水泥混凝土路面常用外加剂的应用
2010-08-15付立华
付立华
(呼兰养路总段)
随着黑龙江省公路事业的蓬勃发展,水泥混凝土在各类公路工程建设中起着日益巨大的作用。由于受到气候影响,我省施工期较短,在水泥混凝土施工中,广泛使用外加剂。
1 外加剂的主要品种
作为水泥混凝土中的第五组分——水泥混凝土外加剂主要有减水剂、引气剂、早强剂等几种常用的外加剂。
2 外加剂的适用范围及性能指标
2.1 减水剂
(1)普通减水剂、高效减水剂在施工应用之前应检验pH值、密度(或细度)、减水率,符合要求后才可使用,最佳掺量的确定,必须满足工程环境条件的设计强度、工作性、耐久性及经济性等性能要求,根据供货商提供的推荐掺量,通过试配得到一个合理掺量。高效减水剂掺量过大会造成水泥混凝土严重泌水、水泥浆大量流失,导致密实度不足从而影响强度。
(2)减水剂应配制成均匀的溶液。外加剂沉淀的有害作用与外加剂掺量超大是相同的,每天应清除溶液中未能溶解的固体沉淀物。根据工程的需要,普通减水剂和高效减水剂可与其他可混溶的外加剂复配使用。
(3)在高效减水剂中掺入与水泥相适应的缓凝剂、高温缓凝剂、保塑剂或缓凝型减水剂可减少热天坍落度损失,用搅拌车或罐车运输水泥混凝土时,在浇筑现场可二次加入高效减水剂,经快速搅拌均匀后出料,不得多加水,并快速完成浇筑、振捣、饰面等;使用缓凝型的高效减水剂。
(4)养生环节是保证水泥混凝土结构不产生开裂和微裂缝的关键环节,因此,掺普通减水剂、高效减水剂的公路工程水泥混凝土结构,应加强并尽早进行保温保湿养生。掺普通减水剂的水泥混凝土构件不适宜用于蒸养;掺缓凝型减水剂的水泥混凝土构件必须保证静停一段时间后,使水泥混凝土形成一定的结构强度才可蒸养。掺高效减水剂的水泥混凝土可用蒸养养护。
2.2 引气剂
(1)引气剂应选用表面张力降低值大、水泥稀浆中起泡容量多而细密、泡沫稳定时间长、不溶残渣少的产品。由于在水泥稀浆中的气泡特性与水泥混凝土中的比较相近,所以摇泡试验宜在水泥稀浆中进行。
(2)使用引气剂可以有效提高水泥混凝土的弯拉强度及抗拉强度,减少干缩和温度收缩变形量,改善结构抗裂性,也提高了水泥混凝土的抗渗性。
(3)对于负温水泥混凝土施工时改善早期抗冻性措施可以从两个方面来解决:一是加快早期水泥水化,使水泥混凝土尽快达到早期临界强度,可使用早强剂、减水剂、防冻剂;二是掺入引气剂,缓解冻胀所产生的压力。据经验来看,冬季日平均气温低于 -5℃或极限最低气温低于-10℃地区施工的公路水泥混凝土及钢筋混凝土结构和构件,宜掺用引气剂或引气型减水剂、引气型高效减水剂、引气型(早强、防冻)高效减水剂。
(4)引气剂、引气型减水剂、引气型高效减水剂可根据公路工程要求及环境气温与(高温)缓凝剂、早强剂、防冻剂等复合使用,配制溶液时,如产生絮凝或沉淀现象,不得混溶,应分别配制溶液,并分别加入搅拌机内。当原材料、配合比、搅拌时间、运输距离、气温等条件变化时,应微调引气剂、引气型减水剂、引气型高效减水剂和引气缓凝高效减水剂的掺量,保证水泥混凝土结构含气量基本不变化。
(5)新拌水泥混凝土的含气量,应在搅拌机口取样进行现场检侧,并应考虑在运输和振捣过程中的损失。
2.3 早强剂
(1)早强剂是一种专门解决工程中需要尽快或尽早获得水泥混凝土强度问题的专用外加剂。早强剂、早强型减水剂和早强型高效减水剂适用于公路工程需要快速形成强度的快通水泥混凝土结构,蒸养水泥混凝土构件,最低温度不低于-5℃的低温环境中施工的有早强要求的水泥混凝土、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。
(2)掺加液态早强剂的水泥混凝土,搅拌时间宜适当延长。粉剂早强剂直接掺入公路工程水泥混凝土时,应先与水泥、集料干拌均匀后再加水,加水后的搅拌时间应延长30s。这是保证粉剂早强剂在水泥混凝土中均匀分布的措施。但对于某些本身是溶液或可全溶的早强剂,仍应使用其溶液,溶液比干粉拌和的匀质性及其使用效果均强得多。
(3)公路工程预应力钢筋混凝土结构或构件使用早强剂时,其张拉工艺应按试验确定。快通水泥混凝土路面的开放交通时间,应按达到设计强度 90%以上时的试验确定。也就是公路工程快通水泥混凝土结构的开放交通时间,应按与结构相同养生条件下,掺早强剂水泥混凝土试件达到设计强度的 90%以上的试验确定。
3 混凝土外加剂在使用中应注意的问题
3.1 混凝土坍落度损失过快
高性能混凝土应具有良好的工作性,以满足集中搅拌、远距离运送、泵送、不振捣、自平流、自密实等过程要求,其中最重要的是混凝土坍落度损失,此问题直接影响混凝土泵送及现场操作。导致混凝土坍落度损失的原因很多,较为多见的有外加剂的品质、水泥的因素、环境温度、水灰比的大小、砂率的含泥量,掺合料的变化以及拌和方式等。其中最具影响的因素是水泥和外加剂,如需解决混凝土坍落度损失过快的问题,建议通过适当增加外加剂掺量,其幅度在原掺量基础上增加10%~30%;如果是使用早强型新鲜水泥,则在原混凝土用水量的基础上增加 5%~10%,以上两种方法均可。
3.2 混凝土出现泌水(结底)现象
混凝土在施工中出现泌水(结底)及堵泵现象,一是外加剂减水率偏高,二是混凝土用水量偏大,三是水泥存放时间过长或受潮等因素。发生此类现象,可适当调整混凝土用水量或外加剂掺量,也可通过适当提高砂率,以此改善混凝土的和易性,避免因泌水而造成混凝土结底、堵泵等现象发生。其中,如系减少混凝土用水量,减少幅度通常为原用水量的 5%~10%;如系调整外加剂掺量,调整幅度在原掺量的基础上减少 10%~20%。与此同时,用户单位应及时告知外加剂厂家对续供产品作适当调整。
3.3 凝结时间过长或过短现象
混凝土在施工过程中,有时会出现凝结时间与外加剂厂家提供的时间要求不相一致。究其原因,可能是双方的检测方法和环境温度不一样,或者是气温突变(日温差>15℃)、水泥新鲜程度、以及混凝土配合比变化等多种因素造成的。针对上述状况和混凝土配合比等因素,结合混凝土试验的数据,对外加剂厂家提出所需凝结时间要求。厂家根据用户意见作出相应的调整,力求避免出现误差。
3.4 混凝土快凝(假凝)现象
施工现场混凝土出现快凝(假凝)现象虽然并不多见,但仍时有发生(特别是在新进或更换水泥后)。原因:(1)水泥中含有无水石膏作为调凝组分;(2)水泥熟料与二水石膏在磨制过程中,因温度控制原因致使二水石膏脱水生成半石膏或无水石膏。此类水泥在按标准检测时为合格水泥,在不用外加剂配制混凝土是可以的,但与外加剂匹配时,就有可能造成不相容,因而在拌制混凝土时,会使混凝土产生快凝,同时给施工操作带来困难,甚至造成混凝土出现泠缝,影响工程质量。此现象特别在夏季温度偏高时更容易发生。当发生快凝(假凝)时,应当取必要的措施加以控制,如缓慢施工或待水泥降温后再进行施工。现则与水泥厂家和外加剂厂家共同商定合作调整方案。
4 结束语
对于外加剂的应用,乍看起来似乎并不复杂,但其中有些问题却是共性难题,许多专家学者都在探索其中奥秘,寻求应对措施。在施工过程中,用户与生产厂家的技术部门应保持直接的联系,客观地反映在使用水泥混凝土外加剂过程中出现的相关问题,以便及时解决,保证水泥混凝土质量。