况，不可以混溶，应该分开配制溶液，并分别加入到搅拌机当中。当配合比、运输距离、气温、搅拌时间以及原材料等条件改变的时候，应该稍微调整一下引气剂、引气型减水剂、引气型高效减水剂以及引气缓凝型减水剂的用量，确保水泥混凝土结构的含气量大致不发生变化。

（5）新拌水泥混凝土的含气量，需要在搅拌机口进行取样，然后开展现场检测，并且应该考虑到在运输与振捣过程当中的损耗。

1.3缓凝剂

1.3.1缓凝剂的主要作用效果

①增加凝结时间，使得新拌混凝土在一定时间当中维持塑性，提升施工效果；在减缓凝结时间的同时还可以改进新拌制混凝土的工作度。②（高效）缓凝减水。

1.3.2缓凝剂的使用范围

①缓凝剂、缓凝减水剂以及缓凝高效减水剂可以用在大体积混凝土、大面积浇筑混凝土、需要长距离运输或者长时间停放的混凝土、炎热气候条件之下施工的混凝土以及其他需要减缓凝结时间的混凝土。②缓凝剂、缓凝减水剂及缓凝高效减水剂适合用在日最低温度在5℃以上的施工混凝土，不可以单独用在有早强规定的混凝土和蒸养混凝土。

1.3.3缓凝剂施工应用技术

（1）连续浇筑、泵送以及热天施工等特殊施工条件下的施工一定要使用缓凝型外加剂，在施工之前需要检测跟所使用水泥在该条件下的适应性，选取其合适品种。当水泥的强度、生产厂、等级、品种变更或者水泥混凝土性能产生变化的时候，需要重新检测缓凝剂对于水泥的适应性。

（2）缓凝型外加剂的最佳掺入量需要结合施工规定的水泥混凝土凝结气温、强度、时间等利用试验确定。在施工当中，如果运输距离、运输时间以及气温变化的时候，可以稍微调整其掺入量，应该保证拌合物具有良好的施工操作性，并且可以实现外观质量以及密实度的要求。

（3）缓凝型外加剂应该通过溶液跟拌合水一同掺入到拌合物当中，粉剂需要提早1d在现场进行溶液配制，并使其充分溶解，然后在搅拌均匀之后投入使用。严禁利用沉淀或者分层的缓凝型外加剂溶液来拌制水泥混凝土。在外加剂溶液当中的水量应该从拌和加水量当中去除。

（4）掺入缓凝型外加剂的水泥混凝土维持塑性的时间比较长，其表面水蒸发的时间也比较长，在风力较大或者气候炎热的时候，应该在变色或者触干的时候立马喷洒养生剂或者喷雾保湿养生并且应该在终凝之后立即进行浇水养生。在气温较低的时候，需要在保湿养生的同时，强化保湿养生，可以覆盖吸热保湿材料或者是深色塑料薄膜。

2混凝土早强剂

混凝土早强剂是指能提高混凝土早期强度的外加剂，多在冬季或者紧急抢修时采用。混凝土早强剂对混凝土后期强度并无显著影响。早强剂的分类：（1）强电解质无机盐类：硫酸盐、硫酸复盐、硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐、硅酸盐、氯盐等。（2）水溶性有机物：三乙醇胺、甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐等。（3）其他：有机化学成分、无机盐复合物等早强剂、早强减水剂和早强高效减水剂适用于公路工程需要快速形成强度的快通混凝土结构；蒸养混凝土构件；最低温度不低于一5度环境中施工的有早强要求的混凝土、钢筋混凝土及需要提前张拉和放张的预应力混凝土结构和构件。炎热环境条件下不宜使用早强型外加剂。掺入混凝土后对人体产生危害或对环境产生污染的化学物质严禁用作早强剂。含有六价铬盐、亚硝酸盐等有害成分的早强剂严禁用于饮水工程及与食物相接触的工程。硝铵类及其他易挥发的早强剂严禁用于办公、居住、洞室等密闭工程。

2.1氯盐类早强剂及其与氯盐复配的早强减水剂和早强高效减水剂严禁用于下列公路工程混凝土结构：

（1）预应力钢筋混凝土结构和构件；

（2）相对湿度大于80%环境中使用的露天、水淋、水冲刷、水位变动区的钢筋混凝土结构和构件，暴露在海水浪溅区和水位变动区、处于海风环境范围内的钢筋混凝土结构和构件；

（3）大体积混凝土和钢筋混凝土结构；

（4）直接接触酸、碱或其他腐蚀性介质的混凝土和钢筋混凝土结构；

（5）经常处在使用温度60度以上的混凝土和钢筋混凝土结构，需经6蒸养的钢筋混凝土预制构件；

（6）表面有装饰、有金属装饰要求或要求色彩一致混凝土、钢筋混凝土结构和构件；

（7）薄壁钢筋混凝土结构，桥梁上部主梁钢筋混凝土结构，承受中、重、特重交通量的桥梁下部钢筋混凝土结构；

（8）使用冷拉钢筋或冷拔低碳钢丝的钢筋混凝土结构；

（9）集料具有碱活性的混凝土结构。

2.2含有强电解质无机盐类的早强剂、早强减水剂和早强高效减水剂严禁用于下列公路工程混凝土结构中：

（1）有照明和排风设施的隧道钢筋混凝土衬砌；使用阴极防护措施的桥梁钢筋混凝土结构；埋置照明线路、使用直流电以及距离直流电源lOOm以内钢筋混凝土结构。

（2）有镀锌钢材或铝铁相接触部位的结构、以及有外露钢筋预埋铁件而无防护措施的结构。

（3）海水、卤水及地下含有酸、碱腐蚀介质中的墩、桥墩、桩、桥桩、系梁等钢筋混凝土结构。

在混凝土中加人外加剂后，由于品种不同，产生的作用也各异，多数是产生物理作用，例如吸附于水泥粒子表面形成吸附膜，改变了电位，产生不同的吸力或斥力；有的会破坏絮凝结构，提高水泥扩散体系的稳定性，改善水泥水化的条件：有的能形成大分子结构，改变水泥粒子表面的吸附状态；有的会降低水的表面张力和表面能等：还有少数直接参与化学反应，与水泥生成新的化合物。

由于外加剂能有效地改善混凝土的性能，而且具有良好的经济效益。在许多国家都得到广泛的应用，成为混凝土中不可或缺的材料。尤其是高效能减少剂的使用，水泥粒子能得到充分的分散，用水量大大减少，水泥潜能得到充分发挥。致使水泥石较为致密，孔结构和界面区微结构得到很好的改善，从而使得混凝土的物理力学性能有了很大的提高，无论是不透水性，还是氯离子扩散、碳化、抗硫酸盐侵蚀.以及抗冲、耐磨性能等各方面均优于不掺外加剂的混凝土，不仅提高了强度，改善和易性。还可以提高混凝土的耐久性。只有掺用高效减水剂，配制高施工性、高强度、高耐久性的高性能混凝土才有可能实现。

3结语

综上所述，外加剂在公路工程建设以及水泥混凝土、砂浆上的作用非常重要。利用外加剂能够改进水泥混凝土的性能，增大其强度、耐久性、密实度以及抗冻性。合理掺加外加剂，采取科学的施工方法，对引气剂、缓凝剂以及减水剂的性能进行研究，对施工方法进行探讨，能够防止误用外加剂而引起的损失，节省公路工程的建设成本，提升公路工程的质量。