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1、混凝土配合比设计中高性能减水剂应用1工法特点(1)在混凝土配合比设计时，通过高性能减水剂与引气剂的复合使用，解决了东北严寒区域混凝土结构物对耐久性的要求；(2)通过高性能减水剂中掺入保坍组分，解决了夏季高温对混凝土工作性能的影响；(3)通过试验分析，混凝土中含泥量对混凝土的工作性及抗压强度的影响；(4)通过粗砂与细砂按一定比例合成的方法，解决了单种混凝土用砂，不能满足混凝土工作性的现象；(5)阐述了混凝土性能影响的因素，并在混凝土施工过程中，避免不利因素对混凝土工作性能的影响。2适用范围本工法适用于严寒区域IV-E环境下，通过掺入高性能减水剂与引气剂的同时掺入多种矿物掺合料的混凝土配合比设计，
2、解决了严寒区域混凝土结构物对耐久性的要求。3高性能减水剂的作用原理(1)分散作用：减水剂定向吸附在水泥颗粒表面，使其带有同种电荷形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，破坏水泥浆形成的絮凝结构，从而释放被包裹的部分水，有效增加混凝土拌合物的流动性。(2)润滑作用：减水剂带有极强的亲水基，使水泥颗粒表面形成水膜，降低了水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步增强。(3)空间位阻作用：减水剂具有亲水性的聚酰侧链，在水泥颗粒表面形成亲水性立体吸附层，使得水泥颗粒之间产生空间位阻作用，从而保证了混凝土具有良好的坍落度。(4)接枝共聚支链的缓释作用：新型的减水剂在生产制备过程中，加入特定功能的支链
3、，这种支链不仅具有空间位阻效应,还能在水泥水化的高碱度环境中释放出具有分散作用的多竣酸,提高了水泥颗粒的分散效果，使混凝土坍落度损失在一定的时间内得到有效控制。4高性能减水剂在混凝土配合比设计中的应用本项目处于东北严寒区域，冬季寒冷漫长，桥梁所处的野外自然环境恶劣，冬季除雪大量使用除冰盐，环境类别为IV类-除冰盐等其他氯化物环境，环境作用等级为E级。桥面现浇层可能遭受化学侵蚀、冻融破坏、碳化破坏等不利环境，因此混凝土配合比在满足混凝土强度和工作性的基础上，重点考虑混凝土结构的耐久性.4.2 材料选择与配合比设计以桥面现浇层混凝土为例，采用C50补偿收缩防水混凝土，所处环境类别为IV-E,抗渗等
4、级为P8,混凝土适宜含气量为4.5%5.5%,气泡间距系数不大于210um,混凝土的抗冻性(抗冻耐久性指数DF)不低于85%,混凝土28d龄期的氯离子扩散系数DRCM5(10-12m2s),电通量值800(C)o根据结构物所处环境及相关指标要求，在混凝土配合比设计时，考虑通过掺入粉煤灰和硅灰两种矿物掺合料，使矿物掺合料在次水化的作用下改善混凝土界面的组成，堵塞混凝土毛细孔道；同时加入适量的引气剂，使混凝土中产生大量的互不连通的独立小气泡阻断毛细孔中水分的传输通道；在矿物掺合料和引气剂的双重作用下，提高混凝土抵抗化学侵蚀、冻融破坏、碳化破坏等不利因素的能力。4.2.1 材料选择水泥：四平北方水泥
5、有限公司P-O52.5普通硅酸盐水泥，物理力学性能见表1三粉煤灰：国电双辽发电有限公司F类I级粉煤灰，其化学成分及物理性能见表2o硅灰：营口市展鹏建筑化工科技有限公司SF90级硅灰，其化学成分及物理性能见表3。膨胀剂：营口市展鹏建筑化工科技有限公司ZP-5型膨胀剂，其化学成分及物理性能见表4。细集料：本项目所处地理位置的混凝土用砂大多为粗砂（细度模数3.5-3.7）和细砂（细度模数：1.61.8）,单种砂不能满足混凝土施工要求，通过粗砂与细砂按一定比例合成的方法，使本项目的混凝土用砂满足n区中砂的技术指标，其技术指标见表5、表6粗集料：开原市靠山太平矿业有限公司生产的石灰岩碎石，按5IOmm:
6、1020mm=20:80合成520mm碎石连续级配符合公路桥涵施工技术规范（JTG/T3650-2020）的要求，其技术指标见表7o减水剂：中铁株洲桥梁有限公司生产的缓凝型聚竣酸系高性能减水剂，为低粘度、无沉淀的淡黄色液体。其指标见表8,符合标准混凝土外加剂(GB8076-2008)中减水剂的指标要求。引气剂：中铁株洲桥梁有限公司生产的TQN-D型引气剂。4.2.2 配合比设计结合项目施工方案，桥面混凝土现浇层采用混凝土泵车进行浇筑，根据混凝土浇筑方式，混凝土设计坍落度为200220mm,混凝土砂率与吊斗浇筑方式相比提高2%3%;通过两种矿物掺合料和引气剂的共同作用，使混凝土强度、工作性、耐久
7、性等指标满足设计要求。经试验室反复试配，C50桥面现浇层补偿收缩防水混凝土配合比。C50桥面现浇层补偿收缩防水混凝土工作性能见表10。经试验，该C50桥面现浇层补偿收缩防水混凝土流动性、粘聚性好，无离析泌水现象，混凝土工作性良好能满足现场施工需求，其强度、工作性、耐久性指标均满足设计要求。4.2.3 混凝土配合比设计应注意哪些因素(1)外加剂种类根据工程所处环境、施工条件、施工工艺和耐久性要求等，在混凝土配合比设计时选择合适的外加剂，比如根据气温条件应适当调整减水剂的组分，气温高时增加减水剂中的缓凝组分，气温低时多用复合早强减水剂；混凝土有抗冻、抗渗要求时，通常需要高性能减水剂与引气剂复合使用
8、。(2)减水剂与水泥的相容性由于水泥矿物组成的不同，不同品种的水泥对同一种高性能减水剂所产生的效果有着明显的差异，因此在混凝土配合比设计时，必须进行水泥与减水剂的相容性试验。当水泥与减水剂适应时正常掺量下的减水剂能达到预期的减水率，拌制出的混凝土拌合物无离析泌水现象、坍落度损失较小，能够满足现场施工要求，对混凝土的强度等性能无负面影响；如果水泥与减水剂不适应,则混凝土拌和物初始坍落度不够，坍落度损失快，离析泌水，外加剂掺量大量增加，导致混凝土出现假凝、瞬凝等现象。当水泥可供选择时，应选用对减水剂较为适应的水泥，提高减水剂的使用效果。当减水剂可供选择时，应选择施工用水泥较为适用的减水剂，使减水剂
9、发挥更好作用。(3)坍落度经时损失根据混凝土拌和开始至浇筑完成所用时间以及季节温度变化,需要在混凝土配合比设计时测定混凝土拌和物的坍落度经时损失是否满足施工要求，配合比设计时采用高性能减水剂和缓凝剂复合使用的方法，可以保证混凝土在一定时间内流动度不会出现明显的降低现象，有效地解决了混凝土坍落度损失的。4.3 注意事项4.3.1 骨料含泥量砂、石骨料含泥量指标对减水剂的效果和混凝土强度有很大影响。减水剂对骨料的含泥量比较敏感，骨料中的泥对减水剂具有很强的吸附作用，减弱了部分减水剂的效能，造成了坍落度损失的加大。采用同一C40混凝土配合比（水泥：粉煤灰：细骨料：粗骨料（525mm）:水：高性能减水
10、剂=396:44:705:1151:154:4.40）,保持原材料不变的情况下进行试验，测定含泥量为1.0%、3.0%、5.0%分别对混凝土坍落度和强度的影响，其结果见表IL通过试验可以看出，随着含泥量的增大，含泥量对减水剂的效能有着非常明显的影响，导致混凝土的工作性和抗压强度明显降低。骨料的含泥量5%时，可以通过调整减水剂掺量的方法，使混凝土的工作性满足要求；当骨料含泥量5%时，单纯提高减水剂掺量已不能解决问题。4.3.2 环境温度当温度较高时，混凝土坍落度损失较大。温度越高，水泥的水化反应速率越快，造成坍落度损失增大；同时由于高温，混凝土体系中的自由水蒸发也加快，进一步使得坍落度损失加大。
11、因此，应充分考虑环境温度，尽量避开高温时浇筑混凝土，在夏季高温浇筑时可以适当降低拌合用水和骨料的温度。4.3.3 水泥温度在施工生产过程中，应避免当日进场的水泥，当日投入生产，因水泥温度过高引起的混凝土浪费。采用温度过高的水泥拌制混凝土，加快了水泥的水化过程，导致混凝土工作性不佳、坍落度损失加快，混凝土凝结时间大幅缩短，致使混凝土到达现场后难以满足施工要求；同时水泥水化过程的加快，容易使混凝土产生干缩裂缝，减弱混凝土对钢筋的保护作用。5结论(1)通过高性能减水剂与引气剂的复合使用以及多种矿物掺合料的作用，解决了东北严寒区域混凝土结构物对耐久性的要求。(2)通过多种矿物掺合料的掺入，改善了混凝土界面的组成，从而堵塞混凝土毛细孔道。(3)通过高性能减水剂与引气剂的复合使用，可以使混凝土中形成大量的互不连通的独立小气泡，进而阻断毛细孔中水分的传输通道。(4)阐述了混凝土性能影响的因素，并在混凝土施工过程中，避免施工过程中不利因素对混凝土工作性能和强度的影响。
