外加剂对清水混凝土表观质量的影响研究

黄雪林 罗东志 何新原

1.宿迁市交通产业集团有限公司；2.宿迁市高速铁路建设发展有限公司；3.苏交科集团股份有限公司

1 引言

在现代科学技术发展以及大众审美观念转变的大环境下,普通混凝土已经难以达到工程建设和大众审美的诸多要求，有一种一次浇筑成型，不需做任何外物修饰就可做到“内坚外美”的混凝土受到了广泛关注，这就是清水混凝土[1]。但在实际施工过程中，由于原材料、施工工艺等因素的影响,混凝土极易出现气孔、麻面、蜂窝等不良表观现象，严重影响了清水混凝土的使用效果[2]。本文在前人研究的基础上[3]，在减水剂中复配消泡剂，减少混凝土表面气孔，改善清水混凝土的表观质量。

2 原材料及试验方法

2.1 原材料

水泥：楚州海螺42.5 级低碱普通硅酸盐水泥，密度3.08g/cm3，比表面积338cm2/g，安定性（沸煮法）检测合格，其他性能指标见表1。

表1 水泥基本性能指标

砂：江西赣江Ⅱ区中砂，细度模数2.6。

碎石：徐州贾汪卞塘臣清采石场碎石，5mm～25mm 连续级配。

水：普通自来水。

减水剂：天津晋鑫元科技发展有限公司JXY-PC型聚羧酸系高效减水剂，减水率26%。

消泡剂：天津晋鑫元科技发展有限公司PAC消泡剂。

1.2 试验方法

本试验研究对象为某城市高架工程用C40 混凝土（外观要求高），混凝土设计容重为2400kg/m3，配合比见表2。混凝土拌合物的工作性能和力学性能根据GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》相关要求进行。混凝土外观情况通借助试件图像进行分析，采集混凝土试件随机侧面图像，截取边长100mm的正方形区域，分析其气孔的尺寸及数量。

表2 混凝土配合比（kg/m3）

2 试验结果与分析

2.1 消泡剂与减水剂相容性

将消泡剂以0.05%掺量与减水剂复配后静置两周[4]，经观察发现，溶液澄清无分层，说明此消泡剂与该减水剂的相容性较好，可用于后续试验研究。

2.2 复配外加剂对混凝土影响

外加剂复配前后，混凝土拌合物及硬化混凝土性能的测试结果见表3。

表3 混凝土拌合物及硬化混凝土性能的测试结果

由表3的测试结果可知，在混凝土拌合物和易性方面，掺加复配外加剂后，坍落度减少了8.3%，混凝土拌合物流动性降低，但仍表现为流动性良好，施工方便；在硬化混凝土强度方面，掺加复配外加剂后，28d 抗压强度提升11.7%，硬化混凝土强度有一定程度的提高。

2.3 消泡剂掺量对混凝土影响

采用0.03%、0.05%、0.07%、0.09%四种掺量的消泡剂进行外加剂复配试验，消泡剂对混凝土性能的影响如表4、表5所示。

表4 不同消泡剂掺量下混凝土拌合物及硬化混凝土性能的测试结果

表5 不同消泡剂掺量下混凝土表面气孔的测试结果

由表4的测试结果可知，随着消泡剂掺量的加大，混凝土拌合物坍落度减小、含气量减小，说明消泡剂对于混凝土拌合物中的气泡有很好的抑制作用，使混凝土拌合物含气量降低而粘度增大，从而使混凝土拌合物坍落度降低；同时混凝土抗压强度随消泡剂掺量的加大而提高，这是因为混凝土的密实度得到了提升，而且消泡剂的掺入大大减少了对强度不利的大气泡。当消泡剂掺量为0.03%和0.05%时，混凝土拌合物含气量较高且混凝土中大泡较多，气泡不稳定；掺量为0.07%和0.09%时，含气量较低，大气泡较少且较稳定；当消泡剂掺量为0.09%时，虽然含气量最低且抗压强度最大，但是其坍落度的经时损失较大，而且试验过程中发现混凝土拌合物的连续性变差，水泥浆包裹性不足，有轻微的泌水。

由表5的测试结果可知，随着消泡剂掺量的加大，混凝土表面气孔总量相应降低，且直径2.0mm 以上的大气孔数量大大减少，说明消泡剂对于混凝土表观质量有显著的提升效果。掺量0.05%和0.07%时，虽然小气孔有小幅度增加，但是大气孔数量减少更为明显，整体表观质量有较大提升。由本试验可见，消泡剂掺量对混凝土表观质量的影响呈现出先优后劣的现象，达到0.09%掺量时，表面气孔有增多趋势，这是因为过高掺量的消泡剂会使混凝土拌合物粘度过大，气泡排出缓慢，一般的振捣工艺难以有效排除。

结合表4 和表5 的测试结果，针对本次试验而言，消泡剂掺量为0.07%时，混凝土性能最佳，表观质量最好。

3 结论

（1）消泡剂与减水剂的复配可以显著降低混凝土拌合物含气量，提升硬化混凝土抗压强度，减少混凝土表面气孔（尤其是大气孔）数量，改善混凝土表观质量。

（2）消泡剂掺量过高时，混凝土拌合物的和易性变差，且由于拌合物粘度过大，表面气孔有增多趋势。

（3）在本文的试验条件下，消泡剂掺量为0.07%时，混凝土性能最佳，整体表观质量最好。