淺析外加劑對人防混凝土性能的影響

摘要：在人防混凝土工程中，混凝土性能優(yōu)異是確保工程質(zhì)量的前提?；炷镣饧觿┯昧侩m少，但對混凝土性能影響較大。結(jié)合外加劑在人防混凝土工程應(yīng)用中的實例，通過試驗，研究外加劑對混凝土的和易性、含氣量、坍落度損失、凝結(jié)時間、泌水率、水化熱等性能的影響，同時研究外加劑對改善人防混凝土孔結(jié)構(gòu)以及對混凝土的抗?jié)B、抗凍等耐久性的影響。結(jié)果表明，外加劑能有效地改善混凝土的施工性能，改善人防混凝土的孔結(jié)構(gòu)，提高混凝土的抗?jié)B、抗凍性能。

關(guān)健詞：混凝土外加劑；和易性；水化熱；混凝土孔結(jié)構(gòu)；抗?jié)B性；抗凍性

中圖分類號:TU5281042 文獻標識碼:B 文章編號:1000 - 4637(2004) 03 - 21 - 03

0 前言

人防混凝土應(yīng)用外加劑的歷史較早。20世紀50年代，為了防止地下室滲水，就曾多次使用過外加劑。70年代末80年代初，隨著“雙摻”技術(shù)的推廣應(yīng)用，混凝土外加劑在人防混凝土工程中的應(yīng)用價值越來越高?？梢哉f，混凝土外加劑已成為人防混凝土工程中必不可少的重要組分。

長期以來，人們注重混凝土的強度，而對混凝土的耐久性重視不夠。事實上，混凝土耐久性優(yōu)劣直接影響到人防工程的壽命，而外加劑的特點在于:①可有效地改善混凝土的和易性、水化熱等一些施工性能；②可有效地改善人防混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使宏觀大孔明顯減少，少害和無害的細孔結(jié)構(gòu)比例增大；③可有效地提高人防混凝土的抗?jié)B、抗凍等耐久性能。本文結(jié)合人防工程實例，通過實驗研究了外加劑對人防混凝土工程的影響。

1 試驗簡介

1.1 工程概況

某人防地下商場位于市區(qū)中心地帶，建筑面積4000m²，地下3層，混凝土設(shè)計強度等級C30、C40，抗?jié)B等級P8， 混凝土澆筑量為9000m³，施工現(xiàn)場場地狹小，施工環(huán)境惡劣，施工難度大，施工中混凝土均采用泵送。

1.2 原材料

(1) 在滿足強度要求的基礎(chǔ)上，水泥重點控制發(fā)熱量與堿含量指標，本工程經(jīng)試驗確定采用強度等級為42.5級的中熱水泥，其堿含量為0.45%。

(2) 考慮混凝土可泵性，采用粒徑為10mm～20mm連續(xù)級配的石子，含泥量小于1%。

(3) 選用細度模數(shù)為2.7的中砂，含泥量小于2.2%。

(4) 粉煤灰選用電廠Ⅰ級灰。

(5) 摻JM-Ⅱ外加劑和DH9型引氣劑。

1.3 試驗用配合比

試驗用的配合比見表1。

2 外加劑對人防混凝土施工性能影響試驗

摻量對混凝土用水量、和易性以及強度的影響，試驗結(jié)果見表2。由表2可見，混凝土用水量隨外加劑摻量的增大而降低，當摻量大于0.8%后，用水量降低的幅度趨于減小，減水量最高可達31.1%；外加劑摻量小于1.0%時，混凝土有較好的和易性，摻量大于1.0%時，混凝土拌合物出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象，當摻量達到1.6%時，混凝土7d強度較低，28d、90d強度也偏低，說明低膠材用量混凝土，外加劑摻量不宜過大。

2.2 混凝土含氣量、坍落度損失試驗

混凝土含氣量、坍落度試驗結(jié)果見表3。各組試驗混凝土含氣量和坍落度經(jīng)時損失較小；混凝土經(jīng)靜放1h后含氣量仍在3.6%～4.2%之間， 說明混凝土的保氣性能良好，保證了混凝土的抗凍耐久性；同時混凝土經(jīng)靜放1.5h后，坍落度仍保持在13cm左右，可以保證混凝土的正常施工。

2.3 混凝土凝結(jié)時間、泌水率試驗

混凝土凝結(jié)時間、泌水率試驗見表4，泵送混凝土需加入緩凝劑以延緩混凝土的凝結(jié)時間，但如緩凝的時間太短，則不能滿足施工要求，如時間過長又會影響強度和施工進度。從表4可知，各種混凝土的初凝在13h～15h之間，終凝在15h～19h之間。表明已有充足的時間來完成混凝土的攪拌、運輸、澆灌、振實和抹面等施工工序；初、終凝時間差也較短，滿足工程養(yǎng)護的要求。各組試驗的泌水率也相當?shù)?/SPAN>，這為泵送混凝土的正常施工提供了可靠的保證。

2.4 外加劑對水泥水化熱的影響

外加劑對水泥水化熱影響試驗結(jié)果見表5。由試驗結(jié)果可知，所選外加劑可顯著降低水泥的早期水化熱值，推遲水化放熱最高峰出現(xiàn)的時間，有利于降低混凝土的早期升溫，摻JM-Ⅱ的水泥1d、2d、3d 齡期的水化熱分別只有基準水泥的27.4%， 59.3%和68.4%，7d水化熱比基準水泥低28%。

3 外加劑對人防混凝土孔結(jié)構(gòu)的改善試驗研究

根據(jù)布特等人的研究結(jié)果， 我們可以把水泥石中的孔按大小分為四級，一是凝膠孔(孔徑<10nm)，二是過渡孔(孔徑為10nm～100nm)，三是毛細孔(孔徑為100nm～1000nm)，四是大孔(孔徑>1000nm)。凝膠孔可認為是水泥水化產(chǎn)物的一部分，對混凝土的強度無害；過渡孔是介于凝膠孔和毛細孔之間的孔，對混凝土的強度有少量的危害； 毛細孔是存在于部分水化水泥顆粒之間為水所填充的空間水份蒸發(fā)后殘留下來的，毛細孔是能產(chǎn)生毛細作用的孔，是一種有害孔；大孔對混凝土強度及其耐久性影響最大，可稱之為多害孔。由此可見，我們應(yīng)盡可能地減少混凝土中有害的毛細孔和大孔。外加劑對人防混凝土孔結(jié)構(gòu)的改善試驗結(jié)果列于表6。由試驗結(jié)果可知，在混凝土中摻入0.6%左右的外加劑，混凝土的總孔隙率降低，大于100nm的有害孔明顯減少，大于1000nm的大孔成倍減少，小于100nm的少害孔和無害孔相對增多。

4 混凝土抗?jié)B、抗凍性能研究

針對外加劑的性能以及該人防地下室的設(shè)計要求———地下室有壓力水存在，因此，選用水灰比較大的混凝土配合比進行抗凍、抗?jié)B試驗，試驗結(jié)果如表7。由表可見， 相同水灰比時， 隨著粉煤灰摻量的增加， 混凝土試件的質(zhì)量損失相應(yīng)增多，相對動彈模隨之減小，但混凝土抗凍等級均可達F150，抗?jié)B等級也超過P8。因此， 0.6%摻量外加劑的人防混凝土配合比設(shè)計完全滿足該人防地下室對耐久性的要求。

5 結(jié)語

(1)外加劑能使人防混凝土有較好的和易性，能明顯提高早期強度。

(2) 外加劑能降低早期水化熱，使水化更加有序，水化形成的結(jié)構(gòu)更加密實。

(3) 外加劑能改善人防混凝土的孔結(jié)構(gòu)。

(4) 外加劑能顯著提高混凝土的抗凍、抗?jié)B等耐久性能。

參考文獻

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