不同外加劑對(duì)路面混凝土性能的影響研究

陳清己

(福建融誠(chéng)檢測(cè)技術(shù)股份有限公司， 福建 漳州 363000)

0 引言

水泥混凝土路面大量應(yīng)用于普通國(guó)省干線公路、市政工程、中長(zhǎng)隧道等建設(shè)，其直接受車(chē)輛荷載作用及溫濕度環(huán)境因素的影響，要求混凝土面板具有較高的彎拉強(qiáng)度，其大小是否滿足設(shè)計(jì)要求，將直接影響到路面的整體質(zhì)量及使用壽命。路面混凝土采用集中拌和，存在運(yùn)輸距離遠(yuǎn)、運(yùn)時(shí)長(zhǎng)，運(yùn)輸過(guò)程中坍落度損失大等問(wèn)題，要求混凝土在坍落度較大的情況下，其抗彎拉強(qiáng)度仍能滿足設(shè)計(jì)要求。

本文研究了普通高效減水劑（萘系減水劑）、聚羧酸減水劑和路面專(zhuān)用抗折劑對(duì)混凝土工作性能、抗彎拉強(qiáng)度的影響，在性能相似的條件下選擇優(yōu)質(zhì)實(shí)惠的外加劑摻加方案。

1 原材料及試驗(yàn)方法

1.1 原材料

1.1.1 抗折劑

抗折劑選用XH-II型抗折劑,其各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)如表1.1。

表1.1 各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)

1.1.2聚羧酸減水劑

聚羧酸減水劑選用HPWR-R高性能緩凝型減水劑，其各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)如表1.2。

1.1.3 萘系減水劑

萘系減水劑選用FS-G高效減水劑，其各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)如表1.3。

表1.2 各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)

1.1.4 其它材料

水泥采用海螺P.O42.5；砂為中砂；水為飲用水；粉煤灰采用II級(jí)粉煤灰，礦渣粉為S95級(jí)礦渣粉。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)根據(jù)《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E30-2005），測(cè)試混凝土坍落度、觀察各盤(pán)混凝土和易性，測(cè)試7d、28d抗彎拉強(qiáng)度及7d、28d抗壓強(qiáng)度。

表1.3 各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 三種外加劑對(duì)混凝土抗彎拉強(qiáng)度的影響

為了對(duì)比單獨(dú)在混合料中摻抗折劑、摻聚羧酸減水劑、摻萘系減水劑三者對(duì)混凝土抗彎拉強(qiáng)度影響效果，試驗(yàn)中保持水膠比不變，在坍落度相近的情況下，只改變外加劑用量，其配合比見(jiàn)表 2.1。

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2.2。

表2.1 摻不同外加劑混凝土配合比

表2.2 摻不同外加劑混凝土試驗(yàn)結(jié)果

分析上表的試驗(yàn)結(jié)果可知：

（1）摻抗折劑的混凝土與摻減水劑的混凝土在坍落度相近的情況下，抗折劑的減水率比聚羧酸減水劑、萘系減水劑小。其7d抗彎拉強(qiáng)度和摻聚羧酸減水劑的抗彎拉強(qiáng)度基本接近，比摻萘系減水劑的7d抗彎拉強(qiáng)度高9%；28d抗彎拉強(qiáng)度比摻減水劑的抗彎拉強(qiáng)度都要高。

（2）摻抗折劑的混凝土無(wú)論是7d還是28d抗壓強(qiáng)度都要高于摻減水劑的混凝土?？拐蹌┡c減水劑相比，在水膠比相同、坍落度相近的情況下，能顯著提高路面混凝土的抗彎拉強(qiáng)度。

（3）摻減水劑的路面混凝土，坍落度經(jīng)時(shí)損失大，而摻抗折劑的路面混凝土，坍落度損失較小，即使坍落度減小的情況下，混凝土表面呈“松軟”狀，施工操控較為容易。由于路面混凝土本身設(shè)計(jì)坍落度較小，造成混凝土粘稠、干硬，翻拌困難。若摻減水劑的混凝土應(yīng)用到實(shí)際施工中，會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)施工操控，不易于混凝土的攤鋪和振搗成型，若要方便施工，必須提高混凝土的出機(jī)坍落度。由于減水劑對(duì)水較為敏感，增大水灰比，強(qiáng)度下降，影響路面質(zhì)量。

2.2 摻抗折劑與聚羧酸減水劑的對(duì)比試驗(yàn)

為了對(duì)比摻抗折劑與摻聚羧酸減水劑兩者的效果，保持各原材料用量不變，通過(guò)調(diào)整水膠比及外加劑用量，其配合比見(jiàn)表2.3。試驗(yàn)結(jié)果如表2.4。

表2.3 摻不同外加劑混凝土配合比

表2.4 摻不同外加劑混凝土試驗(yàn)結(jié)果

由表2.3、表2.4可以看出，摻抗折劑的混凝土與摻減水劑的混凝土在坍落度相近的情況下，抗折劑的減水率比聚羧酸減水劑小，摻抗折劑的混凝土水膠比較摻減水劑大得多，但是其7d抗壓強(qiáng)度比摻減水劑的抗壓強(qiáng)度小11%，28d抗壓強(qiáng)度比摻減水劑的抗壓強(qiáng)度小6%，28d抗折強(qiáng)度比摻減水劑的抗折強(qiáng)度小9%，說(shuō)明抗折劑對(duì)水膠比的敏感性較小，現(xiàn)場(chǎng)施工較摻聚羧酸減水劑容易控制。

混凝土抗折劑是一種溶解度較低的化學(xué)物質(zhì)，按一定比例摻到混凝土中，能與水泥和水共同作用，生成許多纖維狀的物質(zhì)（不摻抗折劑的基準(zhǔn)混凝土多為六方晶體板狀物），在微觀上改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高水泥石的抗彎拉強(qiáng)度和水泥石與骨料的界面粘接強(qiáng)度，從宏觀上提高混凝土的抗彎拉強(qiáng)度（彎拉強(qiáng)度），改善混凝土的脆性，提高混凝土的韌性。在高倍電鏡下觀測(cè)水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下：2.3摻抗折劑混凝土和摻減水劑混凝土影響彎拉強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)試驗(yàn)段進(jìn)一步驗(yàn)證兩種混凝土的性能，配合比均采用施工配合比，坍落度相近的情況下，現(xiàn)場(chǎng)取樣制作試件，測(cè)試28d抗彎拉強(qiáng)度，取芯測(cè)劈裂強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2.5。

圖3-1 基準(zhǔn)（3天）水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖3-2摻抗折劑（3天）水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖3-3 基準(zhǔn)（28天）水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖3-4 摻抗折劑（28天）水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)

表2.5 試驗(yàn)段對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)表2.5試驗(yàn)結(jié)果可知，在相同操作人員、相同施工工藝條件下，摻抗折劑的混凝土無(wú)論是28d抗彎拉強(qiáng)度還是劈裂強(qiáng)度都比摻減水劑的混凝土高很多。取芯發(fā)現(xiàn)，摻減水劑的混凝土芯樣中下部有大量氣泡，而摻抗折劑的混凝土芯樣非常密實(shí)，很少有氣泡。減水劑中的氣泡對(duì)路面混凝土的抗彎拉強(qiáng)大影響較大，尤其對(duì)劈裂強(qiáng)度影響更大。

圖3.5 摻減水劑的混凝土芯樣

圖3.6 摻抗折劑的混凝土芯樣

3 結(jié)論

（1）路面抗折劑的減水率比萘系減水劑、聚羧酸減水劑的減水率小，在水膠比相同、坍落度相近的情況下，路面抗折劑能提高路面混凝土的抗彎拉強(qiáng)度。

（2）摻抗折劑的路面混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失比摻減水劑的混凝土坍落度損失較小，對(duì)水膠比的敏感性較小，現(xiàn)場(chǎng)施工較摻聚羧酸減水劑容易控制。

（3）摻減水劑混凝土芯樣氣泡較摻抗折劑混凝土多，混凝土密實(shí)性較摻抗折劑混凝土差。

[1]減水劑對(duì)水泥混凝土的路用性能影響[J].程耀烜.建設(shè)科技.2017(17)

[2]混凝土抗折劑在路面混凝土中的應(yīng)用研究[J].袁敏.福建交通科技.2013[3]JTG E30-2005.公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S].2005