掺有减水剂的混凝土配合比设计要点

2016-12-12王晓燕

中国新技术新产品 2016年19期

关键词：水率外加剂减水剂

王晓燕

（辽宁驰通公路工程监理事务所，辽宁沈阳 110005）

掺有减水剂的混凝土配合比设计要点

王晓燕

（辽宁驰通公路工程监理事务所，辽宁沈阳 110005）

近几年来，外加剂已经成为混凝土组成材料中除水、水泥、砂、碎石以外的第五大材料，得到了广泛的应用。由于外加剂种类较多，性能各异，所以，掺有外加剂的混凝土的工作性好坏，都必须经过对比试验才能得知。

减水率；水泥；相容性；坍落度

减水剂是在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂，它是应用最广泛、使用量最大的外加剂。同类减水剂，品牌不同，效果相差很大。因此除在小型工程中，可根据产品使用说明书中所推荐的掺量使用外，规模较大的工程，特别是在结构混凝土中使用时，应进行必要的试验，决不能忽视混凝土的配合比设计。

以下按照“选材”和“配料”两部分，介绍掺有减水剂混凝土配合比设计的要点。

1.水泥与减水剂的选择

外加剂的选用应主要从产品的技术性和经济性两方面来考虑，减水剂适用于各种混凝土和钢筋混凝土工程，只要使用得当，几乎都可应用。当然，最终还是取决于与基准混凝土的对比试验结果能否达到工程需要的技术要求。

由于减水剂在研制期间，一般都使用当地的水泥进行试验，换一种水泥效果可能就不一样。根据使用经验，减水剂对水泥品种是有选择的。水泥品种不用将明显影响减水剂的使用效果。减水剂使用效果可以概括为以下几点：

（1）减水率

减水率是衡量产品质量的一个硬指标。减水剂的掺量一般不超1%，高效减水剂掺量更小，减水率至少在10%以上。减水率只需简单的试拌，与基准配合比相比较就可以判断。如果减水率比较低，则说明水泥品种与减水剂品种不“相容”，或是减水剂本身质量有问题。

（2）坍落度“经时”损失

减水剂的效果还表现在拌合物坍落度的“经时”损失上，有的减水剂减水效果很好，但拌合物瞬时失去流动性。因水泥不同，坍落度“经时”损失程度相差很大。大多数普通型减水剂和高效减水剂，往往加速坍落度损失，以致引起施工困难，这是减水剂应用技术中存在的一个比较普遍的问题。有时混凝土拌合物出现“假凝”或“闪凝”现象，其中假凝现象的起因是水泥熟料磨细时所掺入的调凝剂二水石膏，如果遇到磨机中温度超过150℃以上，就会转变为脱水型石膏，即半水石膏或硬石膏，当水泥加水拌合后，石膏凝结硬化就会产生假凝现象。假凝是可恢复的，即重新搅拌后仍有可能恢复到原来的坍落度或恢复到正常的坍落度损失状态。“假凝”现象与减水剂没有关系。“闪凝”现象则是在各种内部和外部因素影响下，水泥和水的化学反应过速，几乎达到了紊乱的程度，以致顿时失去所有的坍落度，“闪凝”是不能恢复的，“闪凝”现象在一定的条件下与减水剂有较大的关系。根据国内研究的解释，掺糖类和木质素磺酸盐类减水剂对掺硬石膏的硅酸盐水泥会发生“假凝”或“闪凝”，主要原因是这些减水剂不同程度地降低了硬石膏的溶解度或溶解速度，以及使硅酸盐矿物及铝酸盐矿物水化作用加快。但掺二水石膏的水泥没有“闪凝”现象，原因是这些减水剂对二水石膏溶解度不仅不降低，而且会有促进。坍落度“经时”损失说到底还是水泥与减水剂之间的“相容性”问题。经时损失可通过测定不同时间混凝土拌合物的坍落度来确定。

（3）强度

减水剂的效果也体现在强度上，由于减水剂作用，在其他条件不变的情况下，一般减水剂都有增强作用，如果强度下降，在正常情况下则说明水泥与减水剂不相适应。

通过以上可知，减水剂的效果最终体现在减水剂与水泥之间的“相容”上，作为水泥和外加剂的使用者，只有通过试配才可以发现问题，避免不该出现的现象出现，也只有通过试验才能选择到“相容性”比较好的水泥和外加剂。特别是我国掺混合材料硅酸盐水泥的产量很大，它们之间成分和性质差异很大，减水剂的影响差异也大，再加上我国减水剂的品种复杂，产品性能研究深度不够，在重要工程中必须认真选材。若选择不当，后患很大。

2.配合比设计

掺减水剂混凝土的配合比设计，首先应当明确使用减水剂的目的；其次，要按普通混凝土配合设计方法，确定不掺减水剂的基准混凝土配合比，用它作为配合比设计调整的基础。掺减水剂混凝土配合比设计的重点，主要是选择合适的减水剂掺量。

减水剂的掺量通常根据外加剂说明书提供的标准掺量和有关掺量范围的技术参数，结合材料、工程的具体要求选定。当混凝土配合比相同时，减水剂掺量增加，坍落度也增加，但强度则随减水剂的引气性不同而变异很大。如果减水剂的引气性较大，则强度显著下降；如果是非引气型的高效减水剂，则强度与基准混凝土相同。但减水剂的减水率的提高，也有一定限度。当掺量增加到一定程度时，掺量继续提高，减水剂继续提高，减水率增加有限。有缓凝作用的减水剂，掺量增加，凝结时间也显著延长。因此，掺减水剂的混凝土往往发生凝结过缓、硬化过迟、强度过低的质量事故。多数原因是掺量超过了容许范围。

影响减水剂掺量的因素很多，标准掺量并非一定是最佳掺量，只有通过配合比设计试验，才能获得减水剂的最佳掺量，而且还要依靠一定的经验，才能对减水剂的最佳掺量做出正确的判断。

另外，减水剂的适应目的为以下几点：

（1）以改善和易性为目的

在混凝土设计强度比较高，单位水泥用量比较大的情况下，为了提高混凝土的工作性，可以考虑使用减水剂。在基准配合比各材料用量不变的前提下加入减水剂，提高混凝土的流动性。但混凝土拌合物的粘聚性和保水性往往变差，有泌水离析现象，尤其集料级配比较差时，可通过适当提高砂率来解决。在与基准混凝土对比时，单凭坍落度一个技术参数是不够的，有条件的应同时用其他一些方法，如以维勃稠度、浇筑因数进行对比。但也不能忽视强度试验结果，必须把配合比调整到与基准混凝土强度的水平。如果使用引气减水剂，应当进行含气量的测定，以便分析改善和易性的因素。

（2）以提高强度为目的

在混凝土配合比设计时，有时出现和易性等比较好，就是强度低，而水泥用量受最大用量或和易性限制又不能再增加的情况。此时应通过掺加减水剂降低单位用水量，减小水灰比来解决。保持基准配合比其他材料用量不变，加入减水剂，控制加水量，使混凝土拌合物的坍落度达到要求值，然后根据实际用水量反算水灰比。这样就可以达到降低单位用水量，减小水灰比的目的，使混凝土的强度得到提高。如果有必要还可以适当降低砂率，如果要提高早期强度，则尽量降低水灰比，这样对混凝土的耐久性更有好处，同时应注意含气量很小，最终根据要求确定减水剂的掺量。

（3）以节省水泥用量为目的

节约水泥，降低混凝土的生产成本是减水剂的一大功能。在基准配合比的基础上，保持水灰比不变，通过掺加减水剂，减少水泥浆的用量，使拌合物的和易性与基准配合比相当，这样就达到了节约是水泥的目的。节约下来的水泥所削弱的混凝土强度，由减出来的水产生的增强作用弥补。

掺减水剂混凝土配合比设计方法与普通混凝土配合比相仿，计算步骤如下：

①按普通混凝土配合比设计方法，计算混凝土的试配强度（fcu，o）；

②按普通混凝土配合比设计方法，计算设计灰水比（C/W）；

③计算掺外加剂混凝土单位用水量（mw，ad）。

根据集料的品种和规格、外加剂的类型和掺量、施工要求的混凝土工作性等因素，按下式计算掺外加剂混凝土的单位用水量：

式中：

mw——基准配合比每立方米混凝土的用水量，kg/m3。

βad—外加剂的减水率，无减水率时β=0。

（4）计算外加剂混凝土的单位水泥用量

其余同普通混凝土。