外加剂对砼抗裂性能的影响

关键词：公路； 外加剂； 砼； 抗裂性 

加入外加剂是为了改善砼的性能，然而，由于外加剂使用不当而导致的砼路面及桥涵结构的质量事故屡有发生，严重影响了公路工程的建设质量。

1 　减水剂

高效减水剂宜用于日最低气温0℃以上施工的砼构件，适用于制备大流动性砼、高强砼、高弯拉强度砼、高性能砼及蒸养砼构件。对于公路桥梁等预应力砼结构或构件而言，其设计强度和等级较高，几乎没有不采用减水剂的。减水剂分普通减水剂、高效减水剂和复合减水剂3类，普通减水剂有木质素磺酸盐类和糖蜜类两类；高效减水剂有多环芳香族磺酸盐类、水溶性树脂磺酸盐类、脂肪族类和其它如改性木质素磺酸钙、改性丹宁、改性橡胶几类;复合减水剂由普通减水剂和高效减水剂复配而成。

由于普通减水剂的化合物均为不耐高温的有机物，在蒸养高温的条件下会分解焦化或分解失效，对强度、耐久性等性能产生不利影响，因此普通减水剂不能用于蒸养砼构件，可用于日最低气温5℃以上施工的砼构件。高效减水剂使用得很普遍，由于砼构件放张后应力集中最大的梁端会产生开裂现象，因此，无论采用先张法、后张法或预应力与非预应力的组合结构，其张拉、放张和孔道灌浆技术等施工细节都应处理好；后张法的孔道浆体灌不满或不密实是目前造成预应力结构返工和浪费的最多最大的原因。掺高效减水剂的公路工程预应力钢筋砼结构或构件张拉或放张时，其工艺必须通过试验来确定。

2 　引气剂

引气剂分为4类: ①松香树脂类(0.03‰～0.15‰)，包括松香热聚物、文松树脂、松脂。②皂类烷基和烷基芳烃磺酸盐类(0.05‰～0.2‰) ，包括十二烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基苯酚。③聚氧乙烯醚脂肪醇磺酸盐类(0.05‰～0.2‰)，包括脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠。皂甙类(1.0‰～2.5‰)，包括皂角素、三萜皂甙。④其它(2.0‰～4.0‰)，包括甜菜碱、蛋白质盐、石油磺酸盐。

加入引气剂对砼有两个作用:从成分方面有增加收缩的作用；另一方面可以减少含水量，又有减少收缩的作用。使用引气剂可以有效地提高砼的弯拉强度及抗拉强度，减少干缩和温度收缩变形量，改善结构抗裂性，同时提高砼的抗渗性。因此，对于严寒和寒冷地区处在淡水和地下水冻土区内的砼结构有高抗冻性要求，同时海水、海风环境(离海岸线10km范围内)、盐碱水水位变动区、冬季需洒除冰盐的寒冷地区的砼结构有高抗盐冻性的要求，应在砼中掺用引气型复合高效减水剂。其掺量应根据砼的含气量要求，通过试验确定，引气剂的掺量通过搅拌机口含气量检测结果反向进行控制。含气量及其允许误差应满足表1规定。对60d以上龄期方遭遇冰冻或盐冻的，在掺引气型(高效)减水剂的同时，宜加入符合要求的粉煤灰、硅灰、磨细矿渣和膨胀剂，可提高砼的密实度和抗渗性。 

3 　缓凝剂

热天施工、连续浇注、泵送等特殊机械工艺下的施工中必须使用缓凝型外加剂。缓凝剂一般分5类: ①糖类缓凝剂，如葡萄糖、糖蜜、蔗糖、糖钙、糖钠、糖镁等。②羟基羧酸类高温缓凝剂，如酒石酸、柠檬酸、乳酸、酒石酸钾钠、水杨酸、醋酸等。③ 无机盐类高温缓凝剂，如硼酸盐、磷酸盐、氟硅酸盐、亚硫酸钠、硫酸亚铁、锌盐等。④ 木质素磺酸盐类缓凝减水剂，如木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁等。⑤其它，如多元醇、胺盐及其衍生物、纤维素、纤维素醚等缓凝剂。

缓凝剂、高温缓凝剂、缓凝减水剂、缓凝(引气)高效减水剂适用于公路砼工程在炎热气候条件下，需较长时间或较长距离运输时，减少和控制坍落度损失；可用于大体积砼中缓解水化热、减少施工缝和连续浇筑避免出现冷缝的砼结构、大跨度砼桥梁构件；也可用于流态(免振)砼、泵送砼、预拌商品砼、预填骨料砼、滑模砼及其它需要延缓凝结时间的砼。但单加缓凝剂一般来说会使收缩裂缝加重，有时还会诱发收缩开裂。掺缓凝减水剂的砼构件必须保证静停一段时间，使砼形成一定的结构强度后才可蒸养，否则，蒸养后的砼很容易产生微裂缝、表面疏松、起鼓、肿胀等，掺高效减水剂的砼可用蒸养养护。对于公路工程砼而言，使用温度不大于100℃的常压养护已足够。掺缓凝型外加剂的砼保持在塑性的时间较长，表面水蒸发时间较长，当气候炎热及风力较大时，容易失水形成收缩裂缝，因此应在触干或变色时立即喷雾或喷洒养生剂保湿养生，并在终凝以后立即开始浇水养生。

4 　早强剂

早强剂分4 类： ①强电解质无机盐类，包括各种硫酸盐及硫酸复盐、硝酸盐及亚硝酸盐、碳酸盐、硅酸盐、氯盐等；②水溶性有机物，如三乙醇胺、甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐等；③其它，如有机化合物、无机盐复合物等；④采用上述各类早强剂与普通减水剂、高效减水剂复配制得的早强减水剂和早强高效减水剂。

早强剂、早强减水剂和早强高效减水剂(通称为早强型外加剂)主要用于公路工程常温施工时有快通早强要求的砼、低温施工的砼、钢筋砼结构、加快生产效率和模板周转的蒸养砼构件、需要提前张拉和放张的预应力砼结构和构件。早强型减水剂是利用其发热特点促进早强，但加入早强型减水剂后，显著增加收缩，容易引起裂缝，特别容易引起沿钢筋长度方向的纵向裂缝，水蒸汽侵入后，钢筋锈蚀膨胀使砼进一步开裂。因此，氯盐类早强型减水剂不得用于下列公路工程砼结构: 预应力钢筋砼结构和构件；相对湿度大于80%环境中使用的露天、水淋、水冲刷、水位变动区及暴露在海水中、处于海风环境范围的钢筋砼结构和构件；大体积和薄壁钢筋砼结构和构件；直接接触酸、碱或其它腐蚀性介质的砼和钢筋砼结构；有装饰要求的彩色砼或有金属装饰表面的砼结构；桥梁上部主梁钢筋砼结构，承受中、重、超重动载桥梁下部钢筋砼结构；集料有碱活性的公路砼结构。含有强电解质无机盐类的早强型减水剂不得用于下列公路工程砼结构中: 有照明和排风设施的隧道钢筋砼衬砌；埋置照明线路的桥梁钢筋砼结构;使用直流电源的结构以及距离直流电源1m以内的钢筋砼结构；有镀锌钢材或铝铁相接触部位的结构，以及有外露钢筋预埋铁件而无防护措施的结构；海水、卤水及地下水含有酸、碱腐蚀介质中的桥墩钢筋砼结构。含乙醇胺类的早强剂型减水剂不宜用于蒸汽养生或干热养生的砼构件。

5 　粉煤灰

近代砼中掺粉煤灰的应用研究获得很大的发展。由于可提高工作性，降低水化热，应当尽可能利用，特别是对于大体积砼和泵送砼更为必要。但同时应当注意掺粉煤灰的砼早期强度和早期极限抗拉强度有少量降低，后期强度不受影响。因此对早期抗裂要求较高的砼工程，粉煤灰的掺量应控制在较小的范围内，使其对收缩没有影响。

6 　结束语

通过对几种常用外加剂的品种、施工应用技术及其对砼裂缝的影响和应注意问题的介绍，希望工程技术人员在施工过程中能依据外加剂的使用技术要求选用外加剂，尽量避免由于外加剂的使用失误而给公路工程带来损失，以提高砼质量。

参考文献：

[1] 傅温. 新型混凝土外加剂与建筑防水材料[M] . 北京:中国建材工业出版社，1993.