混凝土外加劑對混凝土性能的影響和節(jié)能分析

劉 邦

(宜賓學院經(jīng)濟與管理學院，四川宜賓 644000)

0 引言

最近一段時間以來，人們對混凝土外加劑的使用之于混凝土性能的影響只能進行大概的估計，沒有一個定量的認識，本文探討了混凝土外加劑對混凝土性能的影響分析;混凝土外加劑的使用對節(jié)能的效果深度一般知之甚少，本文從理論上進行了細致的分析。

1 混凝土外加劑對混凝土性能的影響

1)拌合料是土木工程中使用很頻繁的混合材料。拌合料自產(chǎn)生之日起幾乎所有工程都離不開它，混凝土對社會城市和農(nóng)村的建設影響越來越深遠。拌合料使用的深度、廣度日益顯現(xiàn)，我們國家可以說是當今社會首屈一指。然而，隨著外加劑的高速發(fā)展，工程建設的依賴程度越發(fā)顯著，尤其高性能的外加劑對拌合料的強度和各種性能的提高，目前來講無可替代。

2)隨著摻有外加劑的拌合料的日益蓬勃，拌合料的各種性能有了長足的進步。拌合料外加劑的出現(xiàn)促進了拌合料各種性能的大發(fā)展。從水泥用量較低，并摻加較多的膨潤土、粘土等材料的大流動性混凝土到坍落度小于10 mm的混凝土，再到拌合料坍落度大于20 cm的摻有高效減水劑或普通減水劑的混凝土，再到HPC(High Performance Concrete:是一種新型高技術混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上采用現(xiàn)代混凝土技術制作的混凝土)延伸。目前一部分科研和生產(chǎn)單位探究的以膨脹劑的補償限制收縮外加劑和低堿、低硫酸鈉、高純度外加劑為代表的最新一代外加劑。這種外加劑摒棄了上一代使拌合物坍落度隨著時間的流逝失去多的弊端，同時拌合物的使用年限有所增長，而且使拌合物的強度、剛度、穩(wěn)定性、使用年限都有所增長，并協(xié)同工作。加之，適宜W/C低的小用水量，一方面對混凝土各種性能無影響;另一方面對使用者的功能需求也有一定的提升。最近發(fā)展起來的新一代外加劑使拌合物用水量降低了15%～25%，1 h～1.5 h的時間內(nèi)，拌合物的坍落度幾乎無損失，同時能保持拌合物里面的微氣泡不遺失，可制造出滿足高要求的混凝土。同時可生產(chǎn)到加水少，自密實、無泌水的混凝土，隨著科學進步，這些性能會日益改善。

3)拌合料的外加劑要適宜各種組分、主要性能。有差異的施工流程、分部分項工程或各組分比例與拌合物的外加劑對拌合物各組分的融合性存在迥異，必須先檢測后配比，適宜性能良好、對拌合物各組分融合性好的混凝土外加劑;并且，依賴圖紙和現(xiàn)場操作過程情況，取用與拌合物能融合的混凝土外加劑，像降粘劑、引氣劑、緩凝劑、早強劑和速凝劑、阻銹劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑諸如此類;依賴圖紙和現(xiàn)場操作過程情況，現(xiàn)場先試驗比例，來敲定適宜的拌合物各組分的比例以及拌合物外加劑優(yōu)化加入值。

4)過多的使用混凝土外加劑作用于剛攪成的拌合物各種性能保證的沖擊。各種外加劑和混凝土施工過程的改善，以前使用混凝土外加劑不能有效的減少用水量，同時因為W/C降低了，具體到混凝土施工時難度加大致使拌合物的各種性能受到極大影響，也無法適應拌合物從攪拌廠到施工工地時間長的特點，所以外加劑的投入開始越來越多。施工過程顯示:過多投入混凝土外加劑在每立方米混凝土用水量與所有膠凝材料用量的比值相對低的情況時，也存在很強的可塑性，易使混凝土充滿模板，制造出抵抗破壞性與使用時間長的混凝土。況且，過多的使用混凝土外加劑情況出現(xiàn)時，拌合物相對比較易于施工，究其原因為:拌合物里CaSO4的多少與存在狀態(tài)，控制著漿體里硫酸根離子的稠密程度，成為混凝土可塑性的部分影響因素，每立方米混凝土用水量與所有膠凝材料用量的比值過少時，拌合物因為溶解Rm(SO4)n出現(xiàn)硫酸根離子的H2O低，同時應該約束的鋁酸三鈣相對大量，比較來說，存在大部分的鋁酸三鈣立即與水反應。由于不足，效果良好的減水劑中的－SOH成分很快與鋁酸三鈣成為一體，致漿體中的效果良好的減水劑相對減少，作用于水泥的顆粒沖開作用慢慢不存在，大量降低拌合物各種性能。提升效果良好的減水劑的投入值，致漿體中硫酸根離子的持有值提升，所以拌合物的各種性能基本完好，性能損失降低到比較低的限度。

然而，各式各樣的效果良好的減水劑與C2S，C3S，C3A，C4AF的比例，皆存在相當程度的限制。工程實踐證明，相當程度的效果良好的減水劑與C2S，C3S，C3A，C4AF的混合物，它所占混合物的比例上限大概是7‰～13‰。當試驗特殊性能需求混凝土拌合物各成分的比例的時候，效果良好的減水劑在混凝土拌合物中的存在值往往將趨向于它的比例上限，同時尤其應該留心操作效果良好的減水劑的恰當投入值，應該和別的混凝土外加劑以及混凝土摻合料適當比例搭配投入拌合物中，這樣可以取到比較好的成果，而各式各樣的效果良好的減水劑，存在以上情形的敏感程度各異，存在投入值當多或者少2‰～3‰之間時，將要成為用水量降低程度仍達不到預期效果到拌合物各性能欠妥的不理想結果，此現(xiàn)象致使混凝土拌合物的實驗比例以及現(xiàn)場操作的規(guī)范要求的把握將有諸多隨機因素，也因此可能給現(xiàn)場操作的規(guī)范要求的把握增加了更多的難度。

2 混凝土拌合物外加劑的使用對節(jié)能的分析

混凝土廣泛大量的應用于工程建設中，使用量相對很大。減少混凝土建設使用量為未來打下堅實的基礎，并且隨著科技的發(fā)展這種可能性很大?；炷镣饧觿炷潦┕さ陌l(fā)展以及節(jié)約能源的關鍵性方面通過工程實踐確實為同行們所共識:當混凝土里投入混凝土外加劑時，一樣的W/C以及和易性，能少用C2S，C3S，C3A，C4AF共計5%～20%;當使用和易性很強且每立方米混凝土用水量與所有膠凝材料用量的比值相對低特殊混凝土時，當然降低了混凝土施工很多能量消耗。從2000年新標準的通用水泥開始實施后，C2S，C3S，C3A，C4AF的3 d～7 d的強度得到很大的上升。同時，因為實施了國際標準化組織來測試 C2S，C3S，C3A，C4AF混合物的漿體硬化試塊所能承受外力破壞的能力，對C2S，C3S，C3A，C4AF混合物的漿體真正的3 d～7 d以及四周承受外力破壞的能力的規(guī)定極大的嚴謹。同它恰恰不同的是，像泵送混凝土、大體積混凝土、預拌混凝土等有特殊要求的混凝土因為要補償混凝土現(xiàn)場操作時對坍落度隨著時間的延長而有所減少以及滿足所建設項目的各種功能和規(guī)范要求，往往投入較多的緩凝效果良好的減水劑，讓混凝土硬化周期恰如其分的增加。此為一項沖突，肯定提升了混凝土施工更多的材料使用。

諸多實踐證明，各種使用者存在知道水泥顆粒的具體內(nèi)容。水泥熟料生產(chǎn)者需要于相關資料中解釋其中C2S，C3S，C3A，C4AF含量的多少、硫酸鈣類型以及摻有多少、其他材料類型以及摻有多少，所以一方面易于使用者確定自己需要比例的混凝土，同時能讓使用者擇取與之相適應的混凝土外加劑。況且，混凝土生產(chǎn)者需要轉換以前的制造工藝，獨立擇取合適的水泥品種，投入恰當?shù)臐撛谒残灶悺⒒鹕交倚灶惢蛘咛烊活悂碇圃焖?。所以，當適宜拌合物各種功能和性能情況下，可以較多的減少混凝土制造中的材料投入量。工程實踐證明，投入25%～35%的粉狀礦物殘渣替代C2S，C3S，C3A，C4AF的混合物來制造普通的抵抗破壞能力的混凝土，當每立方米混凝土用水量與所有膠凝材料用量的比值等大、坍落度在16 cm～18 cm的情況下，能減少萘系外加劑大概在15%～30%之間;在粉狀礦物殘渣代替 C2S，C3S，C3A，C4AF的混合物為35%～45%情況下，能減少混凝土外加劑使用量大概在25%～40%之間。同時投入粉狀礦物殘渣以及含鈣離子多的粉煤灰顆粒情況下，混凝土外加劑投入值可以進一步降低。投入粉狀礦物殘渣以及含鈣離子多的粉煤灰顆粒，一方面可以減少特殊混凝土制造資金的投入以及制造材料投入，另一方面可以制造出部分特點相當不錯的混凝土。當投入金寧羊P.I42.5級水泥;三聚氰胺系緩凝高效減水劑(投入值是膠凝材料質量的5‰～7‰);投入比表面積為584 m2/kg的礦物殘渣以及比表面積為580 m2/kg的含鈣離子多的粉煤灰顆粒;坍落度約為17 cm～21 cm特殊混凝土檢測情況見表1。

表1 特殊混凝土檢測表

大量事實證明，投入有放慢固化外加劑的混凝土，7 d～28 d的強度上升很快;況且投入有放慢固化的外加劑以及粉狀潛在水硬性類、火山灰性類或者天然類的特殊要求的混凝土，它的7 d～28 d強度上升要快得多。工程實踐證明，投入粉狀潛在水硬性類或者火山灰性類或者天然類的特殊等級要求的混凝土，其強度更大，超出預期，所以帶來怎么考量此種混凝土強度的進一步研究的問題。當滿足建設規(guī)范以及節(jié)約能源時，通常選擇2個月或有3個月的抗壓強度擔當抗壓強度標準值。此種情況，外國早已經(jīng)存在。

3 結語

混凝土外加劑的使用對混凝土性能有很多積極的影響，但是如何控制摻量、種類以及盡量使之對混凝土產(chǎn)生最小的負面影響仍然是一個難題，一旦我們實事求是的態(tài)度，參照規(guī)范和發(fā)達國家同行們的經(jīng)驗，從施工中來到施工中去，必將促進混凝土外加劑制造、工程實踐的廣度和深度;外加劑的節(jié)能作用隨著實踐的深入也許會越來越好，同時應該檢測對周圍環(huán)境的負面作用，這些方面還需要時間的檢驗。

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