王宇先

摘要：我国公路交通运输事业的规模正在不断加大，其中公路水泥混凝土的工程规模占比极大，目前公路水泥混凝土路面工程的质量水准还不高，存在难以解决的路面修补难题，由于车辆重载状况较为严重，公路水泥混凝土路面工程中的外加剂运用是关键性技术之一。文章对外加剂在水泥混凝土路面的应用进行了分析。

关键词：水泥混凝土；路面施工；外加剂；公路建设；交通运输 文献标识码：A

中图分类号：U414 文章编号：1009-2374（2016）30-0109-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.053

随着科学技术的快速发展，我国的公路建设技术也在不断发展，对于公路水泥混凝土路面的要求也不断提升。传统的混凝土配合比设计已经难以满足现代运输的需求。外加剂因其自身特点而备受关注，外加剂技术可以改善水泥混凝土的性能，引发了研究人员的高度关注。然而水泥混凝土路面外加剂的正确运用是关键性技术，如果外加剂使用不当，也极易引起水泥混凝土路面的质量事故，影响到公路整体工程的建设质量。

1 水泥混凝土路面的材料早期收缩开裂现状及化学外加剂研究

1.1 水泥混凝土路面的早期收缩开裂

水泥混凝土的水泥早期收缩开裂的机理较为复杂，由于胶凝材料剧烈的水化反应，混凝土的体积会产生明显的变化，通常来说，混凝土的抗拉强度和极限拉应变较低，早期的约束变形应力对混凝土的影响极大，混凝土在这种应力作用下产生裂缝，导致钢筋锈蚀，严重影响结构的整体性。

1.2 外加剂的研究

1.2.1 外加流变剂。它是用于改善水泥混凝土性能的外加剂，有不同的形式，如塑化剂、流化剂和减水剂等，其中减水剂是常用的典型外加剂，它们可以使水泥混凝土的单位用水量减少，改善水泥混凝土的和易性，增强水泥混凝土的强度，对于水泥混凝土的抗冻、抗磨、收缩等物理性能也有重要的影响。在这种表面活性材料的作用之下，水泥颗粒会产生扩散反应，将游离水加以释放，从而明显降低水泥混凝土的水灰比，它的主要品种有木质素系、糖蜜类等。减水剂的添加可以使水泥混凝土的减水率由原先的10%～20%提升到25%～30%。

1.2.2 调凝剂。它是用于调节水泥混凝土凝结时间的外加剂，主要有以下种类：

第一，促凝剂。在促凝剂与水泥混凝土的作用之下，可以生成稳定、难溶的化合物，它可以缩短水泥浆由塑性状态转化为固体状态所需的时间，加速水泥浆的凝结。通常在水泥混凝土工程中使用的促凝剂有水玻璃、铝酸钠、碳酸钠、氟化钠等。

第二，缓凝剂。它主要是延缓水泥凝结的时间，可以在水泥混凝土的水化物表面上产生吸附作用或者可以与水泥产生反应，生成不溶层，以达到延缓水泥凝结的效应。

第三，早强剂。它可以加速水泥的早期强度发展，对于水泥混凝土中的硅酸三钙和硅酸二钙等矿物的水化，产生催化作用，促使水泥快速硬化，常用的早强剂种类有氧化钙和三乙醇胺。

第四，速凝剂。它可以使水泥混凝土快速凝结和硬化，尤其适用于寒冷的冬季施工，它可以使水泥中的石膏丧失缓凝作用，使水泥中的铝酸三钙快速水化并析出水化物，以达到快速凝结的目的。

1.2.3 引气剂。它可以在水泥混凝土中生成细微的、均匀分布的空气微泡，是一种憎水性表面活性物质，在定向排列的结构之下，可以生成单分子吸附膜，生成孔径为0.01～2mm的气泡，均匀而稳定地排列于水泥混凝土之中，可以改变水泥混凝土的含气量，使摊铺的路面平滑而密实，具有平整度、外观齐整的特点。

1.2.4 阻锈剂。它可以阻抗水泥混凝土中钢筋产生锈蚀，增强结构的整体性和效能。常用的阻锈剂有苯甲酸盐、磷酸盐、氯铝酸盐等。

2 外加剂在水泥混凝土路面的应用研究

2.1 外加剂在水泥混凝土路面施工应用中的注意要点

外加剂在水泥混凝土路面施工中的应用，要依据工程的性质和特点添加，要注重水泥品种的选取，由于外加剂材料对水泥的作用较大，水泥的品种不同，掺加外加剂会产生不同的减水或增强效果。同时也要注重外加剂的质量，要在应用不同外加剂之前，对外加剂进行掺量和混凝土性能试验，就掺量而言，不同的外加剂有各自不同的掺量，要保持适宜、合理的掺量，避免掺量问题而导致质量事故。就混凝土的配合比而言，要进行适当的调整，重点对砂率、水泥用量和水灰比进行科学合理的设计和配制。

2.2 不同外加剂使用的要求分析

2.2.1 减水剂的使用要求。对于普通或高效的减水剂要进行质量全面检验，重点对pH值、密度、减水率进行检验，待检验合格后方可使用。要确定好减水剂的最佳掺量，并根据工程需要，与其他外加剂进行复配，对于两种单独可溶解的外加剂要进行检验，观察有无絮凝、沉淀、挥发等现象。在炎热的夏季施工时，要采用高效减水剂，避免水泥混凝土坍落度损失。同时对于掺减水剂的水泥混凝土要进行养生，防止出现裂缝，它在不同的温度下要把握不同的养生天数。具体养生天数要求如下：气温在0℃～10℃时养生28天；气温在10℃～15℃时养生21天；气温在15℃～20℃时养生14天；气温在20℃～25℃时养生10天；气温在25℃以上时养生7天。

2.2.2 缓凝剂的使用要求。为了控制水泥混凝土在高温状态下的坍落度损失，可以掺入缓凝剂，由于在高温条件下，气温急剧上升时，水泥的水化反应会增加一倍，因而要在水泥混凝土初凝时完成全部工序，否则就会影响公路路面的质量，而掺加缓凝剂可以延缓水泥混凝土的初凝时间，有利于施工工序的顺利完工。不同的缓凝剂对水泥混凝土凝结时间的影响表现为：缓凝剂为柠檬酸时，延缓初凝时间为8～9h；缓凝剂为氯化锌时，延缓初凝时间为10～12h；缓凝剂为糖蜜时，延缓初凝时间为2～4h；缓凝剂为木钙时，延缓初凝时间为2～3h。

缓凝剂要与溶液和水进行同时拌和，要提前一个小时配制好粉剂，在充分溶解的前提下，搅拌均匀，对于固体沉淀物要加以清除，绝不能使用已经分层或已经沉淀的缓凝剂。对于难溶、不溶的缓凝剂可以采用干掺法，并且适当地延长搅拌的时间。它还可以与其他外加剂复合使用，一旦在复配时产生絮凝或沉淀现象，则要分别配制和添加。

在高温条件下，掺加缓凝剂外加剂的水泥混凝土保持塑性状态的时间较长，表面水分蒸发的时间也长，这就需要在水泥混凝土的浇筑振捣施工过程中，进行多遍的碾压，在表面硬化之前进行浇水养生。

2.2.3 引气剂的使用要求。加入引气剂的混凝土的收缩和徐变较小，在水泥混凝土路面施工中，混凝土的含气量允许误差，要根据以下要求：在最大粒径为16mm时，水泥路面无抗冻性含气量允许误差要求为5.0±1（%），水泥路面有抗冻性要求含气量允许误差为6.0±0.5（%），水泥路面有抗盐动性要求含气量允许误差为7.0±0.5（%）；在最大粒径为19mm时，水泥路面无抗冻性要求含气量允许误差为4.5±1（%），水泥路面有抗冻性要求含气量允许误差为5.5±0.5（%），水泥路面有抗盐动性要求含气量允许误差为6.5±0.5（%）；最大粒径为26.5mm时，水泥路面无抗冻性要求、水泥路面有抗冻性要求与路面有抗盐动性要求含气量允许误差分别为5.0±0.5（%）、4.0±1（%）、6.0±0.5（%）；在最大粒径为31.5mm时含气量允许误差分别为3.5±1（%）、4.5±0.5（%）、5.5±0.5（%）。

另外，在进行水泥混凝土路面的配合比计算时，要考虑含气量对重度的影响因素，不得随意减少水泥的用量。施工时，为了提高搅拌的速度、质量和效果，必须采用机械拌和，机械搅拌时间要比普通混凝土延长10～20s，可以采用插入式振捣方式，并且振捣时间应当控制在20～30s之内。对于含气量的检测，可以从拌和机出口取样，实施现场检测，对于使用引气剂之后的水泥混凝土路面要进行抗冻性评价。

3 在水泥混凝土路面中应用外加剂的注意事项

3.1 要对水泥混凝土路面进行掺加外加剂的适应性检验

由于外加剂较为复杂，可以采用标准稠度的水泥净浆，进行定性检验。对于几种外加剂的掺合运用，要防止它们的共溶性，以免产生絮凝和沉淀现象。

3.2 要对外加剂进行产品质量检验

需要检验的内容包括外加剂的主要化合物、物理性能、掺量范围等，它们是水泥混凝土路面添加外加剂的前提和条件。

3.3 外加剂的计量精度要求

对于外加剂的掺量，通常采用胶凝材料总量的百分率表示，其计量精确度应当符合以下要求：混凝土强度等级小于或等于C25，计量精确度每盘水泥为±2%、砂为±2%、粗集料为±3%，水为±2%、外加剂为±2%、掺合料为±2%；在混凝土强度等级高于C25，计量精确度每盘水泥为±1%、砂为±2%、粗集料为±2%、水为±1%、外加剂为±1%、掺合料为±1%；累计计量或连续计量1车，微机控制搅拌每盘水泥为±1%、砂为±1%、粗集料为±2%、水为±1%、外加剂为±1%、掺合料为±1%。

4 结语

综上所述，外加剂对于水泥混凝土路面具有重要的作用，在确定外加剂的质量检验和适应性检验条件下，可以合理地确定减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂等外加剂的最佳掺量。在水泥混凝土路面施工环境下，增强水泥混凝土路面的设计强度、耐久性能，减少工程损害，避免因外加剂添加错误而造成的损失，可以减少因使用外加剂而对质量产生的不良影响，可以推动我国公路水泥混凝土路面全面、可持续性发展。

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