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第29章 外加剂和掺合料

随着混凝土技术的发展,外加剂和掺合料作为高性能混凝土必不可少的重要组分,其应用日益普遍。因此其掺量也是混凝土配合比设计时需要确定的重要参数。要降低用水量、减小W/C、控制水泥用量,提高混凝土耐久性,其关键技术是采用化学外加剂和活性掺合料。

混凝土的外加剂品种甚多,性能各异。配制高性能混凝土主要采用复合型高效减水剂,具有缓凝保塑和引气作用,适当的引气(含气量3%~4%),可提高混凝土抗冻和抗渗性。减水率主要与减水剂的品种和掺量有关,不同品种的减水剂在性能上有很大的差异,与水泥的相容性也不同。对一般缓凝性高效减水剂,掺量愈多,减水率愈大。但是其掺量过大,将会出现混凝土离析、泌水和过度缓凝,从而影响混凝土的工作性、早期强度和耐久性。因此外加剂要进行相容性试验和优选。

混凝土的矿物掺合料品种繁多,而最常用的是优质粉煤灰和矿渣微粉,I级粉煤灰面广量大,价格低廉。大量实践已充分证明,关于矿物掺合料的应用,不仅在降低成本、节约资源,保护生态环境方面发挥了举足轻重的作用,对于改善混凝土的性能也有不可估量的功效。如优质粉煤灰在混凝土中具有形态效应、微集料效应和活性效应,特别在高效减水剂的复合作用下,使得三大效应更充分的发挥。在混凝土中掺入活性矿物掺合料,与水泥水化产物氢氧化钙发生二次反应生成稳定的C-S-H凝胶,可使氢氧化钙数量减少,晶粒细化,界面粘结强度提高,混凝土内部结构更致密。混凝土的强度可持续增长,耐久性改善。GBJ146-90标准中规定,粉煤灰在预应力混凝土中,取代硅酸盐水泥不超过25%,取代普通水泥不超过15%,在钢筋混凝土中取代硅酸盐水泥不大于25%,取代普通水泥不大于20%。研究表明,在上述掺量下,特别是与高效减水剂相复合时,混凝土不但完全能保证其力学性能、抗碳化和抗钢筋锈蚀性能,同时对砼抵抗变形、抗硫酸盐和抗氯盐腐蚀均有显著的功效。

掺合料的用量是根据其活性决定的。一般对水泥的取代分超量取代、等量取代或欠量取代,对优质粉煤灰,一般采用超量取代法,适量的取代,只是早期强度略低,而7d和28d强度不致于下降,且后期强度将超出相应的不掺粉煤灰的混凝土。对矿渣微粉采用等量取代,对硅灰采用欠量取代,对矿物掺合料的加入导致混凝土体积产生的变化则由砂子来平衡,石子用量基本不变。