普通減水劑對新拌混凝土性能的影響研究

張苗君++裘亞達(dá)++尹良君

摘 要：由于普通減水劑具有改善混凝土和易性、減少單位用水量等性能，因此，普通減水劑在許多工程中得到了比較普遍的應(yīng)用，普通減水劑有許多種類，不同的減水劑適用于不同的工程。本文主要討論木質(zhì)磺酸鹽類減水劑對新拌混凝土性能的影響。

關(guān)鍵詞：減水劑；新拌混凝土；性能；影響

Abstract： As ordinary water can improve the workability of concrete， reduce unit water and other properties， therefore， ordinary water to get in many engineering applications in the more common， ordinary water there are many types of different water reduction agents for different projects. This paper discusses the impact of wood-sulfonate superplasticizer on fresh concrete properties.

Keywords： water reducer； fresh concrete； performance； impact

由于普通減水劑具有改善混凝土和易性、減少單位用水量、改變混凝土的凝結(jié)時間、改變水化放熱的過程、減少混凝土的泌水及沉降等性能，因此，普通減水劑在許多工程中得到了比較普遍的應(yīng)用，普通減水劑有許多種類，不同的減水劑適用于不同的工程，在普通減水劑中，目前使用最多的是木鈣減水劑。本文主要討論木質(zhì)磺酸鹽類減水劑對新拌混凝土性能的影響。

1.木質(zhì)磺酸鹽類減水劑的特點(diǎn)

木質(zhì)磺酸鹽是一種陰離子型表面活性劑。它能吸附在固液界面上形成界面吸附層，此吸附膜厚度約為20×10-10m，使界面層上的分子與介質(zhì)內(nèi)部分子具有不同能量。從木質(zhì)磺酸鹽水溶液的表面張力小于純水溶液（在1%水溶液中，表面張力為57×10-3N/m，而純水為71×10-3N/m），說明界面能小于內(nèi)部位能，因而能起分散和起泡作用。

木質(zhì)磺酸鹽在水溶液中解離成有機(jī)大分子陰離子和金屬陽離子。大分子陰離子吸附在水泥固體顆粒表面，使水泥粒子帶上負(fù)電，電性斥力使水泥分子分散開來。水膜還能減小粒子間的摩擦力起到潤滑作用，表面張力的降低使木質(zhì)磺酸鹽減水劑具有一定引氣性，氣泡的滾動和托浮作用也會改進(jìn)固液分散體系的和易性。另外由于在木質(zhì)磺酸鹽分子中存在著羥基（—OH）和醚鍵（—O—），因而有緩凝作用，由于緩凝在水泥水化初期可減少結(jié)合水消耗而增加和易性。總之，由于木質(zhì)磺酸鹽的分散性、引氣性和緩凝性能在混凝土中起到改善性能的作用，這就是木質(zhì)磺酸鹽類減水劑的特點(diǎn)。

2.對新拌混凝土性能的影響

2.1改善混凝土和易性

和易性是表示新拌混凝土由于稠度的變化而引起澆筑成型的難易程度，以及抵抗材料分層、離析的程度。是稠度、可塑性、致密性、骨料離析等各種性能的總稱。一般說和易性主要是指新拌混凝土在施工中，即在攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗過程中能保持均勻、密實(shí)而不發(fā)生分層離析現(xiàn)象的性能，也叫做混凝土的工作性。

影響混凝土和易性的因素很多，主要是水泥品種、用量、骨料用量、砂率大小、用水量以及澆筑環(huán)境溫度、濕度、工藝條件、攪拌運(yùn)輸、靜停時間等。當(dāng)其他條件相同時則和易性與減水劑的種類、摻量及摻加方法有關(guān)。

適量的木質(zhì)磺酸鹽減水劑摻人后，由于吸附作用、分散作用。電性作用、表面自由能降低等作用，使存在于水泥漿體絮凝結(jié)構(gòu)中游離水釋放出來。水泥顆粒間的電性斥力作用、水化膜的潤滑作用，加上引入氣泡的潤滑作用使水泥漿體流變性能增加，即和易性變好。使混凝土在相同用水量情況下坍落度增加；使混凝土的施工、振搗變得更容易；同樣施工條件下混凝土的均勻性更好。

2.2減少單位用水量

由于混凝土和易性的改善，那么在保持相同的和易性情況下，就可以減少拌合物的用水量。而用水量的大小直接影響硬化后混凝土的強(qiáng)度與耐久性。實(shí)際上根據(jù)計算水泥水化硬化的理論，用水量只有25%（以水泥質(zhì)量為100%計）。但在生產(chǎn)混凝土?xí)r為了保持一定的流動性，便于施工，往往要超過此值。這些在水化過程中不需要的水稱為游離水分。游離水分或是蒸發(fā)掉形成混凝土中的空隙，或是停留在混凝土結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔中造成透水性差或抗凍融性差等影響耐久性的因素。因此減水率是減水劑一項(xiàng)重要指標(biāo)。一般木質(zhì)磺酸鹽類減水劑的減水率在8%～15%左右。

2.3改變混凝土的凝結(jié)時間

普通減水劑都有延緩混凝土凝結(jié)時間的性質(zhì)。這主要是由于它們的分子結(jié)構(gòu)中含有羥基與羧基。

目前各國都采用了美國ASTM（美國材料學(xué)會）規(guī)定的貫入阻力試驗(yàn)來確定混凝土的凝結(jié)速度或時間。當(dāng)貫入阻力分別達(dá)到3.5MPa和28MPa時，分別表示混凝土達(dá)到了初凝和終凝。當(dāng)摻人適量木質(zhì)磺酸鹽減水劑（木鈣最佳摻量為0.25%），對于普通硅酸混凝土，其初、終凝時間分別延長l～2h左右，而礦渣硅酸鹽混凝土，其初、終凝時間分別延長2～4h和2～3h，一般木質(zhì)磺酸鹽減水劑延長初終凝時間大約為25%左右見圖l。

1一普通硅酸鹽水泥混凝土；

2一摻木質(zhì)素磺酸鈣后的普通硅酸鹽水泥混凝土；

3一礦渣硅酸鹽水泥混凝土；

4一摻木質(zhì)素磺酸鈣后的礦渣硅酸鹽水泥混凝土

2.4改變水化放熱的過程

混凝土凝結(jié)硬化過程實(shí)際上是水泥水化硬化過程。眾所周知，水泥水化過程是一個放熱過程（如圖2）。摻人減水劑后，28天內(nèi)水泥總的放熱量與不摻者大致相同，所不同的在于改變了水化放熱的過程。普通減水劑都能不同程度地推遲水泥水化熱峰值出現(xiàn)的時間與高度。研究發(fā)現(xiàn)主要是減水劑推遲了水泥熟料中C3A和C3S放熱過程。在木質(zhì)磺酸鹽摻量為0.25%時，初期水化熱峰值要低些，并且至少要推遲3～8h。研究發(fā)現(xiàn)主要是由于減水劑的表面吸附作用形成的吸附膜阻礙了初期的水化反應(yīng)，從而控制了水化放熱速度。

2.5減少混凝土的泌水及沉降

多數(shù)減水劑能減少混凝土的泌水與沉降，如圖3，這是因?yàn)槟举|(zhì)磺酸鹽的表面活性作用提高了混凝土拌合物這一非均相懸浮體系的穩(wěn)定性。由于吸附作萬用、電性斥力作用、減水作用、引氣托浮作用都使得混凝土中骨料顆粒的沉降速度減慢，使其在凝結(jié)硬化前保持懸浮穩(wěn)定狀態(tài)。但也有些外加劑會增加沉降與泌水，如氨基磺酸鹽及羥基羧酸鹽類減水劑。

參考文獻(xiàn)

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【文章編號】1006-2688（2017）07-0030-02endprint