浅谈路面水泥混凝土中外加剂的应用

2013-08-02吴丽容

河南建材 2013年2期

吴丽容

莆田市交通检测有限公司（35110 0）

由于车辆日益增多，车辆重载日益严重，要求修建、拓宽改造及修补的公路越来越多，对路面水泥混凝土的质量要求也越来越高。现在，路面水泥混凝土设计强度多在抗弯拉强度5.0 MPa以上，并且要考虑到它的抗裂性、耐磨性，否则结构使用时，容易起灰，公路环境灰尘大，且经车载摩擦、冲击等过后其寿命大大降低。因此，如果以传统的混凝土配合比设计要达到设计要求，就要大量地增加水泥用量到460 kg/m3以上，不但破坏环境，而且大大提高了成本，而外加剂的应用，就能达到改善水泥混凝土抗弯拉强度、抗裂、耐磨等性能。在此，我着重谈谈路面水泥混凝土中外加剂的应用及使用中应注意的问题。

1 外加剂在路面水泥混凝土的适用范围及性能

当今，水泥混凝土外加剂已成为水泥混凝土的第五组分，在工程建设中得到广泛的应用，在路面水泥混凝土中常用的外加剂有减水剂、引气剂、早强剂等。减水剂是应用最广、使用量最大的外加剂，只要使用得当，减水剂适用于各种混凝土和钢筋混凝土；引气剂的使用可有效提高水泥混凝土的抗弯拉强度，减少干缩和温度收缩变形量，提高水泥混凝土的抗裂性和抗渗性；路面水泥混凝土掺入早强剂可以提高其早期强度，适用于需要快速形成强度的快通水泥混凝土结构。

2 混凝土外加剂在使用中应注意的问题

2.1 外加剂的掺量

对于外加剂的掺量,多数以推荐掺量为准，而推荐掺量并不是最佳掺量,只有通过配合比设计试验，才能获得外加剂的最佳掺量。仙游一拓宽改造的县道，其工程特点是冬季施工、工期非常紧、车流量大、无法封闭交通，要求路面混凝土浇筑完成后七天通车，设计路面水泥混凝土强度等级为抗弯拉强度 5.0 MPa,坍落度（10 ～40 mm）,试配强度 6.04 MPa。为达到快速通车的目的，在路面水泥混凝土的配合比设计中，掺入XH-I早强高效型抗折剂，并且通过试配增加外加剂的掺量，具体试验如下:

原材料

水泥:芜湖海螺P.O42.5，实测3 d抗折强度为4.4 MPa、抗压强度23.1 MPa;28 d抗折强度7.3 MPa、抗压强度46.8 MPa。

粗集料:碎石4.75 ～31.5 mm,二级掺配。

细集料:青口中砂，细度模数2.76。

外加剂:创慧牌XH-I早强高效型抗折剂，推荐掺量为水泥用量的1.5%。

试验结果及分析:在试验中，各种原材料的实际用量如表1，外加剂为水泥用量的1.5%、2.0%和2.5%三种掺量，每种掺量各试配三组配合比，分别测定其混凝土的物理性能，结果见表2。

表1 水泥混凝土配合比的实际用量

表2 不同外加剂掺量的水泥混凝土物理性能

通过试验发现，磨耗量偏大和7 d抗折强度偏低，通过增加外加剂掺量能够达到明显的效果,但掺量在2.5%以上，其效果就不明显了，因此，选择了外加剂掺量为水泥用量的2.0%的水泥混凝土配合比设计方案，而不是按照外加剂的推荐掺量或是盲目增加掺量。

经路面施工现场制作的10组同条件养护水泥混凝土抗折强度试件的试验，其7 d抗折强度均在设计强度5.0 MPa以上,平均值达到设计强度的109.6%，证明该路段7 d可以通车。10组同条件养护水泥混凝土抗折强度试件试验结果见表3。水泥混凝土龄期28 d后,在该工程进行的水泥混凝土路面取芯劈裂抗拉强度试验中，所取的36个芯样，平均抗折强度5.35 MPa,标准差0.235 MPa，抗折强度最小值4.76 MPa,最大值6.65 MPa,合格率100%。

表3 浇筑现场制作的10组同条件养护试件的试验结果

2.2 原材料的选用

2.2.1 水泥

在水泥品种的选择上，不能单纯考虑它的凝结时间、强度等指标，更要注意它与外加剂的相容性。进行水泥混凝土配合比之前，先要对所用的水泥和外加剂作个相容性的判断，在实际试验中发现，用净浆流动度的试验方法来判断不明显，而用砂浆流动度来判断更为准确。例如，大成牌DC-3缓凝高效减水剂和几种水泥相容性的试验。

材料

外加剂:大成牌DC-3缓凝高效减水剂，掺量为水泥用量的2.0%。

基准水泥:符合GB8076规定。

砂:ISO标准砂。

试验用的水泥:5种不同品牌的P.O42.5水泥。

按照GB8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》分别进行砂浆流动度和净浆流动度的试验,试验结果见表4。在对比中发现，用净浆流动度检测基本上看不出变化,而用砂浆流动度方法试验，就能判断该减水剂与哪种水泥的相容性较好。这是由于砂浆更接近于混凝土,二是由于砂子的加入，充分发挥了其分散性，克服了其粘稠性的一面。

表4 同一外加剂与不同品牌水泥的砂浆流动度和净浆流动度的试验比较

2.2.2 掺合料

对于掺合料，一般地说，使用纯矿渣作为掺合料，它与外加剂适应性较好。而且还能改善混凝土的和易性、泵送性，降低水化热，提高后期强度。但由于矿渣微粉价格高，因此，一般都使用粉煤灰，使用粉煤灰作为掺合料时，必须严格控制粉煤灰的质量，特别是粉煤灰中的含碳量，因碳素对外加剂的吸附作用大。含碳量过大，吸附外加剂过多，影响外加剂的使用效果。所以，在使用中对粉煤灰的烧失量要严格控制。

2.3 工程施工方面

2.3.1 天气环境的影响

为保证路面水泥混凝土的抗裂性、耐久性,使用的外加剂品种也要视现场气温的变化而调整。冬季施工，选用早强剂、促凝剂等可提高路面水泥混凝土的早期强度，改善混凝土硬化性能；但夏季高温施工，就要采取缓凝措施，使用缓凝型减水剂，不宜使用早强剂。

2.3.2 外加剂的二次添加

在公路工程上,特别是公路的养护和修补，水泥混凝土搅拌站和施工现场的距离较远，造成混凝土运到现场坍落度损失过大，混凝土无法从搅拌车中卸出或坍落度达不到要求。这时，要采用外加剂二次添加方法，即在施工现场准备的外加剂再次按一定比例均匀加入搅拌车的拌罐中，并高速搅拌一分钟后立即卸料，此时绝对不能任意加水，若任意加水，水灰比增大，不仅影响强度，还会造成干燥收缩裂缝，给工程质量带来后患。

2.3.3 路面水泥混凝土的切缝

一般路面水泥混凝土应在浇筑完后的第二、三天进行切缝，即控制在混凝土终凝后36～48 h内进行，这时混凝土强度已达到30%以上，切缝时不会破环其结构和影响其强度。如拖的时间太长，一方面可能由于水泥收缩而产生细的裂缝，另一方面混凝土强度过高切缝困难。但是，如果掺加早强剂、促凝剂，而使路面水泥混凝土早期强度高、硬化快，此时，就要把握好切缝的时间，混凝土到了终凝就可以切了，时间越提前越好，不仅容易操作，更利于路面的收缩应力释放。

2.3.4 路面水泥混凝土的养生

养生是保证水泥混凝土结构不产生开裂和微裂缝的关键环节。路面水泥混凝土的养生时间应根据水泥混凝土弯拉强度增长情况而定，它与水泥品种及当地的气温和湿度都有很大的关系，一般的养生天数为14 ～21 d，高温天气不宜少于14 d，低温天气不宜少于21 d，北方干燥天气要适当延长，而掺粉煤灰的路面水泥混凝土最短的不少于28 d。掺普通减水剂、高效减水剂的路面水泥混凝土结构,应加强并尽早进行保温保湿养生；掺加早强剂的快通水泥混凝土路面要注意其早期浇水养护,在通行时间，还要继续洒水养护，以保证其后期强度；而掺缓凝型外加剂的路面水泥混凝土保持在塑性的时间较长，表面水蒸发时间长，当气候炎热及风力大时，应在触干或变色时立即喷雾或喷洒养生剂保湿养生，达到终凝，立即浇水养生。