确定混凝土外加剂的用量需结合工程需求、材料特性及规范要求,通过“理论初定-试配验证-动态调整”的科学流程实现精准控制
混凝土外加剂的使用方法分为内掺法和外掺法:(1)内掺法。外加剂计入胶凝材料总量,公式为:掺量(%)=外加剂质量/(胶凝材料的品质+外加剂质量)×100%。(2)外掺法。外加剂独立于胶凝材料,公式为:掺量(%)=外加剂质量/胶凝材料的品质×100%。
外加剂掺量以胶凝材料总量为基准,按百分比计算初始用量,再通过试配优化。计算→试配(测饱和点)→调整用水量(公式:新用水量=原用水量×(1-减水率))→验证相容性→环境适配。
净浆流动度法找饱和掺量:固定水灰比0.29,按0.1%梯度递增外加剂掺量,绘制“掺量-流动度”曲线,找到饱和点(流动度增幅<5%时的掺量),如某水泥在聚羧酸掺量2.4%时达饱和,初始用量可设为2.0%~2.2%(留安全富裕度)。
胶凝材料:包括水泥、粉煤灰、矿粉等。当机制砂石粉>10%时,会吸附外加剂,需增加掺量或采用修正公式:外加剂用量=(胶凝材料+骨料粉料)×掺量%(粉料指粒径0.15mm颗粒)。
外加剂的确定要依靠混凝土试验确定,根据拌合物所要达到的性能为目标,确定掺量,而不是依靠经验确定。
(1)基准掺量设定。混凝土试配试验时,先按厂家推荐值的中间值做试验,如聚羧酸推荐1.8%~2.2%,先试2.0%进行试配;
(2)梯度调整。根据拌合物的状态按0.1%~0.2%梯度递进行增减,如增(2.1%→2.2%→2.3%),测试混凝土拌合物的坍落度、扩展度、保水性(离析时立马停止增掺)。
(3)检测凝结时间与强度。对初步筛选的掺量,测试混凝土初凝/终凝时间(避免缓凝或早凝),并成型标准试件,检测3天、7天、28天抗压强度(确保强度达标且无倒缩)。
(4)优化调整。若需兼顾抗渗、抗冻等耐久性,还需增加相关性能测试,最终确定兼顾工作性、强度及耐久性的最佳掺量。
混凝土外加剂掺量的动态调整方案,涵盖原材料波动、施工环境变化、试配优化及现场应急等场景。外加剂掺量的动态调整核心原则是以“原材料特性+施工需求”为导向,避免固定掺量。梯度调整,每次调整幅度≤0.2%(聚羧酸类)或0.5%(萘系类),防止超调。同时监控工作性(坍落度/扩展度)与凝结时间,避免性能失衡。
C3A(铝酸三钙)是水泥中对外加剂吸附最强的矿物,其含量每增加1%,减水剂掺量需增加0.05%~0.1%。水泥比表面积在300~350m2/kg时,每增加50m2/kg,减水剂掺量需增加0.1%~0.2%;水泥比表面积≥400m²/kg时,掺量通常比常规水泥高0.3%~0.5%。
水泥温度每升高10℃,减水剂吸附量增加约5%,需相应增加掺量(如水泥温度从25℃升至45℃,掺量需提高0.1%~0.2%)。刚粉磨的水泥温度高达60℃~80℃,颗粒表面活性强,对外加剂吸附量比陈化水泥高0.2%~0.3%。
1)材料用量。取500g水泥+1000g标准砂+210g水,按以下掺量试拌:常规掺量(如2.0%)、常规掺量+0.2%、常规掺量-0.2%;
2)观测砂浆流动度。目标坍落度≥280mm,砂浆流动度低于280mm时,做调整外加剂掺量。
1)砂含泥量(黏土矿物)具有高吸水性和吸附性,每增加1%含泥量,减水剂掺量需增加0.1%~0.2%。例如,砂含泥量从3%升至5%时,减水剂掺量可能需从2.0%提高至2.2%~2.4%。
2)石粉含量。机制砂中适量石粉(≤10%)可改善浆体黏聚性,但若超过10%,则会吸附外加剂,需增加减水剂掺量0.1%~0.3%。
3)级配不良。粗骨料级配差(如单粒级石子)会导致混凝土空隙率增加,需要较大的砂率来填充粗骨料空隙,需更多外加剂改善和易性(减水剂掺量可提高0.1%~0.2%)。
4)表面粗糙程度。碎石比卵石表面粗糙,与水泥浆体的摩擦力大,需增加减水剂掺量5%~10%以提升流动性。
1)Ⅰ级粉煤灰。球形颗粒多、含碳量低(≤1%),具有“滚珠效应”,可减少减水剂掺量0.1%~0.2%;
2)Ⅱ级级粉煤灰。粉煤灰等级从Ⅰ级降至Ⅱ级:减水剂掺量+0.1%~0.3%(II级粉煤灰含碳量高,吸附外加剂);
3)矿渣粉。比表面积≥450m2/kg的超细矿渣粉,对减水剂吸附量明显地增加,掺量每增加10%,减水剂掺量需提高0.2%~0.4%;
4)掺和料掺量的协同效应。当水泥中同时掺入粉煤灰和矿渣粉时,胶凝材料级配优化,空隙率降低,外加剂需求也相应降低。例如,水泥+20%粉煤灰+20%矿渣粉的体系,减水剂掺量可能比纯水泥体系低0.1%。
高温(≥30℃)下水泥水化速度快,外加剂吸附加剧,减水剂掺量需增加0.1%~0.2%;低温(≤5℃)时,早强剂掺量需提高10%~20%以加速凝结。
某项目C30混凝土,采用含泥量3%的机制砂,原配合比减水剂掺量2.0%(聚羧酸类),初始坍落度200mm,1小时坍损严重,无法施工。
(1)粘土矿物吸附:蒙脱石等粘土颗粒对减水剂吸附量是水泥颗粒的3~5倍,导致有效分散成分不足;
(2)调整砂率。增加粉煤灰用量,将砂率从45%降至42%,减少细颗粒总量。
夏季施工环境和温度35℃,C35混凝土初始坍落度200mm,30分钟损失达50mm,初凝时间仅3.5小时,不足以满足大体积浇筑要求。
(1)缓凝剂复配。减水剂中添加0.08%葡萄糖酸钠,初凝时间延长至7小时;
(2)后掺法工艺。70%减水剂预掺,30%在浇筑前15分钟加入,减少高温下的早期吸附;
调整后混凝土拌合物初始坍落度210mm,60分钟损失20mm,满足连续浇筑需求。
某项目C30混凝土,原使用Ⅰ级粉煤灰(需水量比90%),因供应短缺改用Ⅱ级粉煤灰(需水量比105%),原减水剂掺量2.0%(聚羧酸类),坍落度从200mm降至150mm,且保水性变差。
(1)减水剂掺量提高。从2.0%增至2.3%,补偿需水量增加和吸附损失;
(2)复配引气剂。添加0.01%引气剂,改善保水性并增加含气量至4.5%;
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