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。混凝土外加劑用量雖少，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(shí)例，通過試驗(yàn)，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(shí)間、泌水率、水化熱等性能的影響，同時(shí)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。
0 前言
人防混凝土應(yīng)用外加劑的歷史較早。20世紀(jì)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(jià)值越來越高。可以說，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(qiáng)度，而對混凝土的耐久性重視不夠。事實(shí)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(diǎn)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(xì)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(shí)例，通過實(shí)驗(yàn)研究了外加劑對人防混凝土工程的影響。
1 試驗(yàn)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(jì)強(qiáng)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(qiáng)度要求的基礎(chǔ)上，水泥重點(diǎn)控制發(fā)熱量與堿含量指標(biāo)，本工程經(jīng)試驗(yàn)確定采用強(qiáng)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(xì)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(yàn)用配合比
試驗(yàn)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(yàn)
摻量對混凝土用水量、和易性以及強(qiáng)度的影響，試驗(yàn)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(dāng)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(dá)31.1%；外加劑摻量小于1.0%時(shí)，混凝土有較好的和易性，摻量大于1.0%時(shí)，混凝土拌合物出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象，當(dāng)摻量達(dá)到1.6%時(shí)，混凝土7d強(qiáng)度較低，28d、90d強(qiáng)度也偏低，說明低膠材用量混凝土，外加劑摻量不宜過大。
2.1 混凝土含氣量、坍落度損失試驗(yàn)
混凝土含氣量、坍落度試驗(yàn)結(jié)果見表3。各組試驗(yàn)混凝土含氣量和坍落度經(jīng)時(shí)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(shí)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。
2.2 混凝土凝結(jié)時(shí)間、泌水率試驗(yàn)
混凝土凝結(jié)時(shí)間、泌水率試驗(yàn)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(shí)間，但如緩凝的時(shí)間太短，則不能滿足施工要求，如時(shí)間過長又會影響強(qiáng)度和施工進(jìn)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(shí)間來完成混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆灌、振實(shí)和抹面等施工工序；初、終凝時(shí)間差也較短，滿足工程養(yǎng)護(hù)的要求。各組試驗(yàn)的泌水率也相當(dāng)?shù)?/FONT>，這為泵送混凝土的正常施工提供了可靠的保證。
2.3 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(yàn)結(jié)果見表5。由試驗(yàn)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(shí)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(zhǔn)水泥的27.4%， 59.3%和68.4%，7d水化熱比基準(zhǔn)水泥低28%。
3 外加劑對人防混凝土孔結(jié)構(gòu)的改善試驗(yàn)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(xì)孔(孔徑為100nm～1000nm)，四是大孔(孔徑>1000nm)。凝膠孔可認(rèn)為是水泥水化產(chǎn)物的一部分，對混凝土的強(qiáng)度無害；過渡孔是介于凝膠孔和毛細(xì)孔之間的孔，對混凝土的強(qiáng)度有少量的危害； 毛細(xì)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(xì)孔是能產(chǎn)生毛細(xì)作用的孔，是一種有害孔；大孔對混凝土強(qiáng)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(xì)孔和大孔。外加劑對人防混凝土孔結(jié)構(gòu)的改善試驗(yàn)結(jié)果列于表6。由試驗(yàn)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(jì)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(jìn)行抗凍、抗?jié)B試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表7。由表可見， 相同水灰比時(shí)， 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(dá)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(jì)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(qiáng)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(shí)。
(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。
