外加劑對砼抗裂性能的影響

關鍵詞：公路； 外加劑； 砼； 抗裂性 

加入外加劑是為了改善砼的性能，然而，由于外加劑使用不當而導致的砼路面及橋涵結構的質量事故屢有發生，嚴重影響了公路工程的建設質量。

1 　減水劑

高效減水劑宜用于日最低氣溫0℃以上施工的砼構件，適用于制備大流動性砼、高強砼、高彎拉強度砼、高性能砼及蒸養砼構件。對于公路橋梁等預應力砼結構或構件而言，其設計強度和等級較高，幾乎沒有不采用減水劑的。減水劑分普通減水劑、高效減水劑和復合減水劑3類，普通減水劑有木質素磺酸鹽類和糖蜜類兩類；高效減水劑有多環芳香族磺酸鹽類、水溶性樹脂磺酸鹽類、脂肪族類和其它如改性木質素磺酸鈣、改性丹寧、改性橡膠幾類;復合減水劑由普通減水劑和高效減水劑復配而成。

由于普通減水劑的化合物均為不耐高溫的有機物，在蒸養高溫的條件下會分解焦化或分解失效，對強度、耐久性等性能產生不利影響，因此普通減水劑不能用于蒸養砼構件，可用于日最低氣溫5℃以上施工的砼構件。高效減水劑使用得很普遍，由于砼構件放張后應力集中最大的梁端會產生開裂現象，因此，無論采用先張法、后張法或預應力與非預應力的組合結構，其張拉、放張和孔道灌漿技術等施工細節都應處理好；后張法的孔道漿體灌不滿或不密實是目前造成預應力結構返工和浪費的最多最大的原因。摻高效減水劑的公路工程預應力鋼筋砼結構或構件張拉或放張時，其工藝必須通過試驗來確定。

2 　引氣劑

引氣劑分為4類: ①松香樹脂類(0.03‰～0.15‰)，包括松香熱聚物、文松樹脂、松脂。②皂類烷基和烷基芳烴磺酸鹽類(0.05‰～0.2‰) ，包括十二烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基苯酚。③聚氧乙烯醚脂肪醇磺酸鹽類(0.05‰～0.2‰)，包括脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉。皂甙類(1.0‰～2.5‰)，包括皂角素、三萜皂甙。④其它(2.0‰～4.0‰)，包括甜菜堿、蛋白質鹽、石油磺酸鹽。

加入引氣劑對砼有兩個作用:從成分方面有增加收縮的作用；另一方面可以減少含水量，又有減少收縮的作用。使用引氣劑可以有效地提高砼的彎拉強度及抗拉強度，減少干縮和溫度收縮變形量，改善結構抗裂性，同時提高砼的抗滲性。因此，對于嚴寒和寒冷地區處在淡水和地下水凍土區內的砼結構有高抗凍性要求，同時海水、海風環境(離海岸線10km范圍內)、鹽堿水水位變動區、冬季需灑除冰鹽的寒冷地區的砼結構有高抗鹽凍性的要求，應在砼中摻用引氣型復合高效減水劑。其摻量應根據砼的含氣量要求，通過試驗確定，引氣劑的摻量通過攪拌機口含氣量檢測結果反向進行控制。含氣量及其允許誤差應滿足表1規定。對60d以上齡期方遭遇冰凍或鹽凍的，在摻引氣型(高效)減水劑的同時，宜加入符合要求的粉煤灰、硅灰、磨細礦渣和膨脹劑，可提高砼的密實度和抗滲性。 

3 　緩凝劑

熱天施工、連續澆注、泵送等特殊機械工藝下的施工中必須使用緩凝型外加劑。緩凝劑一般分5類: ①糖類緩凝劑，如葡萄糖、糖蜜、蔗糖、糖鈣、糖鈉、糖鎂等。②羥基羧酸類高溫緩凝劑，如酒石酸、檸檬酸、乳酸、酒石酸鉀鈉、水楊酸、醋酸等。③ 無機鹽類高溫緩凝劑，如硼酸鹽、磷酸鹽、氟硅酸鹽、亞硫酸鈉、硫酸亞鐵、鋅鹽等。④ 木質素磺酸鹽類緩凝減水劑，如木質素磺酸鈣、木質素磺酸鈉、木質素磺酸鎂等。⑤其它，如多元醇、胺鹽及其衍生物、纖維素、纖維素醚等緩凝劑。

緩凝劑、高溫緩凝劑、緩凝減水劑、緩凝(引氣)高效減水劑適用于公路砼工程在炎熱氣候條件下，需較長時間或較長距離運輸時，減少和控制坍落度損失；可用于大體積砼中緩解水化熱、減少施工縫和連續澆筑避免出現冷縫的砼結構、大跨度砼橋梁構件；也可用于流態(免振)砼、泵送砼、預拌商品砼、預填骨料砼、滑模砼及其它需要延緩凝結時間的砼。但單加緩凝劑一般來說會使收縮裂縫加重，有時還會誘發收縮開裂。摻緩凝減水劑的砼構件必須保證靜停一段時間，使砼形成一定的結構強度后才可蒸養，否則，蒸養后的砼很容易產生微裂縫、表面疏松、起鼓、腫脹等，摻高效減水劑的砼可用蒸養養護。對于公路工程砼而言，使用溫度不大于100℃的常壓養護已足夠。摻緩凝型外加劑的砼保持在塑性的時間較長，表面水蒸發時間較長，當氣候炎熱及風力較大時，容易失水形成收縮裂縫，因此應在觸干或變色時立即噴霧或噴灑養生劑保濕養生，并在終凝以后立即開始澆水養生。

4 　早強劑

早強劑分4 類： ①強電解質無機鹽類，包括各種硫酸鹽及硫酸復鹽、硝酸鹽及亞硝酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽、氯鹽等；②水溶性有機物，如三乙醇胺、甲酸鹽、乙酸鹽、丙酸鹽等；③其它，如有機化合物、無機鹽復合物等；④采用上述各類早強劑與普通減水劑、高效減水劑復配制得的早強減水劑和早強高效減水劑。

早強劑、早強減水劑和早強高效減水劑(通稱為早強型外加劑)主要用于公路工程常溫施工時有快通早強要求的砼、低溫施工的砼、鋼筋砼結構、加快生產效率和模板周轉的蒸養砼構件、需要提前張拉和放張的預應力砼結構和構件。早強型減水劑是利用其發熱特點促進早強，但加入早強型減水劑后，顯著增加收縮，容易引起裂縫，特別容易引起沿鋼筋長度方向的縱向裂縫，水蒸汽侵入后，鋼筋銹蝕膨脹使砼進一步開裂。因此，氯鹽類早強型減水劑不得用于下列公路工程砼結構: 預應力鋼筋砼結構和構件；相對濕度大于80%環境中使用的露天、水淋、水沖刷、水位變動區及暴露在海水中、處于海風環境范圍的鋼筋砼結構和構件；大體積和薄壁鋼筋砼結構和構件；直接接觸酸、堿或其它腐蝕性介質的砼和鋼筋砼結構；有裝飾要求的彩色砼或有金屬裝飾表面的砼結構；橋梁上部主梁鋼筋砼結構，承受中、重、超重動載橋梁下部鋼筋砼結構；集料有堿活性的公路砼結構。含有強電解質無機鹽類的早強型減水劑不得用于下列公路工程砼結構中: 有照明和排風設施的隧道鋼筋砼襯砌；埋置照明線路的橋梁鋼筋砼結構;使用直流電源的結構以及距離直流電源1m以內的鋼筋砼結構；有鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸部位的結構，以及有外露鋼筋預埋鐵件而無防護措施的結構；海水、鹵水及地下水含有酸、堿腐蝕介質中的橋墩鋼筋砼結構。含乙醇胺類的早強劑型減水劑不宜用于蒸汽養生或干熱養生的砼構件。

5 　粉煤灰

近代砼中摻粉煤灰的應用研究獲得很大的發展。由于可提高工作性，降低水化熱，應當盡可能利用，特別是對于大體積砼和泵送砼更為必要。但同時應當注意摻粉煤灰的砼早期強度和早期極限抗拉強度有少量降低，后期強度不受影響。因此對早期抗裂要求較高的砼工程，粉煤灰的摻量應控制在較小的范圍內，使其對收縮沒有影響。

6 　結束語

通過對幾種常用外加劑的品種、施工應用技術及其對砼裂縫的影響和應注意問題的介紹，希望工程技術人員在施工過程中能依據外加劑的使用技術要求選用外加劑，盡量避免由于外加劑的使用失誤而給公路工程帶來損失，以提高砼質量。

參考文獻：

[1] 傅溫. 新型混凝土外加劑與建筑防水材料[M] . 北京:中國建材工業出版社，1993.