張宇東，孫汝霖

（黑龍江省慶達(dá)水利水電工程有限公司，哈爾濱 150080）

隨著混凝土外加劑行業(yè)的迅速發(fā)展，混凝土外加劑也已被定義為混凝土中除水泥、砂、石和水之外的第五種組成成分。混凝土外加劑的種類也日益繁多，由最早單一型的塑化劑發(fā)展到各種功能型外加劑。同時(shí)，大體積混凝土的裂縫問(wèn)題也一直不同程度地困擾著施工人員，尤其是在炎熱的夏季，而混凝土緩凝劑出現(xiàn)有效地解決了這一問(wèn)題，也日益被工程人員所重視。本文主要結(jié)合具體工程介紹混凝土緩凝劑的性能及其在炎熱夏季大體積混凝土施工中的應(yīng)用，以便使緩凝劑的作用進(jìn)一步為大家所認(rèn)識(shí)。

1 原理

延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間的外加劑稱為緩凝劑，它可使新拌混凝土較長(zhǎng)時(shí)間保持塑性，以便灌注，提高施工效率，保證施工質(zhì)量。緩凝劑總是與熱天施工的混凝土、大體積混凝土和泵送混凝土聯(lián)系在一起，其原因不僅是因?yàn)樗舆t了水泥漿的凝結(jié)時(shí)間，而且還可以延緩和降低水泥水化時(shí)的放熱速度和熱量，從而使混凝土避免了由溫度應(yīng)力引發(fā)的裂縫。炎熱季節(jié)施工的混凝土和大體積混凝土內(nèi)部的熱量都不易散發(fā)而使混凝土局部溫度升高，造成內(nèi)外溫差加大從而使混凝土開(kāi)裂。本工程使用的是有機(jī)類糖鈣型緩凝劑，它可改變水泥粒子表面性質(zhì)，即親水性，分子中的羥基在水泥粒子表面，使晶體相互接觸受到屏蔽，阻礙水泥水化過(guò)程，因此產(chǎn)生緩凝作用。

2 工程實(shí)例

某大廈基礎(chǔ)大體積混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，基礎(chǔ)大體積混凝土總澆筑量為2 100 m3，分兩塊每塊體積為1 050 m3，一次性澆筑。環(huán)境溫度在16.2℃ ～30.8℃范圍內(nèi)變化，施工用混凝土的和易性良好，坍落度控制在18～22 cm?；炷寥肽囟瓤刂圃?5.1℃ ～30.6℃，混凝土澆筑后進(jìn)行了嚴(yán)格的控溫工作，測(cè)溫部位為單塊混凝土。澆筑的同時(shí)施工單位按相關(guān)規(guī)定預(yù)留了足夠的試塊?；炷僚浜媳纫?jiàn)表1。

表1 混凝土配合比表

單塊混凝土測(cè)溫圖見(jiàn)圖1。

圖1 基礎(chǔ)大體積混凝土溫度曲線

3 結(jié)果分析

大體積混凝土的水泥水化熱不易散發(fā)，在混凝土內(nèi)部溫升過(guò)高，當(dāng)混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土表面的溫度相差較大超過(guò)規(guī)范規(guī)定的25℃時(shí)，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的早期抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)被拉裂，產(chǎn)生溫度裂縫?；炷馏w積大，收縮量大，易產(chǎn)生收縮裂縫。混凝土量大，由于水泥水化熱產(chǎn)生的熱容大，加之混凝土為熱的不良導(dǎo)體，短時(shí)間內(nèi)混凝土內(nèi)部的熱量很難散去，如果降溫速度過(guò)快，混凝土?xí)a(chǎn)生太大的溫差，這種降溫溫差極易引起混凝土的整體變形，而大體積混凝土是不可能一起隨溫差應(yīng)力作用而變形的，再加之混凝土失水引起的體積收縮變形與混凝土受到地基和其它結(jié)構(gòu)邊界條件的約束引起的拉應(yīng)力的共同作用，易產(chǎn)生貫通裂縫，因此控制大體積混凝土澆注后5～14 d內(nèi)產(chǎn)降溫速度問(wèn)題很關(guān)鍵。

不摻加任何外加劑的普通混凝土，資料顯示一般在混凝土入模溫度10℃左右，環(huán)境溫度8℃ ～17℃時(shí)，澆筑后3 d出現(xiàn)內(nèi)部溫升高峰;在炎熱的夏季施工當(dāng)中，如不采取任何控溫措施時(shí)，混凝土的入模溫度通常會(huì)達(dá)到25℃ ～40℃，環(huán)境溫度在20℃ ～30℃，大體積混凝土內(nèi)部的最高溫升在澆筑1 d后就出現(xiàn)。在本工程施工過(guò)程中，混凝土入模溫度最高達(dá)30.6℃，加之環(huán)境溫度最高達(dá)30.8℃，如果不采取任何降溫措施，混凝土的水化熱峰值將會(huì)在一天后出現(xiàn)，峰值理論預(yù)算將會(huì)高達(dá)80℃左右，將嚴(yán)重影響到混凝土結(jié)構(gòu)的安全性，及易導(dǎo)致大體積混凝土由于內(nèi)外溫差過(guò)大而造成的溫差裂縫問(wèn)題。從圖中可以看出，大體積混凝土散熱方式為一維散熱，當(dāng)采取的保溫養(yǎng)護(hù)措施得當(dāng)時(shí)，溫降曲線平緩下降，這就表現(xiàn)為降溫曲線從溫升峰值以后的曲線部分。本工程由于加入了適當(dāng)?shù)木從齽┛刂苹炷翜囟龋沟么篌w積混凝土水化溫升峰值推遲到了澆筑后的第3天出現(xiàn)，峰值也較普通混凝土的水化峰值低。粉煤灰的摻用，雖然在一定程度上降低了水泥的單位使用量，是導(dǎo)致峰值降低的一個(gè)原因，但緩凝劑起到的緩凝作用才是主導(dǎo)，它使得水泥的前期水化速率放慢，混凝土中水泥水化放出的熱量通過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)散失的時(shí)間延長(zhǎng)，熱量散失得到了充足的時(shí)間，致使出現(xiàn)的水泥水化熱峰值較低。這對(duì)于保證混凝土的質(zhì)量、不產(chǎn)生溫度裂縫是極其有利的。

對(duì)于各區(qū)域的熱峰值不同，原因是由于各區(qū)域的邊界條件不同使得散熱條件不同，另外處于邊角處的散熱面積大，散熱較快，中心部位的散熱慢。同時(shí)各區(qū)域的養(yǎng)護(hù)也不盡相同，入模溫度也不相同，這都致使了各區(qū)域混凝土的溫度峰值出現(xiàn)的時(shí)間與大小不盡相同，但是均在控制范圍之內(nèi)。

本工程通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)同條件預(yù)留試件的抗壓強(qiáng)度等力學(xué)性能的檢測(cè)證明，最終各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并沒(méi)有因?yàn)榫從齽┑募尤攵艿讲焕绊?。這是因?yàn)榫從齽┓肿釉谒嗔Ｗ由系奈綄拥拇嬖?，使分子間的作用力保持在厚的水化層表面上，使水泥縣浮體趨于穩(wěn)定，并阻止水泥粒子凝聚。因此緩凝劑對(duì)水泥縣浮體也有分散作用。它們不但在原膠凝物質(zhì)的粒子表面吸附，也在水化和硬化過(guò)程中吸附在新相的晶胚上，并使其穩(wěn)定。這種穩(wěn)定作用會(huì)阻止結(jié)構(gòu)形成的過(guò)程，使早期強(qiáng)度稍有降低，但在水泥水化繼續(xù)進(jìn)行的過(guò)程中，由于水泥粒子的膨脹引起吸附層之間的空隙擴(kuò)大或膜層破裂，因此水泥水化作用可照常進(jìn)行。這樣對(duì)后期強(qiáng)度的發(fā)展幾乎沒(méi)有壞的影響，有時(shí)甚至可以增加后期強(qiáng)度。

4 結(jié)論

大體積混凝土施工的關(guān)鍵是如何控制混凝土的水泥水化熱和混凝土的收縮量，以及水化熱的釋放速率和混凝土的降溫速率。尤其是在炎熱季節(jié)施工，水泥水化速度的控制顯得尤為重要，而根據(jù)工程具體情況合理地加入緩凝劑可有效地控制溫度裂縫和收縮裂縫的產(chǎn)生，解決了炎熱夏季大體積混凝土施工的一大難題。緩凝劑的加入對(duì)混凝土的早期強(qiáng)度稍有降低，但不會(huì)影響后期強(qiáng)度，甚至可增加后期強(qiáng)度，不會(huì)影響工程質(zhì)量。

[1]張冠倫，王玉吉，孫振平.混凝土外加劑原理與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1996.