混凝土的性能不仅取决于组成材料的性能,更取决于材料之间的适应性及混凝土配合比。外加剂(减水剂) 与水泥的不相适应问题即外加剂对水泥工作性能改善不明显、微硅粉混凝土坍落度损失过大或混凝土过于快凝,甚至造成混凝土结构构件更易出现的裂缝。
外加剂作为混凝土的第5 组分,所占比重很小,但是对混凝土的性能却是影响很大,能够明显提高混凝土的坍落度、调节凝结时间,从而改善混凝土施工性能或节约成本。水泥的水化反应需要不到水泥质量25 %的水,但水泥遇到水会形成絮凝结构将水包裹在里面,为了使水泥水化更完全和提高混凝土施工性能需要加入更多的水,外加剂的加入能够在水泥颗粒表面定向吸附,使水泥颗粒表面带有同性电荷,因斥力作用而分离开来,从而释放出水泥絮凝结构包裹的水份,使更多的水参与水化反应、提高流动性[1 ] 。水泥颗粒对外加剂吸附性的大小及外加剂作用的损耗大小,反应了外加剂与水泥的适应性好坏。混凝土外加剂的特点是品种多、掺量少,在改善或提高新拌和硬化混凝土的性能中起着重要的作用,新拌混凝土工作性能明显改善;能有效控制混凝土的凝结时间与坍落度损失;后期强度有较大的增长;增加混凝土的密实性,抗渗、抗冻、抗炭化等耐久性指标有较大的提高,硬化混凝土有较好的体积稳定性等。外加剂的研究和应用技术的发展促进了混凝土施工新技术与新品种混凝土的发展,在发达国家掺外加剂的混凝土占混凝土总量50%-80%,特别是日本、北欧等国几乎全部混凝土都掺用外加剂,我国仅接近40%。使用外加剂的普及程度是衡量一个国家混凝土技术水平高低的重要标志之一,特别是高性能外加剂与高性能混凝土已成为本世纪混凝土工程的“高新技术”。自水泥新标准实施后,外加剂与水泥的适应性及对混凝土性能的影响出现了不少问题。因此,了解混凝土外加剂与水泥的适应性,外加剂对混凝土性能的主要影响,对更好使用外加剂,处理好外加剂与水泥及混凝土的关系,充分发挥混凝土在建筑工程上的作用是十分重要的。混凝土外加剂与水泥的适应性问题,涉及水泥化学、高分子材料学、表面物理化学和电化学等多方面的知识,是一个极复杂的问题,但也是一个必须了解与基本掌握的问题。
水泥是混凝土最基本的胶凝材料,全国水泥占世界水泥总量的1/3,2003年已达8.6亿多吨,连续13年居世界之首。水泥新标准在2001年4月1日正式施行后,各水泥厂已采取了一系列重大技术措施来提高水泥质量以适应新标准的要求,主要从提高水泥早期强度、细度(增大比表面积)、C3A的含量、混合料的质量等,使水泥达到新标准的要求,但与外加剂的适应性却增加了不少问题。
混凝土外加剂厂也紧紧跟上,对各类外加剂进行了性能调整以达到与新水泥指标兼容性。从外加剂厂来说,尽管作出了很大的努力,但从工程实践的情况来看,问题仍然很多,如同品种同掺量的外加剂,对不同品种的水泥,效果差异极大,甚至同一种水泥,但不同时期效果也有差别,使用同一批外加剂的水泥净浆流动度时大时小,其混凝土的坍落损失有时忽大忽小,甚至有时泌水、有时又不泌水、凝结时间的差异也很大,时而还会出现促凝现象等等,这些就是外加剂与水泥的适应性问题。 现代混凝土作为人造建筑材料已有170多年的历史。在生产实践过程中,随着技术水平的提高,为了解决普通混凝土质量大的缺点,人们逐渐开发出了混凝土的新品种一一轻质混凝土。1913年美国首先用回旋窑烧制了页岩陶粒,为轻质混凝土的发展迈出了可喜的第一步。由于轻质混凝土是一种比强度高,保温耐火,抗震性能好,无碱集料反应等新型混凝土,可广泛应用在各种工业与民用建筑等构筑物上,具有很好的技术经济价值,所以自上世纪60年代以来在世界各国获得了长足的发展和应用,成为建筑材料工业中发展最快的轻质高强的新型建筑材料之一。
在轻质混凝土的发展初期,由于其强度较低且人们对其力学性质研究较少,使其应用的范围有所局限。随着研究的深入、高强轻集料即高强陶粒的问世。人们利用高强陶粒配制出了密度等级为1600~1900,强度等级在LC30以上的,广泛用于结构的高强轻集料混凝土。它以优良的力学性能和潜在的好处,在世界各国,特别是在北欧等国被广泛地应用于高层、超高层建筑结构,大跨度桥梁和城市立交桥及海洋工程中。而在我国,由于对轻质高强混凝土的研究还不十分系统,其用于承重结构的还不多。
为了促进高强轻质混凝土(HSLC)在公路桥梁上的理论研究和实际应用,本文在总结有关资料的基础上,对HSLC配制方法进行了全面系统的介绍和分析,并针对预应力HSLC梁桥在施工配合比方面存在的一些实际问题进行了初步讨论,提出了几点改进措施。