摘要：在人防混凝土工程中，混凝土性能優異是確保工程質量的前提。混凝土外加劑用量雖少，但對混凝土性能影響較大。結合外加劑在人防混凝土工程應用中的實例，通過試驗，研究外加劑對混凝土的和易性、含氣量、坍落度損失、凝結時間、泌水率、水化熱等性能的影響，同時研究外加劑對改善人防混凝土孔結構以及對混凝土的抗滲、抗凍等耐久性的影響。結果表明，外加劑能有效地改善混凝土的施工性能，改善人防混凝土的孔結構，提高混凝土的抗滲、抗凍性能。
0 前言
人防混凝土應用外加劑的歷史較早。20世紀50年代，為了防止地下室滲水，就曾多次使用過外加劑。70年代末80年代初，隨著“雙摻”技術的推廣應用，混凝土外加劑在人防混凝土工程中的應用價值越來越高。可以說，混凝土外加劑已成為人防混凝土工程中必不可少的重要組分。
長期以來，人們注重混凝土的強度，而對混凝土的耐久性重視不夠。事實上，混凝土耐久性優劣直接影響到人防工程的壽命，而外加劑的特點在于:①可有效地改善混凝土的和易性、水化熱等一些施工性能；②可有效地改善人防混凝土的內部結構，使宏觀大孔明顯減少，少害和無害的細孔結構比例增大；③可有效地提高人防混凝土的抗滲、抗凍等耐久性能。本文結合人防工程實例，通過實驗研究了外加劑對人防混凝土工程的影響。
1 試驗簡介
1.1 工程概況
某人防地下商場位于市區中心地帶，建筑面積4000m2，地下3層，混凝土設計強度等級C30、C40，抗滲等級P8， 混凝土澆筑量為9000m3，施工現場場地狹小，施工環境惡劣，施工難度大，施工中混凝土均采用泵送。
1.2 原材料
(1) 在滿足強度要求的基礎上，水泥重點控制發熱量與堿含量指標，本工程經試驗確定采用強度等級為42.5級的中熱水泥，其堿含量為0.45%。
(2) 考慮混凝土可泵性，采用粒徑為10mm～20mm連續級配的石子，含泥量小于1%。
(3) 選用細度模數為2.7的中砂，含泥量小于2.2%。
(4) 粉煤灰選用電廠Ⅰ級灰。
(5) 摻JM-Ⅱ外加劑和DH9型引氣劑。
1.3 試驗用配合比
試驗用的配合比見表1。
2 外加劑對人防混凝土施工性能影響試驗
摻量對混凝土用水量、和易性以及強度的影響，試驗結果見表2。由表2可見，混凝土用水量隨外加劑摻量的增大而降低，當摻量大于0.8%后，用水量降低的幅度趨于減小，減水量最高可達31.1%；外加劑摻量小于1.0%時，混凝土有較好的和易性，摻量大于1.0%時，混凝土拌合物出現板結現象，當摻量達到1.6%時，混凝土7d強度較低，28d、90d強度也偏低，說明低膠材用量混凝土，外加劑摻量不宜過大。
2.1 混凝土含氣量、坍落度損失試驗
混凝土含氣量、坍落度試驗結果見表3。各組試驗混凝土含氣量和坍落度經時損失較小；混凝土經靜放1h后含氣量仍在3.6%～4.2%之間， 說明混凝土的保氣性能良好，保證了混凝土的抗凍耐久性；同時混凝土經靜放1.5h后，坍落度仍保持在13cm左右，可以保證混凝土的正常施工。
2.2 混凝土凝結時間、泌水率試驗
混凝土凝結時間、泌水率試驗見表4，泵送混凝土需加入緩凝劑以延緩混凝土的凝結時間，但如緩凝的時間太短，則不能滿足施工要求，如時間過長又會影響強度和施工進度。從表4可知，各種混凝土的初凝在13h～15h之間，終凝在15h～19h之間。表明已有充足的時間來完成混凝土的攪拌、運輸、澆灌、振實和抹面等施工工序；初、終凝時間差也較短，滿足工程養護的要求。各組試驗的泌水率也相當低，這為泵送混凝土的正常施工提供了可靠的保證。
2.3 外加劑對水泥水化熱的影響
外加劑對水泥水化熱影響試驗結果見表5。由試驗結果可知，所選外加劑可顯著降低水泥的早期水化熱值，推遲水化放熱最高峰出現的時間，有利于降低混凝土的早期升溫，摻JM-Ⅱ的水泥1d、2d、3d 齡期的水化熱分別只有基準水泥的27.4%， 59.3%和68.4%，7d水化熱比基準水泥低28%。
3 外加劑對人防混凝土孔結構的改善試驗研究
根據布特等人的研究結果， 我們可以把水泥石中的孔按大小分為四級，一是凝膠孔(孔徑<10nm)，二是過渡孔(孔徑為10nm～100nm)，三是毛細孔(孔徑為100nm～1000nm)，四是大孔(孔徑>1000nm)。凝膠孔可認為是水泥水化產物的一部分，對混凝土的強度無害；過渡孔是介于凝膠孔和毛細孔之間的孔，對混凝土的強度有少量的危害； 毛細孔是存在于部分水化水泥顆粒之間為水所填充的空間水份蒸發后殘留下來的，毛細孔是能產生毛細作用的孔，是一種有害孔；大孔對混凝土強度及其耐久性影響最大，可稱之為多害孔。由此可見，我們應盡可能地減少混凝土中有害的毛細孔和大孔。外加劑對人防混凝土孔結構的改善試驗結果列于表6。由試驗結果可知，在混凝土中摻入0.6%左右的外加劑，混凝土的總孔隙率降低，大于100nm的有害孔明顯減少，大于1000nm的大孔成倍減少，小于100nm的少害孔和無害孔相對增多。
4 混凝土抗滲、抗凍性能研究
針對外加劑的性能以及該人防地下室的設計要求———地下室有壓力水存在，因此，選用水灰比較大的混凝土配合比進行抗凍、抗滲試驗，試驗結果如表7。由表可見， 相同水灰比時， 隨著粉煤灰摻量的增加， 混凝土試件的質量損失相應增多，相對動彈模隨之減小，但混凝土抗凍等級均可達F150，抗滲等級也超過P8。因此， 0.6%摻量外加劑的人防混凝土配合比設計完全滿足該人防地下室對耐久性的要求。
5 結語
(1)外加劑能使人防混凝土有較好的和易性，能明顯提高早期強度。
(2) 外加劑能降低早期水化熱，使水化更加有序，水化形成的結構更加密實。
(3) 外加劑能改善人防混凝土的孔結構。
(4) 外加劑能顯著提高混凝土的抗凍、抗滲等耐久性能。
