不同外加剂对路面混凝土性能的影响研究

2018-04-20陈清己

四川水泥 2018年4期

陈清己

(福建融诚检测技术股份有限公司，福建漳州 363000)

0 引言

水泥混凝土路面大量应用于普通国省干线公路、市政工程、中长隧道等建设，其直接受车辆荷载作用及温湿度环境因素的影响，要求混凝土面板具有较高的弯拉强度，其大小是否满足设计要求，将直接影响到路面的整体质量及使用寿命。路面混凝土采用集中拌和，存在运输距离远、运时长，运输过程中坍落度损失大等问题，要求混凝土在坍落度较大的情况下，其抗弯拉强度仍能满足设计要求。

本文研究了普通高效减水剂（萘系减水剂）、聚羧酸减水剂和路面专用抗折剂对混凝土工作性能、抗弯拉强度的影响，在性能相似的条件下选择优质实惠的外加剂掺加方案。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

1.1.1 抗折剂

抗折剂选用XH-II型抗折剂,其各项检测指标如表1.1。

表1.1 各项检测指标

1.1.2聚羧酸减水剂

聚羧酸减水剂选用HPWR-R高性能缓凝型减水剂，其各项检测指标如表1.2。

1.1.3 萘系减水剂

萘系减水剂选用FS-G高效减水剂，其各项检测指标如表1.3。

表1.2 各项检测指标

1.1.4 其它材料

水泥采用海螺P.O42.5；砂为中砂；水为饮用水；粉煤灰采用II级粉煤灰，矿渣粉为S95级矿渣粉。

1.2 试验方法

试验根据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30-2005），测试混凝土坍落度、观察各盘混凝土和易性，测试7d、28d抗弯拉强度及7d、28d抗压强度。

表1.3 各项检测指标

2 试验结果与分析

2.1 三种外加剂对混凝土抗弯拉强度的影响

为了对比单独在混合料中掺抗折剂、掺聚羧酸减水剂、掺萘系减水剂三者对混凝土抗弯拉强度影响效果，试验中保持水胶比不变，在坍落度相近的情况下，只改变外加剂用量，其配合比见表 2.1。

试验结果见表2.2。

表2.1 掺不同外加剂混凝土配合比

表2.2 掺不同外加剂混凝土试验结果

分析上表的试验结果可知：

（1）掺抗折剂的混凝土与掺减水剂的混凝土在坍落度相近的情况下，抗折剂的减水率比聚羧酸减水剂、萘系减水剂小。其7d抗弯拉强度和掺聚羧酸减水剂的抗弯拉强度基本接近，比掺萘系减水剂的7d抗弯拉强度高9%；28d抗弯拉强度比掺减水剂的抗弯拉强度都要高。

（2）掺抗折剂的混凝土无论是7d还是28d抗压强度都要高于掺减水剂的混凝土。抗折剂与减水剂相比，在水胶比相同、坍落度相近的情况下，能显著提高路面混凝土的抗弯拉强度。

（3）掺减水剂的路面混凝土，坍落度经时损失大，而掺抗折剂的路面混凝土，坍落度损失较小，即使坍落度减小的情况下，混凝土表面呈“松软”状，施工操控较为容易。由于路面混凝土本身设计坍落度较小，造成混凝土粘稠、干硬，翻拌困难。若掺减水剂的混凝土应用到实际施工中，会影响现场施工操控，不易于混凝土的摊铺和振捣成型，若要方便施工，必须提高混凝土的出机坍落度。由于减水剂对水较为敏感，增大水灰比，强度下降，影响路面质量。

2.2 掺抗折剂与聚羧酸减水剂的对比试验

为了对比掺抗折剂与掺聚羧酸减水剂两者的效果，保持各原材料用量不变，通过调整水胶比及外加剂用量，其配合比见表2.3。试验结果如表2.4。

表2.3 掺不同外加剂混凝土配合比

表2.4 掺不同外加剂混凝土试验结果

由表2.3、表2.4可以看出，掺抗折剂的混凝土与掺减水剂的混凝土在坍落度相近的情况下，抗折剂的减水率比聚羧酸减水剂小，掺抗折剂的混凝土水胶比较掺减水剂大得多，但是其7d抗压强度比掺减水剂的抗压强度小11%，28d抗压强度比掺减水剂的抗压强度小6%，28d抗折强度比掺减水剂的抗折强度小9%，说明抗折剂对水胶比的敏感性较小，现场施工较掺聚羧酸减水剂容易控制。

混凝土抗折剂是一种溶解度较低的化学物质，按一定比例掺到混凝土中，能与水泥和水共同作用，生成许多纤维状的物质（不掺抗折剂的基准混凝土多为六方晶体板状物），在微观上改善混凝土的内部结构，提高水泥石的抗弯拉强度和水泥石与骨料的界面粘接强度，从宏观上提高混凝土的抗弯拉强度（弯拉强度），改善混凝土的脆性，提高混凝土的韧性。在高倍电镜下观测水泥石内部结构图如下：2.3掺抗折剂混凝土和掺减水剂混凝土影响弯拉强度现场试验研究

通过现场铺设试验段进一步验证两种混凝土的性能，配合比均采用施工配合比，坍落度相近的情况下，现场取样制作试件，测试28d抗弯拉强度，取芯测劈裂强度，试验结果见表2.5。

图3-1 基准（3天）水泥石内部结构

图3-2掺抗折剂（3天）水泥石内部结构

图3-3 基准（28天）水泥石内部结构

图3-4 掺抗折剂（28天）水泥石内部结构

表2.5 试验段对比试验结果

通过表2.5试验结果可知，在相同操作人员、相同施工工艺条件下，掺抗折剂的混凝土无论是28d抗弯拉强度还是劈裂强度都比掺减水剂的混凝土高很多。取芯发现，掺减水剂的混凝土芯样中下部有大量气泡，而掺抗折剂的混凝土芯样非常密实，很少有气泡。减水剂中的气泡对路面混凝土的抗弯拉强大影响较大，尤其对劈裂强度影响更大。