□廖民新(河南省水利第一工程局)

引 言

隨著現(xiàn)代化工業(yè)高速的發(fā)展，混凝土以其優(yōu)越的性能和低廉的價格成為大量基礎(chǔ)設施必不可少的首選材料，其應用量越來越大，應用范圍也越來越廣泛。目前混凝土已成為世界上用量最大的人造材料，工程結(jié)構(gòu)也對混凝土提出了越來越高的性能要求，這也是當前混凝土材料的發(fā)展方向，其突出的表現(xiàn)在：早強、高強、輕質(zhì)、耐久、低收縮、小徐變等。混凝土耐久性是指混凝土在實際使用條件下抵抗各種環(huán)境因素作用，長期保持完整性和使用性的能力。由于混凝土耐久性的下降給社會造成了巨大的經(jīng)濟損失，為使混凝土適應社會的可持續(xù)發(fā)展，在基礎(chǔ)設施建設和環(huán)境保護這兩個同等重要的社會需求之間，人們逐漸認識到混凝土的耐久性更需要被重視。

減水劑是目前研究和應用最廣泛的混凝土外加劑，挪威、日本、加拿大和澳大利亞等國的混凝土百分之百都摻有減水劑，美國等國家50%～80%的混凝土也摻有減水劑，我國近40%的混凝土使用減水劑，由此可知減水劑在國內(nèi)外混凝土中得到普遍應用，而且前景廣闊。目前工程上應用的主要有萘系、三聚氰胺系和木素磺酸鹽系減水劑。

一、現(xiàn)代混凝土的現(xiàn)狀

水泥的成分變化較大，水泥顆粒直徑越來越細。近年來生產(chǎn)的水泥中硅酸三鈣、鋁酸三鈣的含量越來越高，導致在極短時間內(nèi)的水化反應激烈，直接帶來混凝土的高水化熱、高溫差、高收縮量等問題。

混凝土的組成結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化。由于機械化施工、泵送工藝的特殊要求，混凝土的坍落度、骨料粒徑都發(fā)生了不利于耐久性的變化?；炷恋奶涠鹊奶岣?，骨料粒徑降低，勢必要求在混凝土中增加水泥漿體的含量，或者通過各種外加劑來提高其和易性。水泥用量的增加，進一步加劇了水化熱，增加了混凝土的徐變及收縮變形；另外不成熟的外加劑產(chǎn)品也是混凝土耐久性的隱患。

摻合料已成為現(xiàn)代高性能混凝土不可缺少的組成部分之一?；炷翐胶狭鲜侵敢苑勖夯?、礦渣微粉、硅灰及其它火山質(zhì)材料經(jīng)研磨加工后的礦物超細粉。超細礦粉具有以下特性：表面能量高；對水泥孔隙有微觀填充作用；化學活性高。大量試驗研究及工程實踐表明，摻合料的加入，能改善混凝土微觀結(jié)構(gòu)，增加混凝土的密實性，降低透水性和透氣性，對減少水化熱，降低收縮、徐變作用明顯。另外摻合料的加入還可提高混凝土的坍落度，改善混凝土的可施工性能。但礦物摻合料的加入，會降低混凝土的早期強度，影響施工進度，施工單位往往難以接受采納，這也是客觀上造成了大量工程混凝土耐久性出現(xiàn)了劣化的原因之一。

二、混凝土耐久性下降的主要原因

從工程實踐上看，混凝土的耐久性下降常常是物理和化學變化綜合作用的結(jié)果，而且導致混凝土耐久性下降的物理和化學作用都與氣體、水、溶解的有害物質(zhì)以及從混凝土表面進入混凝土內(nèi)部的滲透過程相關(guān)。其物理作用包括：凍融、干濕和高溫作用?；瘜W作用包括：硫酸鹽侵蝕、酸堿侵蝕、金屬腐蝕、溶解與析晶、碳化、收縮和堿集料反應等?；炷潦且环N非均勻的多孔材料，在外界介質(zhì)如二氧化碳、水、氯離子、硫酸鹽等的侵蝕作用下，會加速破壞，造成混凝土耐久性下降，其使用壽命也會大大縮短。

混凝土的外加荷載越大，持續(xù)時間越長，所產(chǎn)生的徐變也就越大。當徐變應力大于混凝土的極限抗拉強度時，就會在混凝土的內(nèi)部和表面產(chǎn)生裂縫，這種裂縫比較直觀，形成的原因也很簡單。

溫度變化是造成混凝土裂縫的主要原因之一。水泥的水化反應過程產(chǎn)生大量水化熱使混凝土早期升溫體積膨脹，后期降溫體積收縮。當溫度變化引起的體積變形受到限制時，混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生溫度應力，當其大于混凝土自身的抗拉強度時就會形成裂縫。實驗表明混凝土水化溫升越高，彈性模量越高，線膨脹系數(shù)越大，溫度應力越大，越容易產(chǎn)生溫度裂縫。

因此要提高混凝土的耐久性，提高其抵抗外界環(huán)境的能力，必須從改善混凝土自身結(jié)構(gòu)缺陷入手。要改善混凝土自身的結(jié)構(gòu)缺陷，則需減少混凝土凝結(jié)過程的泌水量，減少混凝土坍落度損失，增大混凝土密實度，增強水化產(chǎn)物的強度，降低混凝土彈性模量等。

三、減水劑對混凝土耐久性的影響

（一）正面影響

大部分研究認為高效減水劑通過減水分散作用減少混凝土拌和用水量，賦予混凝土優(yōu)異的施工性能和高密實度，并通過改善水泥水化結(jié)晶產(chǎn)物的含量、結(jié)構(gòu)、形貌等提高混凝土的耐久性能；其中引氣減水劑可改善混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，降低混凝土孔隙率，減少有害孔隙，使孔徑分布均勻，并可降低混凝土中界面區(qū)的結(jié)晶水化物取向度，改善界面區(qū)結(jié)構(gòu)，提高混凝土抗凍性等耐久性；緩凝減水劑可推遲水泥水化放熱峰出現(xiàn)的時間，削弱放熱峰的強度，有利于混凝土內(nèi)部熱量的及時消散，以達到減少裂縫的目的。

（二）負面影響

在大體積混凝土施工中，摻加萘系減水劑加速了水泥水化放熱速率，導致水泥水化熱短時間放出，增加了混凝土泌水量和坍落度損失，也大大增加了混凝土溫度梯度和收縮變形，內(nèi)部拉應力增大導致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，從而對混凝土抗?jié)B性等耐久性能產(chǎn)生不利的影響；含氯鹽、亞硝酸鹽和碳酸鹽的防凍高效減水劑在大摻量下會與水泥發(fā)生置換而析出堿，堿與集料發(fā)生堿集料反應生成堿的硅酸鹽凝膠對混凝土造成膨脹破壞，使其開裂損壞；對摻入松香系引氣劑AEA，木素磺酸鹽系減水劑WRA，三聚氰胺系、聚羧酸鹽高效減水劑的混凝土抗壓強度及抗氯化物腐蝕性能較差。

四、結(jié)論

通過減水劑對混凝土耐久性影響研究可知，部分萘系、三聚氰胺系等減水劑對混凝土耐久性會產(chǎn)生不利的影響，而具有引氣、緩凝的高效減水劑則有助于提高混凝土耐久性。綜觀國內(nèi)外減水劑對混凝土耐久性影響的研究現(xiàn)狀，對于不同種類減水劑對混凝土耐久性能的影響仍缺乏理論指導依據(jù)。盡管已有部分學者對減水劑對混凝土耐久性影響的作用機理做了研究，但是仍然缺乏系統(tǒng)、深入、理論化的研究，無法提出減水劑對混凝土耐久性影響的作用規(guī)律。如何發(fā)揮減水劑對混凝土耐久性的正面作用、避免負面作用缺乏理論指導論據(jù)。因此對不同減水劑對混凝土耐久性的影響和作用機理進行深入研究，可為工程正確選用減水劑配制具有良好耐久性的高性能混凝土提供工程和理論指導依據(jù)。

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