浅析外加剂对人防混凝土性能的影响

摘要：在人防混凝土工程中，混凝土性能优异是确保工程质量的前提。混凝土外加剂用量虽少，但对混凝土性能影响较大。结合外加剂在人防混凝土工程应用中的实例，通过试验，研究外加剂对混凝土的和易性、含气量、坍落度损失、凝结时间、泌水率、水化热等性能的影响，同时研究外加剂对改善人防混凝土孔结构以及对混凝土的抗渗、抗冻等耐久性的影响。结果表明，外加剂能有效地改善混凝土的施工性能，改善人防混凝土的孔结构，提高混凝土的抗渗、抗冻性能。

关健词：混凝土外加剂；和易性；水化热；混凝土孔结构；抗渗性；抗冻性

中图分类号:TU5281042 文献标识码:B 文章编号:1000 - 4637(2004) 03 - 21 - 03

0 前言

人防混凝土应用外加剂的历史较早。20世纪50年代，为了防止地下室渗水，就曾多次使用过外加剂。70年代末80年代初，随着“双掺”技术的推广应用，混凝土外加剂在人防混凝土工程中的应用价值越来越高。可以说，混凝土外加剂已成为人防混凝土工程中必不可少的重要组分。

长期以来，人们注重混凝土的强度，而对混凝土的耐久性重视不够。事实上，混凝土耐久性优劣直接影响到人防工程的寿命，而外加剂的特点在于:①可有效地改善混凝土的和易性、水化热等一些施工性能；②可有效地改善人防混凝土的内部结构，使宏观大孔明显减少，少害和无害的细孔结构比例增大；③可有效地提高人防混凝土的抗渗、抗冻等耐久性能。本文结合人防工程实例，通过实验研究了外加剂对人防混凝土工程的影响。

1 试验简介

1.1 工程概况

某人防地下商场位于市区中心地带，建筑面积4000m²，地下3层，混凝土设计强度等级C30、C40，抗渗等级P8， 混凝土浇筑量为9000m³，施工现场场地狭小，施工环境恶劣，施工难度大，施工中混凝土均采用泵送。

1.2 原材料

(1) 在满足强度要求的基础上，水泥重点控制发热量与碱含量指标，本工程经试验确定采用强度等级为42.5级的中热水泥，其碱含量为0.45%。

(2) 考虑混凝土可泵性，采用粒径为10mm～20mm连续级配的石子，含泥量小于1%。

(3) 选用细度模数为2.7的中砂，含泥量小于2.2%。

(4) 粉煤灰选用电厂Ⅰ级灰。

(5) 掺JM-Ⅱ外加剂和DH9型引气剂。

1.3 试验用配合比

试验用的配合比见表1。

2 外加剂对人防混凝土施工性能影响试验

掺量对混凝土用水量、和易性以及强度的影响，试验结果见表2。由表2可见，混凝土用水量随外加剂掺量的增大而降低，当掺量大于0.8%后，用水量降低的幅度趋于减小，减水量最高可达31.1%；外加剂掺量小于1.0%时，混凝土有较好的和易性，掺量大于1.0%时，混凝土拌合物出现板结现象，当掺量达到1.6%时，混凝土7d强度较低，28d、90d强度也偏低，说明低胶材用量混凝土，外加剂掺量不宜过大。

2.2 混凝土含气量、坍落度损失试验

混凝土含气量、坍落度试验结果见表3。各组试验混凝土含气量和坍落度经时损失较小；混凝土经静放1h后含气量仍在3.6%～4.2%之间， 说明混凝土的保气性能良好，保证了混凝土的抗冻耐久性；同时混凝土经静放1.5h后，坍落度仍保持在13cm左右，可以保证混凝土的正常施工。

2.3 混凝土凝结时间、泌水率试验

混凝土凝结时间、泌水率试验见表4，泵送混凝土需加入缓凝剂以延缓混凝土的凝结时间，但如缓凝的时间太短，则不能满足施工要求，如时间过长又会影响强度和施工进度。从表4可知，各种混凝土的初凝在13h～15h之间，终凝在15h～19h之间。表明已有充足的时间来完成混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实和抹面等施工工序；初、终凝时间差也较短，满足工程养护的要求。各组试验的泌水率也相当低，这为泵送混凝土的正常施工提供了可靠的保证。

2.4 外加剂对水泥水化热的影响

外加剂对水泥水化热影响试验结果见表5。由试验结果可知，所选外加剂可显著降低水泥的早期水化热值，推迟水化放热最高峰出现的时间，有利于降低混凝土的早期升温，掺JM-Ⅱ的水泥1d、2d、3d 龄期的水化热分别只有基准水泥的27.4%， 59.3%和68.4%，7d水化热比基准水泥低28%。

3 外加剂对人防混凝土孔结构的改善试验研究

根据布特等人的研究结果， 我们可以把水泥石中的孔按大小分为四级，一是凝胶孔(孔径<10nm)，二是过渡孔(孔径为10nm～100nm)，三是毛细孔(孔径为100nm～1000nm)，四是大孔(孔径>1000nm)。凝胶孔可认为是水泥水化产物的一部分，对混凝土的强度无害；过渡孔是介于凝胶孔和毛细孔之间的孔，对混凝土的强度有少量的危害； 毛细孔是存在于部分水化水泥颗粒之间为水所填充的空间水份蒸发后残留下来的，毛细孔是能产生毛细作用的孔，是一种有害孔；大孔对混凝土强度及其耐久性影响最大，可称之为多害孔。由此可见，我们应尽可能地减少混凝土中有害的毛细孔和大孔。外加剂对人防混凝土孔结构的改善试验结果列于表6。由试验结果可知，在混凝土中掺入0.6%左右的外加剂，混凝土的总孔隙率降低，大于100nm的有害孔明显减少，大于1000nm的大孔成倍减少，小于100nm的少害孔和无害孔相对增多。

4 混凝土抗渗、抗冻性能研究

针对外加剂的性能以及该人防地下室的设计要求———地下室有压力水存在，因此，选用水灰比较大的混凝土配合比进行抗冻、抗渗试验，试验结果如表7。由表可见， 相同水灰比时， 随着粉煤灰掺量的增加， 混凝土试件的质量损失相应增多，相对动弹模随之减小，但混凝土抗冻等级均可达F150，抗渗等级也超过P8。因此， 0.6%掺量外加剂的人防混凝土配合比设计完全满足该人防地下室对耐久性的要求。

5 结语

(1)外加剂能使人防混凝土有较好的和易性，能明显提高早期强度。

(2) 外加剂能降低早期水化热，使水化更加有序，水化形成的结构更加密实。

(3) 外加剂能改善人防混凝土的孔结构。

(4) 外加剂能显著提高混凝土的抗冻、抗渗等耐久性能。

参考文献

[1] 尢启俊.外加剂在高性能混凝土中的应用.新型建筑材料，1999(6)

[2] 伏文勇.三峡工程二阶段混凝土外加剂技术性能及应用.港工技术，2000(4)

[3] 陈建奎.混凝土外加剂的原理与应用1 北京:中国计划出版社。1997

[4] 杨成球.混凝土掺超量外加剂的试验研究.水电站设计， 1998(3)

(1.淮海工学院，连云港，222001；2.江苏省建筑科学研究院，南京210000； 3.无锡中证会计师事务所有限公司，214031)

作者简介：许建荣(1972)，男，在读硕士研究生。

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