不同外加剂对路面混凝土性能的影响研究

陈清己

(福建融诚检测技术股份有限公司， 福建 漳州 363000)

0 引言

水泥混凝土路面大量应用于普通国省干线公路、市政工程、中长隧道等建设，其直接受车辆荷载作用及温湿度环境因素的影响，要求混凝土面板具有较高的弯拉强度，其大小是否满足设计要求，将直接影响到路面的整体质量及使用寿命。路面混凝土采用集中拌和，存在运输距离远、运时长，运输过程中坍落度损失大等问题，要求混凝土在坍落度较大的情况下，其抗弯拉强度仍能满足设计要求。

本文研究了普通高效减水剂（萘系减水剂）、聚羧酸减水剂和路面专用抗折剂对混凝土工作性能、抗弯拉强度的影响，在性能相似的条件下选择优质实惠的外加剂掺加方案。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

1.1.1 抗折剂

抗折剂选用XH-II型抗折剂,其各项检测指标如表1.1。

表1.1 各项检测指标

1.1.2聚羧酸减水剂

聚羧酸减水剂选用HPWR-R高性能缓凝型减水剂，其各项检测指标如表1.2。

1.1.3 萘系减水剂

萘系减水剂选用FS-G高效减水剂，其各项检测指标如表1.3。

表1.2 各项检测指标

1.1.4 其它材料

水泥采用海螺P.O42.5；砂为中砂；水为饮用水；粉煤灰采用II级粉煤灰，矿渣粉为S95级矿渣粉。

1.2 试验方法

试验根据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30-2005），测试混凝土坍落度、观察各盘混凝土和易性，测试7d、28d抗弯拉强度及7d、28d抗压强度。

表1.3 各项检测指标

2 试验结果与分析

2.1 三种外加剂对混凝土抗弯拉强度的影响

为了对比单独在混合料中掺抗折剂、掺聚羧酸减水剂、掺萘系减水剂三者对混凝土抗弯拉强度影响效果，试验中保持水胶比不变，在坍落度相近的情况下，只改变外加剂用量，其配合比见表 2.1。

试验结果见表2.2。

表2.1 掺不同外加剂混凝土配合比

表2.2 掺不同外加剂混凝土试验结果

分析上表的试验结果可知：

（1）掺抗折剂的混凝土与掺减水剂的混凝土在坍落度相近的情况下，抗折剂的减水率比聚羧酸减水剂、萘系减水剂小。其7d抗弯拉强度和掺聚羧酸减水剂的抗弯拉强度基本接近，比掺萘系减水剂的7d抗弯拉强度高9%；28d抗弯拉强度比掺减水剂的抗弯拉强度都要高。

（2）掺抗折剂的混凝土无论是7d还是28d抗压强度都要高于掺减水剂的混凝土。抗折剂与减水剂相比，在水胶比相同、坍落度相近的情况下，能显著提高路面混凝土的抗弯拉强度。

（3）掺减水剂的路面混凝土，坍落度经时损失大，而掺抗折剂的路面混凝土，坍落度损失较小，即使坍落度减小的情况下，混凝土表面呈“松软”状，施工操控较为容易。由于路面混凝土本身设计坍落度较小，造成混凝土粘稠、干硬，翻拌困难。若掺减水剂的混凝土应用到实际施工中，会影响现场施工操控，不易于混凝土的摊铺和振捣成型，若要方便施工，必须提高混凝土的出机坍落度。由于减水剂对水较为敏感，增大水灰比，强度下降，影响路面质量。

2.2 掺抗折剂与聚羧酸减水剂的对比试验

为了对比掺抗折剂与掺聚羧酸减水剂两者的效果，保持各原材料用量不变，通过调整水胶比及外加剂用量，其配合比见表2.3。试验结果如表2.4。

表2.3 掺不同外加剂混凝土配合比

表2.4 掺不同外加剂混凝土试验结果

由表2.3、表2.4可以看出，掺抗折剂的混凝土与掺减水剂的混凝土在坍落度相近的情况下，抗折剂的减水率比聚羧酸减水剂小，掺抗折剂的混凝土水胶比较掺减水剂大得多，但是其7d抗压强度比掺减水剂的抗压强度小11%，28d抗压强度比掺减水剂的抗压强度小6%，28d抗折强度比掺减水剂的抗折强度小9%，说明抗折剂对水胶比的敏感性较小，现场施工较掺聚羧酸减水剂容易控制。

混凝土抗折剂是一种溶解度较低的化学物质，按一定比例掺到混凝土中，能与水泥和水共同作用，生成许多纤维状的物质（不掺抗折剂的基准混凝土多为六方晶体板状物），在微观上改善混凝土的内部结构，提高水泥石的抗弯拉强度和水泥石与骨料的界面粘接强度，从宏观上提高混凝土的抗弯拉强度（弯拉强度），改善混凝土的脆性，提高混凝土的韧性。在高倍电镜下观测水泥石内部结构图如下：2.3掺抗折剂混凝土和掺减水剂混凝土影响弯拉强度现场试验研究

通过现场铺设试验段进一步验证两种混凝土的性能，配合比均采用施工配合比，坍落度相近的情况下，现场取样制作试件，测试28d抗弯拉强度，取芯测劈裂强度，试验结果见表2.5。

图3-1 基准（3天）水泥石内部结构

图3-2掺抗折剂（3天）水泥石内部结构

图3-3 基准（28天）水泥石内部结构

图3-4 掺抗折剂（28天）水泥石内部结构

表2.5 试验段对比试验结果

通过表2.5试验结果可知，在相同操作人员、相同施工工艺条件下，掺抗折剂的混凝土无论是28d抗弯拉强度还是劈裂强度都比掺减水剂的混凝土高很多。取芯发现，掺减水剂的混凝土芯样中下部有大量气泡，而掺抗折剂的混凝土芯样非常密实，很少有气泡。减水剂中的气泡对路面混凝土的抗弯拉强大影响较大，尤其对劈裂强度影响更大。

图3.5 掺减水剂的混凝土芯样

图3.6 掺抗折剂的混凝土芯样

3 结论

（1）路面抗折剂的减水率比萘系减水剂、聚羧酸减水剂的减水率小，在水胶比相同、坍落度相近的情况下，路面抗折剂能提高路面混凝土的抗弯拉强度。

（2）掺抗折剂的路面混凝土坍落度经时损失比掺减水剂的混凝土坍落度损失较小，对水胶比的敏感性较小，现场施工较掺聚羧酸减水剂容易控制。

（3）掺减水剂混凝土芯样气泡较掺抗折剂混凝土多，混凝土密实性较掺抗折剂混凝土差。

[1]减水剂对水泥混凝土的路用性能影响[J].程耀烜.建设科技.2017(17)

[2]混凝土抗折剂在路面混凝土中的应用研究[J].袁敏.福建交通科技.2013[3]JTG E30-2005.公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[S].2005