溫度及攪拌時間對聚羧酸減水劑使用性能的影響

單繼雄

（河北省道路結(jié)構(gòu)與材料工程技術(shù)研究中心，河北 石家莊 050000）

0 引言

施工單位為保證施工進(jìn)度，有時需要在較低溫度下進(jìn)行混凝土澆筑。生產(chǎn)中常通過對拌合水進(jìn)行加熱來解決，一方面可以保證混凝土的入模溫度，一方面有助于減弱低溫下混凝土坍落度隨時間延長而增大的滯后效應(yīng)。通常認(rèn)為溫度越高，水泥顆粒對聚羧酸減水劑吸附越多，同時溫度越高水泥水化產(chǎn)物對聚羧酸減水劑的消耗越明顯。在兩個作用的綜合影響下表現(xiàn)為隨著溫度升高，混凝土的流動性變差[1]。這個結(jié)論很好解釋突然降溫時混凝土流動性增大，以及溫度升高時混凝土坍落度損失增大的現(xiàn)象。但施工中卻發(fā)現(xiàn)，低溫時混凝土流動性差，而提高拌和水溫度后，混凝土出機(jī)流動度增大，此為上述結(jié)論不能解釋。為此通過試驗(yàn)進(jìn)行分析，找出矛盾出現(xiàn)的原因，給出混凝土適宜的溫度范圍。

1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

1.1 材料準(zhǔn)備

試驗(yàn)所用水泥為武漢亞東 P·O42.5 水泥。減水劑為武漢港灣新材料有限公司生產(chǎn)的 CP-J 聚羧酸減水劑，減水率 30.3%，固含量 34.2%。水采用地下水。

1.2 試驗(yàn)方法

為研究拌和水溫度對聚羧酸減水劑分散效果的影響。分別制備 0℃、10℃、20℃、30℃、40℃的水進(jìn)行水泥—減水劑相容性試驗(yàn)。試驗(yàn)方法參照 GB/T 8077-2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行。測試并記錄攪拌 120s、標(biāo)準(zhǔn)攪拌、出機(jī) 30min 時水泥凈漿的擴(kuò)展度與漿體溫度。水泥凈漿配合比見表 1。

表 1 水泥凈漿配合比

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 溫度、時間對減水劑分散效果的影響

工程施工中混凝土的攪拌時間通常≤120s。試驗(yàn)人員常通過此時的狀態(tài)來判斷混凝土工作性是否滿足要求。試驗(yàn)結(jié)果如表 2 所示。

表 2 水泥凈漿流動度測試

由表 2 結(jié)果可知攪拌 120s 時水泥凈漿擴(kuò)展度隨溫度升高先增大后減小。使用 30℃ 水制得的水泥凈漿擴(kuò)展度最大。0℃、10℃ 及 40℃ 拌和水制得水泥凈漿均出現(xiàn)較為明顯的黏模現(xiàn)象，顯示減水劑初始減水率不足。

標(biāo)準(zhǔn)攪拌時間下，隨拌合水溫度升高，水泥凈漿擴(kuò)展度亦先增大后減小。與攪拌 120s 不同的是，各組試樣的擴(kuò)展度均有所增大，其中使用 20℃ 拌合水制備的水泥凈漿擴(kuò)展度最大。

出機(jī) 30min 后認(rèn)為混凝土處于現(xiàn)場澆筑狀態(tài)。由試驗(yàn)結(jié)果可知，出機(jī) 30min 后各組水泥凈漿的擴(kuò)展度均有所增大。水溫達(dá)到 30～40℃ 時，隨溫度升高流動度開始減小。0℃、10℃ 拌合水制備的水泥凈漿擴(kuò)展度與標(biāo)準(zhǔn)攪拌時間相比顯著增大，顯示低溫下聚羧酸減水劑分散效果存在明顯的時效性。

2.2 原因與分析

分析認(rèn)為，當(dāng)出機(jī)時間較短時，水泥凈漿擴(kuò)展度隨溫度升高先增大后減小。造成這種現(xiàn)象的原因?yàn)闇囟韧瑫r對水泥水化速率和減水劑的吸附速率產(chǎn)生影響。溫度升高時減水劑分子的吸附速率越快，早期分散效果越好。同時水泥水化速率加快，水化產(chǎn)物對減水劑的消耗增多，使流動性降低。水泥凈漿的初始擴(kuò)展度受這兩個因素的綜合作用。

當(dāng)拌和水溫度≤10℃ 時，減水劑吸附速率與水泥水化速率均較小。其中減水劑在水泥顆粒上的吸附為控制因素，由于溫度低時減水劑在水泥顆粒上吸附慢，初始減水率低，表現(xiàn)為水泥凈漿初始流動度小。當(dāng)拌和水溫度在 20～30℃ 時，減水劑吸附速率和水泥水化速率同時增大，而減水劑分子吸附速率增長的更明顯，表現(xiàn)為水泥凈漿初始流動度增大。當(dāng)拌和水溫度≥40℃ 時，水泥水化速率明顯增大，逐漸成為控制因素。導(dǎo)致減水劑分子的凈吸附速率（吸附速率減去消耗速率）減小，水泥凈漿也表現(xiàn)為減水不足。因此認(rèn)為拌合水在20～30℃、水泥凈漿溫度在 18～22℃ 時，減水劑的初始分散效果最好。

當(dāng)出機(jī)時間較長時，水泥凈漿擴(kuò)展度與通常認(rèn)為的結(jié)論一致。當(dāng)時間充裕時，各溫度下聚羧酸減水劑均可在水泥顆粒上吸附至飽和，而低溫下水泥水化消耗的減水劑較少，故隨時間延長，水泥凈漿擴(kuò)展度隨溫度升高而降低。

資料顯示水溫每提高 10℃，混凝土溫度約提高3℃[2]，故拌和水溫度不宜超過 60℃。

3 結(jié)語

本試驗(yàn)考慮溫度效應(yīng)的同時，注意了時間對聚羧酸減水劑分散效果的影響，使所得結(jié)論更具體，更貼近工程實(shí)際。所得結(jié)論如下：

（1）低溫下，聚羧酸減水劑的分散效果存在明顯的時效性。隨攪拌時間延長，水泥漿出機(jī)的流動度增大。隨拌和水溫度升高，水泥漿的出機(jī)擴(kuò)展度先增大后減小?；炷恋某鰴C(jī)狀態(tài)與現(xiàn)場澆筑狀態(tài)可存在明顯差異。

（2）低溫施工時，對拌和水加熱有助于改善混凝土流動性滯后的現(xiàn)象。施工中要注意對水溫的控制，水泥漿溫度在 18～22℃，出機(jī)流動度最好。防止水溫過高導(dǎo)致混凝土流動性下降的現(xiàn)象出現(xiàn)。

（3）出機(jī)時間較長時，隨溫度升高，水泥凈漿擴(kuò)展度降低。