浅谈混凝土外加剂在工程中的推广与运用

摘要：近年来随着施工单位对使用外加剂优越性认识的提高，外加剂的使用正在大幅度地提高。目前，我国只有35％左右混凝土中使用外加剂，外加剂还处在一个迅速发展的阶段，可以说我国是世界上最大的外加剂潜在市场，对各种高质量、高性能、价格合理的外加剂将会有广阔的发展前景。我国混凝土外加剂蓬勃发展的同时，在外加剂的配制、生产、使用和市场方面还应认识到许多方面的不足， 要解决这些现状，有必要在外加剂生产和使用员中进一步普及混凝土外加剂的科学知识，以促进我国外加剂的研究与应用再上一个新台阶。

关键词：混凝土外加剂、减水剂(Water-reducing admixture)、引气剂((Air entraining admixture)、缓凝剂(Setretarder)、CT20 型系列混凝土、CT203聚合物水泥砂浆。

中图分类号：TV331文献标识码： A

1、概述

随着建筑技术的不断进步，对混凝土的要求也越来越高。20世纪20年代混凝土外加剂的出现,极大地丰富了混凝土的品种,为建筑技术带来了蓬勃的生机,加速了大跨、高层建筑的发展。

我国从20世纪70年代开始，混凝土外加剂的商品化进程才真正开始，当时主要是开始应用木钙减水剂、糖蜜减水剂和速凝剂等，但是近20年，产品的品种和质量水平都有了飞速的发展，多种外加剂等都得到了很好的开发应用。

2、工程概况

盐城市射阳河闸加固改造工程位于盐城市射阳县海通镇，距射阳河入海口约15km，是苏北里下河地区主要排水口门之一，具有挡潮、御卤、排涝和控制河网水位、蓄淡灌溉并结合平潮通航等作用。

原闸为大（Ⅱ）型2级水工建筑物，按百年一遇潮水位设计，千年一遇校核，设计流量3360m3/s，主体工程建筑物设计等级为2级。现闸加固改造工程设计流量仍为3360 m3/s，挡潮标准百年一遇设计，三百年一遇校核，7度地震烈度设防。

全闸共35孔，中间33孔为排水孔，两侧边孔为通航孔；每孔净宽10.0m，闸室总宽410.1m。闸顶上游侧设汽－10级，拖-60公路桥；下游侧设工作便桥；中间为工作桥。排水孔设弧形钢闸门，通航孔设上、下扉直升钢闸门，均采用卷扬式启闭机控制。两岸岸墙及上、下游翼墙均为钢筋混凝土空箱式结构。本文重点介绍CT20型新型多功能混凝土（砂浆）特种添加剂在此工程中的运用推广。

3、混凝土外加剂的基础常用品种作用机理及应用

3.1三种常用混凝土外加剂的作用机理

（1）减水剂(Water-reducing admixture)在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。减水剂是阴离子表面活性剂，它们在混凝土中所起的表面活性作用。

其作用机理为：水泥粒子对高效减水剂的吸附以及高效减水剂对水泥的分散作用，水泥加水转变成水泥浆后形成一种絮凝状结构。当减水剂分子被浆体中的水泥粒子吸附，即在其表面形成扩散双电层，成为一个个极性分子或分子团，憎水端吸附于水泥颗粒表面而亲水端朝向水溶液，形成单分子层或多分子层的吸附膜。这就降低了水的表面张力释放出絮凝体中被包裹的水分子。同时，出于表面活性剂的定向吸附，使水泥颗粒朝外一侧带有同种电荷，产生了相斥作用。其结果使水泥浆体形成一种不很稳定的悬浮状态；水泥颗粒表面的作用，减水剂的极性亲水端朝向水溶液，多以氢键形式与水分子缔合，再加上水分子之间的氢键缔合，构成了水泥微粒表面的一层水膜，阻止水泥颗粒间的直接接触，起到作用。

(2)引气剂((Air entraining admixture)在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。引气减水剂(Air entraining and water reducing admixture)兼有引气和减水功能的外加剂。

其作用机理是：由于它的表面活性，能定向吸附在水-气界面上，而且显著降低水的表面张力，使水溶液易形成众多的新的表面（即水在搅拌下易产生气泡）；同时，引气剂分子定向排列在气泡上，形成单分子吸附摸，使液膜坚固而不易破裂。在溶液中产生气泡后，由于大大扩展了两相的界面，使表面能也随之增加，而对任何一个体系来说都有一个自由能自动趋于最小才稳定的趋势。那么要产生稳定的气泡必须是气液界面的表面能尽可能低。

(3)缓凝剂(Setretarder)延长混凝土凝结时间的外加剂。缓凝减水剂((Setretarding and water-reducing admixture)兼有缓凝和减水功能的外加剂。

缓凝剂作用机理：硅酸盐水泥的早期水化历程分为四个阶段，即:初始反应期，水泥与水混合后立即发生水化反应， C3S生成水化硅酸钙并释放出Ca(OH)2; C3A矿物溶解于水，并迅速与己溶解的石膏反应析出钙矾石，附着在水泥粒子表面形成薄膜包裹层；休止期，由于初始反应期形成的薄膜包裹层阻碍了水泥与水进一步水化，水泥浆的可塑性基本上保持不变；凝结期，约在水泥加水混合后6-8h，水泥出现凝结现象。当水泥粒子表面的薄膜包裹层破裂时，则继续水化，从而出现了凝结期；硬化期，凝结期以后，进入硬化期，这时水泥的水化速度缓慢，但仍不断进行，水化物不断填充毛细孔，强度不断提高。

3.2常用混凝土外加剂的功能及适用范围（见下表1）

4、CT20 型系列混凝土多功能外加剂的功能及在具体工程中的推广运用

CT20型混凝土多功能添加剂是一种新型的混凝土（砂浆）特种外加剂，为水利部科技司坚定产品，1996年获水利部科技进步奖。其中CT201、CT202可使混凝土在水中不分散、自流平、自密实，能显著提高水下混凝土的力学强度和耐久性。用它进行水下施工，可省去围堰及防渗、排水设施，加快施工速度、降低工程造价并大幅度提高水下混凝土浇灌质量。CT203具有粘结强度高、补偿收缩和水下不分散作用，可广泛使用于混凝土结构薄层护面和涂料腻子裂缝、缺陷等修复。CT204具有粘结强度高、快凝、水下不分散等作用，可使用于水闸、桥梁等混凝土结构的快速补强和修复。上述材料在国内水利、交通、城建等工程中使用效果良好。

规格型号、主要功能及掺量：

4.1工程实例

盐城市射阳河闸加固改造工程混凝土裂缝处理、混凝土碳化处理均采用CT203聚合物水泥砂浆薄层护面。

砼裂缝处理具体工艺为：凿除钢筋锈蚀缝处砼保护层，成U型槽（缝两端各延长3cm），如棱角处钢筋在构件两侧面有裂缝，可将棱角处砼凿除，钢筋背后应有2~3cm间距，钢筋除锈，砼凿除面清理后，在钢筋表面涂一层环氧厚浆涂料，砼凿除面涂刷一遍环氧厚浆涂料基液，再用环氧砂浆修补平整，对缝宽大于0.2mm深层受力裂缝，则要求采用压力灌注环氧浆液进行补强。

砼碳化处理：主要采取环氧厚浆涂料封闭处理，首先由监理处提出处理技术要求，并通过旁站监理督促施工，具体要求为：①清除砼构件表面的浮灰、尘土、青苔、锈斑、油污，表面清污采用人工用钢丝刷自上而下，从左向右反复擦刷，人工清污后用压缩空气或高压水将表面清洗干净；②砼构件表面的蜂窝、麻面、凹塘、破损等部位，可凿除松动砼（蜂窝砼）、表面凿毛（根据破损情况适当扩大凿除范围，一般控制在5~10cm），表面清洗干净后，用砂浆修补。③严格计量，涂料分甲、乙胶，甲胶为主剂，乙胶为固化剂，要求涂料配制专人负责，一配一校，经常检验计量器具的准确性，甲乙胶称量比例应符合产品说明书的要求（7：1）。④搅拌均匀，甲乙胶混合后应充分搅匀，防止局部比例偏大或偏小。⑤少配勤用，控制一次配料量，应视涂刷面积、施工人数、气温等情况确定每次配料量，一次配料应在30~40min内用完。⑥涂料涂装前应用压缩空气清扫一遍涂刷面，并使基面保持干燥，涂装中不得任意用溶剂稀释，专人统计涂料用量，每日涂装结束后报监理处审核。每度涂装后间隔6~8h后方可涂刷下一度，且应以不粘手为限。涂装施工中应防止（避免）阳光直射，以免固化剂挥发影响涂层固化。涂装宜在10~25C气温下进行施工，且应选择晴天施工，如发现在涂料固化之前有雨则不得施工，预测涂料固化后至24h内会有雨则不宜施工。⑦人工涂刷第一度时应在基面上往返纵横涂刷，遇有缝隙、气孔、粗糙表面要旋转毛刷揉搓，往返多次，使涂料渗入表层气孔或微细裂缝内，要严防漏刷。每度涂料力求薄而均匀，以不流挂，不露底为准。涂层厚度要求满足设计250微米的要求。

4.1.1CT203聚合物水泥砂浆的具体性能及操作程序

CT203聚合物水泥砂浆砂浆具有粘结强度高、密实性好、补偿收缩、水下不分散等特点。用它对进行薄层护面防护(即碳化)处理，能达到抗裂、防渗、防蚀，耐久美观、焕燃如新的目的。现将施工操作规程介绍如下：

老混凝土结构表面打毛：防护整修表面应用铁錾打毛，打深0.5～1厘米，并将松软部分凿除，钢筋锈蚀处应凿至钢结构钢筋并除锈。裂缝处应凿成小槽。若表面较好，也可喷砂打毛，但病害处应人工凿毛。清洗：表面打毛后应用压力水彻底清洗，清除粉尘及松散、松动颗粒。局部修补：防护表面局部凿深处应先行补平，以便进行全面薄层护面。修补部位应事先洒水，使达到面干饱和状态。然后用硬毛刷刷一层CT203聚合物水泥净浆，立即压抹CT203聚合物水泥砂浆补平。若修补厚度较大可分次压砂浆，一次压抹厚度不超过2厘米，分次压抹间隔时间约4～8小时。（根据气温、湿度而定，手指压下无痕为准。）

4.1.2 CT203净浆及砂浆参考配合比及搅拌方法：（施工配合比应经实验确定）CT203净浆配合比=水泥：CT203甲（胶）：CT203乙（粉）=1：0.4～0.5：0.1。先称量水泥和CT203乙（粉）搅匀，然后加CT203甲（胶）再拌匀,净浆稠度约2厘米左右，可增减CT203甲（胶）调整稠度。CT203砂浆配合比=水泥：CT203甲（胶）：CT203乙（粉）：砂=1：0.4～0.5：0.1：1.8～2.0。先称量水泥和CT203乙（粉）拌匀，再加砂拌匀，然后加CT203甲（胶）拌匀。砂浆稠度约2厘米左右，可增减CT203甲（胶）调整稠度。

4.1.3砂浆护面部位应事先洒水，使达到面干饱和状态。然后用硬毛刷全面涂刷一层1～3毫米CT203净浆，务必涂刷均匀不露底。凹陷刷不到处可用硬毛刷垂直插捣。CT203净浆涂刷完成后,立即分二层压抹CT203砂浆。第一层砂浆厚度0.8～1.0厘米,第二层砂浆厚度0.6～0.8厘米，总厚度不超过厘米。两层砂浆压抹的间隔时间约4～8小时（视气温、湿度而定，以手指压下无印痕时为准）。砂浆压抹完成后0.5～1小时应进行表面压光。

4.1.4养护：护面砂浆表干后（约2小时）应立即用喷雾器喷雾养护（1～1.5小时喷一次），24小时后可洒水养护（7天内2小时洒一次，7天后酌减），直至14天结束。也可喷洒养护剂二遍代替喷雾、喷水养护。

4.1.5注意事项：大面积护面可分区、分段进行。护面部位边缘宜凿一道大于2厘米深齿槽，以加强结合。砂浆拌合要点：砂浆拌合量不应过多，宜在30～40分钟内用完。原材料应精确称量，人工拌和加胶前应先干拌四次，加胶后再湿拌四次，要求颜色一致、干稠一致。若机械拌和，宜用强制式搅拌机，也要先干拌后湿拌，拌和时间宜较普通砂浆增加2分钟。砂浆稠度以手握成团落下不分散为度。、砂浆压抹要点：一般自下而上用抹刀按一个方向用力压抹，不得来回反复压抹，要压紧、压实、压平。第一层砂浆可用木抹子拉平，再用抹刀压实。第二层砂浆要用抹刀压实抹光，过0.5～1小时后用抹刀收光1～2次。抹浆过程中若拌好砂浆变稠，可用铁锹反复翻拌使之变稀，必要时可增加水泥重3～5%的CT203甲（胶）调整稠度。

5、结束语

当前，建筑业的高速发展，也正在推动外加剂技术的发展。近年来随着施工单位对使用外加剂优越性认识的提高，外加剂的使用正在大幅度地提高。目前，我国只有35％左右混凝土中使用外加剂，外加剂还处在一个迅速发展的阶段，可以说我国是世界上最大的外加剂潜在市场，对各种高质量、高性能、价格合理的外加剂将会有广阔的发展前景。

我国混凝土外加剂蓬勃发展的同时，在外加剂的配制、生产、使用和市场方面还应认识到许多方面的不足， 要解决这些现状，有必要在外加剂生产和使用员中进一步普及混凝土外加剂的科学知识，以促进我国外加剂的研究与应用再上一个新台阶。

参考文献

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[3]张守杰,吕丽华,李继深.黑龙江水利科技.2002年第三期，2010.3