外加剂在水工混凝土中的应用浅析

2015-04-04黄永平江西省水利水电建设有限公司

河南水利与南水北调 2015年24期

□黄永平（江西省水利水电建设有限公司）

0 引言

随着科学技术的不断发展，外加剂在水工混凝土工程中应用越来越广泛，应用价值越来越高。因为在混凝土建筑物建设中，混凝土的性能直接决定建筑物的使用寿命。为了提高混凝土建筑物的使用寿命，在水工混凝土中加入混凝土外加剂，改善混凝土的结构、改善混凝土的水泥石与骨料之间的界面状态、改善混凝土的水化热曲线，可以提高混凝土的耐久性能和力学性能，有利于高质量建成混凝土建筑物。所以，外加剂合理应用于水工混凝土中是非常有意义的。

1 混凝土外加剂的简单分析

1.1 我国外加剂的标准与规范

为了保证外加剂可以规范、合理的应用，我国政府于1987年首次颁布了《混凝土外加剂标准》、《混凝土外加剂的均匀性试验方法》、《混凝土外加剂的分类，命定和定义》，对混凝土外加剂相关方面做出了明确的规定。在此之后，陆续颁布的《混凝土泵送剂标准》、《水工混凝土外加剂技术规程》等也进步一规范了混凝土外加剂。这使得我国混凝土外加剂的应用逐渐走向规范化、标准化。

1.2 混凝土外加剂的分类

从目前混凝土外加剂应用的情况来看，按功能来说，其可以分为六个类型：其一，增强混凝土抗侵蚀性能，包括防水剂、抗渗剂、引气剂等。其二，增强混凝土特殊性能，包括着色剂、杀菌剂、发泡剂等。其三，增强混凝土流动性能，包括减水剂、灌浆剂、泵送剂等。其四，增强混凝土硬化性能，包括缓凝剂、促凝剂、早强剂等。其五，增强混凝土物理力学性能，包括防冻剂、膨胀剂、引气剂等。其六，调节混凝土含气量，包括加气剂、发泡剂、引气剂等。

1.3 混凝土外加剂的作用

基于以上对混凝土外加剂分类的了解，可以确定混凝土外加剂的应用能起到多种作用，如混凝土外加剂可以改变混凝土的性能，促使混凝土或砂浆拌合物在搅拌过程中减少水泥的应用，提高混凝土凝结速度；混凝土外加剂可以提高混凝土的抗侵蚀性能，使其泵送性增强，可以有效的应用在建筑施工中；混凝土外加剂可以改善混凝土的内在结构，降低水泥的水化反应程度，提高混凝土的强度，以便强化建筑结构。总体来说，根据混凝土的应用需要，选择适合的外加剂来改变混凝土的性能，可以使混凝土在建筑建设中充分发挥作用，提高建筑物的质量。

1.4 混凝土外加剂推广应用的效益

在混凝土建筑建设中，保证混凝土切实有效应用是非常必要的，而混凝土又有投资少、见效快的特点，这使得施工单位在技术过关和条件允许的情况下，能够广泛的应用混凝土外加剂来增强混凝土的性能，促使混凝土有效应用，保证建筑工程达标，为施工单位创造较高的经济效益。就以减水剂来说，在混凝土中掺加高效减水剂或早强减水剂，可以提高混凝土的强度，使混凝土的适用范围扩大，可以有效的应对建筑结构更改等问题，提高建筑质量。在混凝土中添加灌浆剂，可以提高混凝土的密实强度，促使冬日施工作业有序进行，缩短建筑工期，降低建筑成本。总之，混凝土外加剂的正确应用是非常必要的，将大大降低建筑成本，提高建筑质量，提高经济效益，为推动建筑事业良好发展奠定基础。

2 外加剂在水工混凝土中的应用分析

2.1 JM系列混凝土外加剂改善混凝土孔结构

水工混凝土的混凝土孔结构决定于水泥石的孔径。而在水泥石内部中含有四种不同孔径大小的孔，其中包括凝胶孔、过渡孔、毛细孔以及大孔。凝胶孔相当于水泥水化产物的一部分，不会影响混凝土的强度。过渡孔的孔径非常小，对混凝土强度的影响微乎其微，可以不考虑。毛细孔和大孔对混凝土强度的影响较大，因为毛细孔可以产生毛细作用，大孔可以直接破坏混凝土的强度和耐久性。在应用水工混凝土进行建筑工程施工中，将水工混凝土中的毛细孔和大孔排除，可以改善混凝土孔结构，提高水工混凝土的强度。基于此点，根据三峡工程试验中心研究结果，在水工混凝土中掺入0.60%左右JM系列中的混凝土增强剂，其将对水工混凝土中>1000nm的大孔进行处理，使其被打破，成为100nm的小孔，存在于水工混凝土中，不影响混凝土的强度。所以，水工混凝土中掺入适当量的混凝土增强剂，可以调节混凝土孔结构，提高水工混凝土的强度。

2.2 JM系列外加剂改善水工混凝土界面状态

在水利工程建设中，相关规范性文件及施工规范对水工混凝土的应用提出较高的要求，正常应用水工混凝土来进行永久性船闸建设是难以达到施工要求的。此种情况下，除了要用JM系列混凝土外加剂来改善水工混凝土的强度、提高水工混凝土的应用性外，还要利用JM系列混凝土外加剂来改善水工混凝土界面状态。综合以往水工混凝土应用情况来看，混凝土中水泥石与骨料的界面粘结效果不佳，导致混凝土的界面状态差，影响混凝土硬化效果。所以，在利用JM系列混凝土外加剂来处理水工混凝土界面不佳这一问题时，选用JM混凝土减水剂是非常适合的。混凝土减水剂，可以破坏水泥遇水初期的絮凝状结构，将水泥颗粒中的水分释放出来，避免骨料周边存在较多的水泥水膜层，促使骨料与水泥很好的混合，提高混凝土的粘结性能。因为JM混凝土减水剂的减水率在30%以上，所以在利用混凝土减水剂时一定要对混凝土减水剂的用量予以控制，即配置C30混凝土，需要的混凝土减水剂在0.30%～0.50%之间，以此来改变混凝土界面状态。当然，除了运用JM混凝土减水剂之外，还可以应用膨胀剂，通过膨胀剂的应用，发挥膨胀作用，同样可以改善水泥石与骨料之间的界面状态。基于相关研究院的研究结果，测定到水泥石与骨料的界面粘结力较强，利用膨胀剂的膨胀作用可以破坏这种粘结力，改善混凝土的界面状态。

2.3 JM系列混凝土外加剂对混凝土水化热曲线的合理调整

水工混凝土中水泥与水接触会发生水化反应，产生大量的热量，直接影响混凝土的应用性。所以，在水利工程建设中，对于水工混凝土的水化热予以调整是非常必要的。在以往的建筑工程中，都是采用注入冷却水的方式来降低混凝土中水泥水化热情况。但因为这种方式的应用会直接影响混凝土的密度和强度，致使此种处理方法并不是非常适用。对此，应当在水工混凝土中掺入JM系列中的混凝土外加剂，以此来改变混凝土的水化热分布。为了科学、合理的调整混凝土水化热情况，相关工作人员对掺入JM系列的混凝土外加剂的水泥浆体和普通水泥浆体进行了试验检测，得到的检测结果如表1所示。在此基础上绘制水化热分布曲线，由此可以确定，在1d龄期，掺入混凝土外加剂的水泥浆体水化热就比普通水泥浆体热化程度低出很多，7d龄期掺入混凝土外加剂的水泥浆体与普通水泥浆体水热化情况基本接近。所以，在水泥浆体中参入适量的JM系列的混凝土外加剂，可以更好的、更快的分散水化反应产生的热量，使水工混凝土可以有效的、合理的应用，不受到温度的影响[5]。所以，在水利工程施工中，利用JM系列的混凝土外加剂来控制水工混凝土水化热是非常必要的。