外加劑摻量和用水量是混凝土配合比的重要參數(shù),兩者既存在對(duì)立又有相互統(tǒng)一的關(guān)系。兩者相互影響,相互關(guān)聯(lián),只有兩者相互協(xié)調(diào),均衡作用,才能獲得滿意的混凝土。在兩者的確立上一定要關(guān)注兩者的協(xié)調(diào),因?yàn)椋炷涟韬衔镆@得滿意的工作性需要有一定的漿體,并不是用水量越低用好。在配合比設(shè)計(jì)上,如果外加劑不足,一方面造成用水量增加,另一方面混凝土動(dòng)感不足(流動(dòng)性差,灰呆滯)。反之,外加劑過多而用水不足,混凝土漿體容易發(fā)粘,甚至泌漿。此外,過多的外加劑用量也容易造成混凝土用水量敏感,混凝土拌合物難以控制。
(1)外加劑用量
在水泥、礦物摻合料和砂石用量一定的條件下,混凝土用水量和外加劑摻量存在一個(gè)比較合適的組合,能使混凝土的粘聚性、流動(dòng)性和保水性達(dá)到相對(duì)最佳狀態(tài)。在使用外加劑時(shí),確定摻量時(shí)應(yīng)有一個(gè)允許的富余值以保障混凝土的工作性安全。例如,外加劑的最大摻量為2.2%,外加劑摻量確定在1.8%左右,使外加劑有0.3%~0.5%的允許上調(diào)空間。
如果設(shè)計(jì)配合比時(shí),可以先確定用水量,則外加劑摻量可以依據(jù)減水率進(jìn)行評(píng)估,再混凝土試配驗(yàn)證確定。也可以在水泥、礦物摻合料和砂石用量確定的情況下,根據(jù)混凝土工作性要求,先確定一個(gè)基準(zhǔn)混凝土用水量,再根據(jù)外加劑的減水率,估算混凝土用水量的大致范圍。例如,碎石最大粒徑31.5mm,砂細(xì)度模數(shù)2.6,混凝土坍落度設(shè)計(jì)值為180mm,基本用水量為227.5kg/m3,外加劑摻量為2.0時(shí),減水率為25%,則摻加外加劑的混凝土用水量約為170kg/m3。
外加劑摻量的大小不僅受水泥質(zhì)量的影響,礦物摻合料和砂石質(zhì)量也影響外加劑的作用效果。對(duì)于已經(jīng)確定的材料組合,最佳用水量和最佳外加劑摻量都不相同,應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。試配時(shí)以混凝土拌合物各組分均勻分布,漿體飽滿,拌合物具有滿意的流動(dòng)度,不泌水、離析為判斷準(zhǔn)則。
試配時(shí)如果拌合物坍落度過大,出現(xiàn)嚴(yán)重泌水、離析,調(diào)整時(shí)可以先將用水量降下來,也可以在降用水量的同時(shí)降低外加劑摻量;如果混凝土拌合物坍落度偏小不是太多,可以適當(dāng)調(diào)整外加劑摻量0.1%左右;若混凝土拌合物坍落度偏小太多,則應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整用水量,混凝土用水量提高5kg/m3,混凝土拌合物坍落度可增加20mm。至于外加劑摻量變化增加0.1%,混凝土拌合物坍落度變化多少,應(yīng)通過試驗(yàn)確定,因?yàn)椴煌贩N外加劑甚至同品種不同廠家的外加劑差異很大。
當(dāng)外加劑摻量一定時(shí),存在一個(gè)臨界用水量,即用水量大于該值時(shí),混凝土拌合物容易離析、泌水。如果混凝土的用水量在臨界用水量附近時(shí),生產(chǎn)混凝土?xí)r會(huì)給質(zhì)量控制帶來難度,用水量的細(xì)微變化將會(huì)引起混凝土拌合物狀態(tài)的巨大變動(dòng),砂石含水率的變化,會(huì)讓人誤誤以為外加劑質(zhì)量有問題,其實(shí)是配合比的問題。
(2)用水量
水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、粉煤灰需水量比以及礦物摻合料流動(dòng)度比的大小都會(huì)影響到混凝土用水量,但混凝土坍落度對(duì)用水量的影響是最直接的。雖然隨著外加劑的使用,混凝土拌合物坍落度的大小不再與用水量有直接的關(guān)系,即在用水量一定的情況下,調(diào)整外加劑摻量也可以改變混凝土坍落度。但是,如果混凝土坍落度要求較大,用水量較少,在水膠比一定的情況下,混凝土漿體偏低,僅僅靠增加外加劑摻量很多獲得滿意的混凝土工作性,甚至過大的外加劑摻量可能引起離析、泌水。對(duì)于水泥、礦物摻合料和砂石比例確定時(shí),要拌制一定坍落度的混凝土,可能存在一個(gè)最少用水量,低于該值時(shí),外加劑很難發(fā)揮出良好的作用。
混凝土原材料變差,容易造成混凝土原材料與外加劑適應(yīng)性變差,減水率降低。生產(chǎn)時(shí)應(yīng)注意觀察原材料的變化,利用外加劑控制混凝土用水量,不能一味地靠增加用水量來提高混凝土工作性。尤其是使用聚羧酸減水劑時(shí),對(duì)砂石含泥量和石粉含量更敏感,所以在遇到具體的問題時(shí),適當(dāng)提高外加劑摻量。
(3)用水量和外加劑用量的確定
在用水量的問題上,應(yīng)堅(jiān)持最低水膠比法則,低用水量法則是指在滿足工作性條件下盡量減少用水量。提高混凝土用水量的后果是:混凝土內(nèi)部孔隙率增加、吸水率和滲透性增大、水密性降低,干縮裂縫出現(xiàn)的幾率加大;骨料與水泥石界面粘結(jié)力和鋼筋與灌漿料握裹力減小;混凝土干濕體積變化率加大和抗風(fēng)化、化學(xué)侵蝕能力降低。堅(jiān)持最小漿體用量法則,漿體太多不利于混凝土體積穩(wěn)定性,混凝土內(nèi)部發(fā)生收縮裂縫的概率增加;漿體太少,包裹骨料的厚度不夠,混凝土流動(dòng)性降低,也不利于耐久性。
表1 用水量和膠凝材料用量推薦表

注:①對(duì)于路面、地坪等坍落度要求較低時(shí),用水量可以降低10kg/m3。
外加劑是當(dāng)代混凝土的重要組成部分,外加劑摻量的方法可以按下面公式確定:
式中:μ——外加劑摻量(%)
μ0——外加劑飽和摻量(%)
β0——外加劑飽和減水率(%)
W0一坍落度7~9cm的基準(zhǔn)混凝土用水量,與石子最大粒徑有關(guān):
表2 石子最大粒徑與基準(zhǔn)用水量的關(guān)系
W——配制混凝土的用水量(kg/m3)
Δη——坍落度從7~9cm提到16~24cm所需的減水率增量
Δη=0.005×T0一0.04
T0——配制混凝土的初始坍落度16~24cm。