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普通混凝土的组成材料全解析

【摘要】:在建筑工程中,普通混凝土的应用最广泛、用量最大。同时,因为普通混凝土是其他特殊混凝土研发的基础。所以普通混凝土是进行混凝土学习与应用的重要品种。在混凝土中,砂、石起骨架作用,称为骨料或集料。

【任务背景】 在建筑工程中,普通混凝土的应用最广泛、用量最大。同时,因为普通混凝土是其他特殊混凝土研发的基础。所以普通混凝土是进行混凝土学习与应用的重要品种。混凝土作为一种人工合成的石材,每一种原材料在其中起不同的作用,产生不同的影响,混凝土的性能特点在很大程度上取决于其组成材料的性质及相对含量,因此,我们有必要从认识普通混凝土的组成材料出发,了解各组成材料的作用及常见品种的相关基础知识,为后面进一步深化原材料的选择、质量检验、混凝土配合比设计等工作做好铺垫。

1.普通混凝土的组成及其作用

水、水泥、细骨料(砂)、粗骨料(石子)是普通混凝土(以下简称“混凝土”)的4种基本组成材料。除此之外,为了改善混凝土的某些性能还常掺入一些化学外加剂和矿物掺合料。

在混凝土中,骨料一般占总体积的70%~80%,水泥浆(硬化后为水泥石)占20%~30%,此外,还含有少量的充满空气的气孔。混凝土的结构如图3-1所示。

在混凝土中,砂、石起骨架作用,称为骨料或集料。水泥与水形成水泥浆,水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。硬化前,水泥浆起润滑作用,赋予混凝土拌合物一定的流动性,便于施工操作。水泥浆硬化后,则将砂、石骨料胶结成一个坚实的整体。砂、石一般不参与水泥与水的化学反应,主要作用是节约水泥、承担荷载、限制硬化水泥的收缩。外加剂、掺合料起节约水泥和改善混凝土性能的作用。

2.胶凝材料——水泥

普通混凝土中的胶凝材料水泥是普通混凝土的主要胶凝材料,它是一种无机胶凝材料。无机胶凝材料按硬化条件又可分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料两种。气硬性胶凝材料只能在空气中凝结硬化,保持和继续发展其强度,在水中不能硬化且不具有强度,如石膏石灰、水玻璃等。水硬性胶凝材料既能在空气中硬化,也能更好地在水中硬化,保持并继续发展其强度,如各种水泥。

图3-1 混凝土的结构示意图

1—石子;2—砂;3—水泥浆;4—气孔

水泥作为一种典型的粉状水硬性无机胶凝材料,广泛用于土木建筑、水利、国防等工程中,与骨料及增强材料制成混凝土、钢筋混凝土应力混凝土构件,也可配制砌筑砂浆、防水砂浆、装饰砂浆用于建筑物的砌筑、抹面、装饰等。水泥品种繁多,按其主要水硬性物质的种类不同,可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等类别,其中,硅酸盐类水泥生产量最大、应用最为广泛。本节重点讲述硅酸盐类水泥。

硅酸盐类水泥是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、按一定量的混合材料和适量石膏共同磨细制成的。硅酸盐类水泥按其性能和用途不同,又可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类。硅酸盐类水泥分类,具体如图3-2所示。

图3-2 硅酸盐类水泥分类

1)通用硅酸盐水泥

(1)通用硅酸盐水泥的定义及品种

通用硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。

通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量不同,可分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(简称“普通水泥”)、矿渣硅酸盐水泥(简称“矿渣水泥”)、火山灰质硅酸盐水泥(简称“火山灰水泥”)、粉煤灰硅酸盐水泥(简称“粉煤灰水泥”)、复合硅酸盐水泥(简称“复合水泥”)6种。

(2)通用硅酸盐水泥的生产

通用硅酸盐水泥的生产原料主要是石灰质和黏土质两类。常用的石灰质原料包括石灰石、白垩等,主要提供CaO。常用的黏土质原料包括黏土、黄土等,主要提供SiO2,Al2O3及Fe2O3。有时为了补充前面两类原料化学组成的不足,补充铁质及改善煅烧条件,还要加入少量校正原料,如铁粉、萤石等。各类原料按一定比例配合、磨细即制成生料,生料中各种化学成分的含量需满足表3-1中的含量要求。

表3-1 生产通用硅酸盐水泥的生料中各种化学成分的含量要求

水泥的生产包括生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨3个主要工序。生料制备是水泥生产中的第一步,随后将生料均化后送入窑中锻烧至部分熔融,得到以硅酸钙为主要成分的水泥熟料,熟料与适量的石膏、不同掺量的混合材料共同磨细,即得到不同类别的水泥。整个生产过程可概括为“两磨一烧”,其生产示意图如图3-3所示。

图3-3 通用硅酸盐水泥生产示意图

(3)通用硅酸盐水泥的组分要求

6个通用硅酸盐水泥品种的组分要求见表3-2,常依据表中各组分百分含量要求对通用硅酸盐水泥品种进行分类及定义。

表3-2 通用硅酸盐水泥组分百分含量表

(4)通用硅酸盐水泥的组成材料

①硅酸盐水泥熟料,是指由生产通用硅酸盐水泥的生料在窑体中通过高温煅烧、发生化学反应所生成的一系列盐的混合物。硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成、化学简写式、含量等见表3-3。通过表3-3可知,硅酸盐水泥熟料中占比最多的矿物是硅酸三钙,铝酸三钙、铁铝酸四钙含量相对较少。

表3-3 硅酸盐水泥熟料的矿物组成及含量

②石膏,在水泥生产中起着缓凝剂的作用,主要用于延缓由铝酸三钙导致的水泥闪凝或假凝现象。

③活性混合材料,是指具有一定的化学活性,能和水泥的水化产物产生化学反应,生成新的水硬性胶凝材料,凝结硬化产生强度,从而改变水泥的某些特性的一种或一类矿物混合材料称为活性混合材料。生产水泥时常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰等,其主要化学成分为活性氧化硅和活性氧化铝。这些活性材料本身不会发生水化反应,不产生胶凝性;但在氢氧化钙或石膏等溶液中,它们却能产生明显的水化反应,形成水化硅酸钙和水化铝酸钙。

a.粒化高炉矿渣是高炉炼铁的熔融矿渣,经水或水蒸气迅速冷却处理所得的质地疏松、多孔的粒状物,也称水淬矿渣。粒化高炉渣在急冷过程中,熔融矿渣的黏度增加很快,来不及结晶,大部分呈玻璃态,储存有潜在的化学能。粒化高炉矿渣90%以上的化学成分是CaO,SiO2,Al2O3及少量的MgO,FeO和一些硫化物。粒化高炉矿渣磨成细粉后,其中的活性SiO2和活性Al2O3可与Ca(OH)2化合,生成具有胶凝性质的水化产物。

b.火山灰质混合材料是泛指具有火山灰质的天然的或人工的以SiO2和Al2O3为主要成分的矿物质原料,如天然的火山灰、凝灰岩、硅藻土等;属于人工的有煤渣、煤矸石渣、硅灰、粉煤灰等。火山灰质混合材料结构疏松多孔,内比表面积大,易反应。

c.粉煤灰是燃煤发电厂通过静电吸尘的方式,从煤粉锅炉烟气中收集到的灰色或浅灰色粉末状工业废渣。从化学成分讲,粉煤灰属于火山灰质混合材料中的一类,但粉煤灰结构致密,性质与火山灰质混合材料有所不同,又是一种工业废料,通常作为其中一种活性混合材料单独列出。

④非活性混合材料,是指不具有活性或活性低于水泥活性混合材料标准要求的人工或天然的矿物质材料,它们与水泥不起或仅起微弱的化学作用。非活性混合材料在水泥中起着调节水泥的强度等级范围、增加水泥产量、降低水泥水化热等作用。

2)专用水泥

专用水泥是指有专门用途的水泥,如砌筑水泥、道路水泥、大坝水泥、油井水泥等。这里简单介绍砌筑水泥和道路水泥。

(1)砌筑水泥

砌筑水泥是由一种或一种以上活性混合材料或具有水硬性的工业废料为主要原料,加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏,经磨细制成的水硬性胶凝材料,代号M。砌筑水泥中混合材料掺加量按质量百分比计应大于50%,允许掺入适量的石灰石(石灰石中的Al2O3不超过2.5%)或窑灰。

砌筑水泥的强度较低,不能用于钢筋混凝土或结构混凝土,主要用于工业与民用建筑的砌筑和抹面砂浆、垫层混凝土等。

(2)道路水泥

道路水泥是以适当成分生料烧至部分熔融,得到以硅酸钙为主要成分并含有较多量的铁铝酸盐的硅酸盐水泥熟料,加入0%~10%的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,代号P·R。与硅酸盐水泥相比,道路水泥具有以下特点:

耐磨性好。与同强度等级的硅酸盐水泥相比,道路水泥的磨耗率降低20%~40%。

②强度高,特别是抗折强度高。道路水泥的早期强度增长率相当于或高于同强度等级早强型硅酸盐水泥的增长率,且抗折强度的增长率高于抗压强度的增长率,28d抗折强度高于同强度等级的早强型硅酸盐水泥。

③水化热低,耐久性好。道路水泥的水化热可达到中热硅酸盐水泥的要求,在冻融交替环境下,具有良好的耐久性。

④干缩率低。道路水泥的干缩率比硅酸盐水泥低10%以上。其干缩稳定期短,施工时可减少路面预留缝的数量,从而提高路面平整度和行车舒适度。

⑤抗硫酸盐腐蚀能力较强。道路水泥的熟料中C3A含量少,水化生成的硫铝酸钙少,抵抗硫酸盐腐蚀能力增强。

基于以上特点,道路水泥主要用于道路路面、机场跑道道面、车站、城市广场等工程的混凝土面层,能有效减少混凝土路面的裂缝和磨耗等病害,减少维修费用,延长路面的使用年限。

3)特性水泥

(1)快硬硅酸盐水泥

凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成的和以3d抗压强度表示强度等级的水硬性胶凝材料,称为快硬硅酸盐水泥,简称快硬水泥。

快硬硅酸盐水泥与硅酸盐水泥的生产方法基本相同,但为了使其具有比硅酸盐水泥硬化更快的特性,在生产过程中,常常通过提高熟料中凝结硬化最快的C3S与C3A的总含量(总量不应小于60%~65%,其中C3S为50%~60%,C3A为8%~14%)、增加石膏的掺量(达到8%)及提高水泥的粉磨细度(比表面积达到330~450m2/kg)3种主要措施来实现。

快硬水泥凝结硬化快,早期强度增长较快,因此它适用于早期强度要求高的工程、紧急抢修工程、冬季施工工程以及制作混凝土或预应力钢筋混凝土预制构件。由于快硬水泥颗粒较细,易受潮变质,故运输、储存时须特别注意防潮,且不宜久存,从出厂之日起超过1个月则应重新检验,合格后方可使用。

(2)白色硅酸盐水泥

以适当成分的生料烧至部分熔融,得到以硅酸钙为主要成分、氧化铁含量很少的白色硅酸盐水泥熟料,加入适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥,简称白水泥,代号P·W。

硅酸盐水泥由于氧化铁含量较多(3%~4%),呈暗灰色,而白水泥则因Fe2O3等着色氧化物很少而呈白色。为了满足白色水泥的白度要求,在生产过程中应尽量降低Fe2O3的含量,同时对于其他着色氧化物(如氧化锰、氧化钛、氧化铬等)的含量也要加以限制。为此,白色硅酸盐水泥生产中要求原料采用纯净的高岭土、纯石英砂、纯石灰石或白垩等含着色杂质(铁、铬、锰等)极少的较纯原料;在煅烧、粉磨、运输、包装过程中也需防止着色杂质混入;研磨体应采用硅质卵石或人造瓷球等。

白水泥主要用于建筑物内外的装饰,如地面、楼面、墙柱、台阶;建筑立面的线条、装饰图案、雕塑等;配以彩色大理石、白云石石子和石英石砂作为粗细骨料,可拌制成彩色砂浆和混凝土,做成水磨石、水刷石、斩假石等饰面,起艺术装饰效果。

【课堂思考与讨论3-1】

现有两袋白色粉状材料,分别是生石灰粉、白色硅酸盐水泥,试问采用什么简易方法可以鉴别出哪袋是生石灰粉,哪袋是白色硅酸盐水泥?

(3)膨胀水泥

硬化过程中不产生收缩而具有一定膨胀性能的水泥,属膨胀水泥。按水泥的主要成分不同,膨胀水泥分为硅酸盐型、铝酸盐型和硫铝酸盐型膨胀水泥;按膨胀值的大小,膨胀水泥可分为补偿收缩水泥(线膨胀率<1%)和自应力水泥(线膨胀率1%~3%)两大类。

一般硅酸盐水泥在空气中硬化时,体积会发生收缩。收缩会使水泥石结构产生微裂缝,降低水泥石结构的密实性,影响结构的抗渗、抗冻、耐腐蚀性等,利用补偿收缩水泥线膨胀率较小、在硬化过程中体积略有膨胀的特点可以解决由于收缩带来的不利后果,有效防止混凝土产生收缩裂缝;自应力水泥硬化时膨胀率较大,当这种膨胀受到水泥混凝土中钢筋的约束时,钢筋受到拉力,混凝土受到压力,钢筋和混凝土会一起发生变形,这种压力是水泥自身水化产生的体积变化所引起的,所以叫自应力。利用自应力水泥的膨胀值较大,在限制的条件(如配有钢筋)下,可使混凝土受到压应力,从而达到预应力的目的。

常用膨胀水泥及主要用途:(www.chuimin.cn)

①硅酸盐膨胀水泥,主要用于制造防水砂浆和防水混凝土,适用于加固结构、浇筑机器底座或固结地脚螺栓,也可用于接缝及修补工程,但禁止在有硫酸盐侵蚀的水下工程中使用。

②低热微膨胀水泥,主要用于较低水化热和要求补偿收缩的混凝土、大体积混凝土,也适用于要求抗渗和抗硫酸盐侵蚀的工程。

③硫铝酸盐膨胀水泥,主要用于浇筑构件节点,以及应用于抗渗和补偿收缩的混凝土工程中。

④自应力水泥,主要用于自应力钢筋混凝土压力管及其配件。

(4)中低热硅酸盐水泥

根据国家标准,中低热硅酸盐水泥主要有3个品种,即中热硅酸盐水泥(简称“中热水泥”,代号P·MH)、低热硅酸盐水泥(简称“低热水泥”,代号P·LH)、低热矿渣硅酸盐水泥(简称“低热矿渣水泥”,代号P·SLH)。

在中热水泥中,硅酸盐水泥熟料里C3S的含量应不超过55%,C3A的含量应不超过6%,游离氧化钙的含量应不超过1.0%。

在低热水泥中,硅酸盐水泥熟料里C3S的含量应不小于40%,C3A的含量不得超过6%,游离氧化钙的含量应不超过1.0%。

在低热矿渣水泥中,掺入粒化高炉矿渣量按质量百分比计为20%~60%,允许用不超过混合材料总量50%的粒化电炉磷渣或粉煤灰代替部分粒化高炉矿渣;熟料中的C3A的含量应不超过8%,游离氧化钙的含量应不超过1.2%,氧化镁的含量不应超过5.0%;如果水泥经压蒸安定性试验合格,则熟料中氧化镁的含量允许放宽到6.0%。

中热水泥水化热较低,抗冻性与耐磨性较高,适用于大体积水工建筑物水位变动区的覆面层及大坝溢流面,以及其他要求低水化热、高抗冻性和耐磨性的工程。低热矿渣水泥水化热更低,适用于大体积建筑物或大坝内部要求更低水化的部位,此外,这些水泥有一定的抗硫酸盐侵蚀能力,可用于低硫酸侵蚀工程。

3.砂

行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ52—2006)中规定:公称粒径小于5.00mm的岩石颗粒,称为砂。

按砂的生产过程特点,可将砂分为天然砂、人工砂和混合砂。

天然砂是由自然条件作用形成的岩石颗粒。根据其产地特征,可进一步分为河砂、湖砂、山砂和海砂。河砂、湖砂材质最好,洁净、无风化、颗粒表面圆滑;山砂风化较严重,含泥较多,含有机杂质和轻物质也较多,质量最差;海砂中常含有贝壳等杂质,所含氯盐、硫酸盐、镁盐会引起水泥的腐蚀,对混凝土有一定的影响。

人工砂是岩石经除土处理,由机械破碎、筛分制成的颗粒。人工砂颗粒形状棱角多,表面粗糙不光滑,粉末含量较大。用人工砂配制混凝土时用水量应比用天然砂配制混凝土的用水量多,增加量由试验确定。

混合砂是人工砂与天然砂按一定比例混合制成的。混合砂的使用是克服人工砂粗糙、天然砂颗粒偏细的缺点。

另外,砂还可以按粗细程度不同分为粗砂、中砂、细砂、特细砂4种。

4.石子

行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ52—2006)中规定:公称粒径大于5.00mm的岩石颗粒为石,包括卵石和碎石。

卵石是指由自然条件作用形成的,公称粒径大于5.00mm的岩石颗粒。碎石是指由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得的,公称粒径大于5.00mm的岩石颗粒。

碎石与卵石相比,表面比较粗糙、多棱角,与水泥的黏结强度较高;在水灰比相同的条件下,用碎石拌制的混凝土,流动性较小,但强度较高;而卵石正好相反,流动性大,但强度较低。

5.混凝土用水

混凝土用水按水源不同分为饮用水、地表水、地下水、再生水、混凝土设备洗刷水和海水等。

混凝土用水要求不得影响混凝土的和易性及凝结;不得有损于混凝土强度的发展;不得降低混凝土的耐久性、加快钢筋锈蚀及导致预应力钢筋脆断;不得污染混凝土表面。行业标准《混凝土用水标准》(JGJ63—2006)对混凝土用水提出了具体的质量要求:符合国家标准的生活用水可用于拌制混凝土;地表水、地下水和再生水等必须按照标准规定经检验合格后方可使用;混凝土企业设备洗刷水不宜用于预应力混凝土、装饰混凝土、加气混凝土和暴露在腐蚀环境的混凝土,不得用于使用碱活性骨料的混凝土;海水中含有较多硫酸盐、镁盐和氯盐,影响混凝土的耐久性并加速钢筋的锈蚀,因此,未经处理的海水严禁用于混凝土和预应力混凝土,在无法获得水源的情况下,海水可用于素混凝土,但不宜用于装饰混凝土。混凝土拌和用水水质要求见表3-4。

表3-4 混凝土拌和用水水质要求

注:①使用钢丝或经热处理钢筋的预应力混凝土氯化物含量不得超过350mg/L。
②对于设计使用年限为100年的结构混凝土,氯离子含量不得超过500mg/L。

6.混凝土外加剂

1)混凝土外加剂的定义及分类

混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中掺入量不超过水泥质量的5%、用以改善新拌混凝土和(或)硬化混凝土性能的材料,被称为混凝土的第五组分。根据《混凝土外加剂术语》(GB/T8075—2017)规定,混凝土外加剂按其主要功能分为以下4类:

第一类,改善混凝土拌合物流变性能的外加剂,包括各种减水剂和泵送剂等。

第二类,调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂,包括缓凝剂、促凝剂和速凝剂等。

第三类,改善混凝土耐久性的外加剂,包括引气剂、防水剂、阻锈剂和矿物外加剂等。

第四类,改善混凝土其他性能的外加剂,包括膨胀剂防冻剂和着色剂等。

2)工程中常用的几类外加剂

随着建筑科学技术的迅速发展,工程土建对混凝土的性能不断提出新的要求,采用混凝土外加剂对满足这些要求是十分有效的手段。以下重点介绍几种工程中常用的外加剂。

(1)减水剂

减水剂是指在混凝土流动性基本相同的条件下,能显著减少混凝土拌和用水量的外加剂。根据减水剂的作用效果及功能情况,可分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂和引气减水剂等。

在混凝土中加入减水剂,根据使用目的不同,一般可取得以下几种效果:

①减少用水量。保持流动性不变的情况下,可减少用水量10%~20%。

②提高流动性。在不改变混凝土拌和用水量时,可大幅度提高新拌混凝土的流动性。

③节约水泥。在保持混凝土和易性、强度不变的情况下,可节约水泥量5%~20%。

④提高混凝土强度。在保持流动性及水泥用量不变的情况下,可减少用水量,从而降低水灰比,提高混凝土强度。

⑤改善混凝土的耐久性。掺入减水剂,能显著改善混凝土的孔结构,使混凝土密实度提高,从而提高混凝土抗渗、抗冻、抗腐蚀和耐久性等性能。

减水剂在使用中,普通减水剂宜用于日最低气温在5℃以上环境条件下,强度等级为C40以下的混凝土,不宜单独用于蒸养混凝土。早强型普通减水剂宜用于在常温、低温和最低温度不低于-5℃环境中施工的有早强要求的混凝土工程。炎热环境条件下不宜使用早强型普通减水剂。缓凝型普通减水剂可用于大体积混凝土、碾压混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土、大面积浇筑的混凝土、避免冷缝产生的混凝土、需长时间停放或长距离运输的混凝土、滑模施工或拉模施工的混凝土及其他需要延缓凝结时间的混凝土,不宜用于有早强要求的混凝土。高效减水剂可用于素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土,并可用于制备高强混凝土。

(2)早强剂

早强剂是指加速混凝土早期强度发展的外加剂。这类外加剂能加速水泥的水化过程,提高混凝土的早期强度,缩短养护周期,并对后期强度无显著影响。早强剂按化学成分不同,分为强电解质无机盐类、水溶性有机物类、有机类和无机物复合的复合早强剂。为了更好地发挥各种早强剂的技术特性,实际工程中常采用复合早强剂。

早强剂宜用于蒸养、常温、低温和最低温不低于-5℃环境中有早强要求的混凝土工程;炎热条件以及温度低于-5℃环境下不宜使用早强剂,不宜用于大体积混凝土结构。常温及低温下使用早强剂或早强水剂的混凝土采用自然养护时宜使用塑料薄膜覆盖或喷洒养护液。终凝后应立即浇水潮湿养护。最低气温低于0℃时除塑料薄膜外还应加盖保温材料。最低气温低于-5℃时应使用防冻剂。

(3)引气剂

引气剂是指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。引气剂能改善混凝土的和易性;提高混凝土的抗冻性、抗渗性等耐久性;降低混凝土的强度。引气剂及引气减水剂宜用于有抗冻融要求的混凝土、泵送混凝土和易产生泌水的混凝土;可用于抗渗混凝土、抗硫酸盐混凝土、贫混凝土、轻骨料混凝土、人工砂混凝土和有饰面要求的混凝土;不宜用于蒸养混凝土及预应力混凝土。

(4)缓凝剂

缓凝剂是指能延长混凝土凝结时间并对混凝土的后期强度发展无不利影响的外加剂。

缓凝剂除了具有延缓混凝土凝结功能外,还具有减水、增强、降低水化热等功能,对钢筋无腐蚀作用。缓凝剂宜用于高温季节施工和泵送混凝土、滑模混凝土及大体积混凝土的施工或远距离运输的商品混凝土。但缓凝剂不宜用于日最低气温在5℃以下施工的混凝土,也不宜单独用于有早强要求的混凝土或蒸养混凝土。

(5)速凝剂

速凝剂是使混凝土迅速凝结和硬化的外加剂。速凝剂与水泥和水拌和后立即反应,使水泥中的石膏失去缓凝作用,促成水泥中C3A迅速水化,并在溶液中析出其化合物、导致水泥迅速凝结。国产速凝剂“711”型,当其掺量为2.5%~4.0%时、可使水泥在5min内初凝,10min内终凝,并能提高早期强度,虽然28d强度比不掺速凝剂时有所降低,但可长期保持稳定值不再下降。速凝剂主要用于道路、隧道、机场的修补、抢修工程以及喷锚支护时的喷射混凝土施工。

(6)泵送剂

泵送剂是指能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。随着商品混凝土的推广,采用泵送混凝土施工越来越普遍。泵送剂能提高混凝土拌合物的和易性,降低泌水离析现象,增大稠度,减小与输送管内壁的摩擦,有效增强混凝土的可泵性。混凝土泵送剂常采用由减水剂、缓凝剂、引气剂、润滑剂等复合而成。

泵送剂宜用于配制泵送混凝土、商品混凝土、大体积混凝土、大流动混凝土及夏季施工、滑模施工、大模板施工等场合;施工环境宜为日平均气温5℃以上的;不宜用于蒸汽养护混凝土和蒸压养护的预制混凝土。

3)外加剂的选择与使用

混凝土外加剂的种类很多。在对外加剂进行选择时,应根据设计和施工要求、工程环境及外加剂的主要作用选择;同时应根据产品说明及有关规定,如《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119—2013)及国家有关环境保护的规定进行品种选择。当不同供方、不同品种的外加剂同时使用时,应经试验验证,并应确保混凝土性能满足设计和施工要求后再使用。

外加剂掺量虽小,但可对混凝土的性质和功能产生极大影响,取得显著的技术经济效果。外加剂在具体应用时要严格按照产品说明操作,特别是其掺量及掺入方法的选择稍有不慎,便会造成事故,因此使用时应注意以下几点:

①外加剂的掺量和水泥品种、环境温湿度、搅拌条件等有关。掺量的微小变化对混凝土的性质会产生明显影响,掺量过小,作用不显著;掺量过大,有时会物极必反起反作用,造成事故。故在大批量使用前要通过基准混凝土与试验混凝土的试验对比,取得实际性能指标的对比后,再确定应采用的掺量。

②外加剂掺量很少,必须保持外加剂能均匀分散。不论粉状还是液态状的外加剂在掺入时一般不能采用直接倒入搅拌机的方法。对于可溶于水的外加剂,应先配成一定浓度的溶液,随水加入搅拌机。对于不溶于水的外加剂,应与适量水泥或砂混合均匀后再加入搅拌机内。外加剂倒入搅拌机内,要控制好搅拌时间,以满足混合均匀、时间又在允许范围内的要求。

7.矿物掺合料

在拌制混凝土过程中掺入的、具有一定细度和水硬性的、用以改善混凝土拌合物和硬化混凝土性能(特别是耐久性)的某些矿物类产品,称为矿物掺合料或矿物外加剂。它被誉为混凝土的第六组分。矿物掺合料能显著改善混凝土的和易性,提高混凝土的密实度、抗渗性、耐腐蚀性和强度等,应用十分普遍。建筑工程中常用的矿物掺合料有粉煤灰或磨细粉煤灰、磨细矿渣、硅灰、磨细天然沸石等。