混凝土外加剂对清水混凝土表面光洁度的影响

郑翔

中国水利水电第十二工程局有限公司 浙江 杭州 311600

混凝土具有可塑性强、类型多样的优势，能够在很大程度上满足当前施工条件下的差异性需求，因此在建筑行业应用极为广泛[1]。但是，在实际施工过程中，混凝土表面的光洁度也会受工艺水平、原材料以及环境等诸多因素的影响出现断层、缝隙、麻面等问题，美观度不佳，因此需要采用可取的解决方案进一步提升混凝土表面光洁度。而外加剂的添加则是提升混凝土性能、改善表面光洁度的有效途径，但在外加剂使用上仍存在待改进之处，需要进一步优化调整。

1 混凝土和易性影响因素

混凝土表面光洁度在很大程度上受到和易性影响，所谓和易性即混凝土工作性，因此明确混凝土和易性影响因素对于采取针对性调整措施以进一步提升表面光洁度有重要参考意义。和易性影响因素主要有以下几点：

1.1 拌和物用水量

水是混凝土搅拌过程中必要的参与因素，这是对于水泥水化特点的满足，而用水量就成为了影响混凝土和易性的重要变量。在混凝土拌和物中，23%的自由水便可满足水泥水化需求，但是混凝土和易性还需要更多水的参与。混凝土粗骨料颗粒并非规则圆形，相互间有较大阻力，因此在堆积时难以流动，而充分水量的加入会在颗粒表面形成泥浆，极大降低了颗粒摩擦力，形成的拌合物具有充分的流动性[2]。但是，对于水量需要有合理把控，水量过少难以达到理想水化效果，水量过多则更是会降低混凝土表面光洁度和强度。这是因为，多余的水分会在混凝土凝固时蒸发，在其结构中留下大量空隙，表面也会形成大量孔洞，而泌水、离析等的出现也会降低混凝土强度，造成较大危害。

1.2 骨料

骨料成分决定了混凝土抗折强度，因此应在考虑成本的情况下选择质量较好、种类合适的骨料。在骨料级配中，中等石子含量也需严格把控，若含量过高可能会造成混凝土拌合物松散、堆积，难以达到流动性要求；而含量过低则也会降低拌和物成分间的连续性，造成粘聚性不佳，进而出现离析[3]。在骨料光滑度上，若表面较为光滑则会在很大程度上减低水泥浆用量，和易性也较好，但是并不适用于大水灰比混凝土；若表面较为粗糙则需要加入更多的水泥浆量以保证骨料颗粒的流动性，而其中若多为针尖形、片状，则还需要添加细集料对空隙予以填补，否则可能无法达到粘聚性要求。

1.3 砂率

所谓砂率就是细骨料占总集料的比重，砂率对于混凝土孔隙率起决定作用，适当提升砂率会增强砂浆润滑度，提高拌和物流动性，但是若细集料过多反而会极大提升砂浆稠度，增加摩擦力，减少流动性，因此需要严格把控砂率。

1.4 掺和料

当前混凝土中使用的掺合料多是矿物细粉末，活性高，且具有高表面能的特点，能够有效提升化学活性，实现微观填充，因此建筑行业多通过矿物掺和料添加提升混凝土性能[4]。故而选择合适、适量掺和物可对混凝土和易性产生积极影响。

1.5 时间及温度

水泥水化的特点使得时间和温度成为混凝土和易性的重要影响因素，这是因为，混凝土流动性将随着时间逐渐下降，最终凝固，其流动性也会使混凝土浇筑完成后出现一定坍落度[5]。另外，温度上，环境温度越高，混凝土流动损失速度越快，高温将极大降低混凝土和易性保持能力。因此，在冬夏不同季节需要按照环境实际情况选择不同品种的水泥。

1.6 外加剂

外加剂是当前混凝土使用过程中必不可少的化学成分，对拌合物性能产生极为重要的影响，但是，不同外加剂将会产生不同的性能，因此施工人员在进行外加剂选择时必须要针对水泥特点选择契合度最好的外加剂。在剂量使用上也要注意，外加剂并非掺量越大越好，过量使用外加剂不仅不会提升混凝土和易性，还会造成泌水离析，降低工作性能[6]。本文就对此因素予以详细说明。

2 清水混凝土表面缺陷类型

2.1 蜂窝

蜂窝即混凝土表面形似蜂窝状的不规则气孔，这一问题出现的主要原因为材料质量不佳、混凝土配比失衡、振捣时间过短、搅拌时间不足等造成的局部表面无浆，石子颗粒间存在缝隙，最终出现表面蜂窝。

2.2 裂缝

裂缝即混凝土表面存在的细小开裂，这一问题出现的主要原因为砼构件受压过大、施工人员操作失当，将在很大程度上影响混凝土耐久性[7]。按照行程原因可以将裂缝划分为干湿收缩裂缝、整体塑性收缩裂缝以及温度裂缝。

2.3 麻面

麻面即砼结构表面出现的细小凹坑，会使得整个工程显得粗糙，这一问题出现的主要原因为模板表面较为粗糙或者其上杂物未及时清除，另外，模板湿润度不足、振捣不足、脱模剂不均匀等也都可能造成混凝土麻面。

2.4 缝隙及夹层

缝隙及夹层多存在于新老混凝土相接处，出现的主要原因是旧混凝土表面杂物清理不全、未设置溜槽便进行较高混凝土浇灌、未设置交接处灌接缝砂浆层等。

2.5 气孔及气洞

气孔及气洞出现的最主要原因是混凝土浇筑时振捣不充分，造成内部气泡不能够完全排出，拆模时便会在表面形成气孔或者气洞。另外，混凝土级配不当、引气剂掺量过大等也会造成这一问题。

3 混凝土外加剂对于清水混凝土的影响

3.1 减水剂的影响

减水剂中含有大量表面活性剂，能够在很大程度上维持坍落度，提升混凝土塑化性能，添加减水剂能够降低混凝土单位体积内的用水量，进而提高抗渗性能。减水剂作用机理可以从以下三点说明：首先，分散作用。水泥是混凝土结构中最关键的胶凝材料，拌合环节中水泥中水分由于被絮凝状颗粒包裹会出现流动性下降、润滑效果降低表现。加入减水剂则能够充分发挥活性剂分子的吸附作用，通过结合水泥颗粒并赋予其同种电荷发挥同极相斥效用，破坏絮凝状颗粒结构，溢出内部水分，提升拌合物流动性。其次，空间位阻作用。减水剂部分支链具有良好亲水性，吸附于水泥颗粒后将增加颗粒厚度，且吸附层将会重叠，空间位阻效应由此发挥，能够稳定混凝土坍落度[8]。最后，润滑作用，这主要集中于萘磺酸盐，亲水性的发挥会使得水泥颗粒表面存在大量水分子，水泥颗粒间形成水薄膜，润滑作用明显。

3.2 引气剂的影响

引气剂同减水剂一样含有大量表面活性剂，具有明显的憎水性，因此在掺入原材料后会生成微小气泡，稳定且均匀地分布于混凝土中，通过界面活性作用、稳泡作用、气泡作用等机理发挥效用，对于提升结构的稳定性、改善混凝土和易性都有积极作用。

3.3 早强剂和缓凝剂的影响

早强剂与缓凝剂是具有相反作用的两种外加剂。早强剂用于提高水化反应速率、提升结构强度，适用于-5℃以下的环境中，能够缩短混凝土脱模时间，提升工作效率，缓解后期养护压力[9]。缓凝剂用于抑制水化反应速率，在5℃以上环境中较为适用，能够抑制混凝土凝结速度，避免凝结过快造成的混凝土浇筑不当。

4 使用混凝土外加剂提升表面光洁度的策略

4.1 正确选择外加剂品种

外加剂具有较多种类，不同种类的外加剂成分结构以及产生的效果也不尽相同，因此施工团队在选择外加剂时需要根据混凝土状态、项目性质以及工程用途针对性进行综合考量，选择最佳品类。在减水剂中，改性萘系减水剂因其缓和水化发热作用显著而在大体积混凝土工程中应用广泛。在引气剂使用中，施工人员需明确不同引气剂产生气泡大小的差异性，最终生成的混凝土成品抗弯折性及抗冻性也存在差异，因此在选择时需要尽可能选择产生气泡较均匀、且直径相对更小的引气剂，若工程对耐久性有较高要求则可考虑选择缩减能力更强的聚羧酸类引气剂[10]。此外，多数工程中需要联合使用外加剂以及胶凝材料，此时就必须综合考虑二者的相容性，若使用氟石膏、硬石膏类材料，则应避免使用含有木质素磺酸钙（木钙）的减水剂，因为二者联用可能会出现速凝、假凝等一系列问题；若使用引气剂，则应避免使用含有氯化钙的物质，因为后者具有消泡效果，会降低引气剂效果；若使用高效减水剂，也应避免使用含木钙的材料，二者联合使用可能产生沉淀，影响混凝土和易性。

4.2 优化外加剂掺入方法

不同的外加剂掺入方法也将影响其效果，施工人员需要按照实际情况针对性选择外加剂掺入方法，具体而言可大致分为以下几种：

4.2.1 先掺法

水泥属于胶结物质，先掺外加剂，混合完成后再添加清水和集料能够使得外加剂在拌合物中分布得更加均匀，这一方法会使得水泥颗粒表面吸附大量分子，在后续的长时间搅拌中可能会出现脱离问题，会在一定程度上增加外加剂使用量，因此需酌情使用。

4.2.2 后掺法

后掺法就是先将水泥、清水、集料充分拌合，完成后再添加外加剂。这一掺入方法能在短时间内保证拌合物中的外加剂浓度，减少外加剂用量。

4.2.3 同掺法

同掺法就是将水泥、清水、集料、外加剂同时置入搅拌机，或者外加剂与水提前搅拌混合加入原材料。这一掺入方法使得外加剂全程伴随水泥水化反应，水泥颗粒表面能够充分吸附制剂分子，具有较为良好的引气、减水作用。

4.2.4 分次加入法

分次加入法就是在搅拌全程在固定间隔时间添加外加剂，这一掺入方法可以使得拌合物中外加剂浓度始终保持均衡、稳定。

不同的掺入方法适用于不同的外加剂，若选择萘系高效减水剂则应选择后掺法，减少活性剂对于原料中C4AF、C3A等矿物成分的吸收；若选择木钙类减水剂则可按照实际情况及便捷程度任意选择掺入方式[11]。

4.3 明确外加剂掺量

不可否认，外加剂在改善混凝土性能、提高表面光洁度上有突出优势，但是施工人员也必须认识到不合理用量不仅无法取得良好效果，反而会产生不良影响。以引气剂的使用为例，适量引气剂的添加能够改善混凝土和易性，降低离析泌水发生率，但是大量使用后气泡的产生也会降低混凝土强度[12]。若工程为混凝土灌注桩，则必须严格控制引气剂使用，这是因为，灌注桩在后期使用过程中需要承担极大应力，对于混凝土和钢筋笼之间的结合性和密封性有较高要求，若为了降低裂缝发生可能、提高混凝土硬度大量使用引气剂将会使得材料结构与钢筋连接性降低，直接为工程地基埋下隐患。外加剂使用剂量与工程用途、环境气温、混凝土性质等因素直接相关，若选择C30混凝土，为保证工程质量，外加剂掺量应保持在2.5%左右，若选择C50混凝土，由于其水灰比一般为0.3，因此可以适当增加外加剂掺量占比，总量应保持在4.0%左右。

5 结语

混凝土外加剂能够明显改善混凝土表面光洁度，同时提升其和易性，因此在工程施工中被广泛使用，其中包括减水剂、引气剂、早强剂、缓和剂等多种类型，不同外加剂成分及效果各不相同，因此施工人员需要按照工程实际所需针对性选择最为有效的外加剂以提升工程质量。为避免外加剂使用不当造成的相反效果，施工人员需要从正确选择外加剂品种、优化外加剂掺入方法、明确外加剂掺量等途径进一步提升清水混凝土表面光洁度，更好发挥外加剂优势作用。