保坍劑保坍性能的評(píng)價(jià)方法研究

李殿權(quán)

（重慶建研科之杰新材料有限公司，重慶 402760）

混凝土是我國(guó)使用量最大的建筑材料，但現(xiàn)階段混凝土用原材料的品質(zhì)參差不齊，不管是普通的工程項(xiàng)目還是高速、高鐵等單體項(xiàng)目中，混凝土經(jīng)時(shí)損失大，泵送施工性能差等問(wèn)題比較常見，而聚羧酸保坍劑具有降低混凝土經(jīng)時(shí)損失、提高混凝土工作性能的特點(diǎn)[1-2]，因此在各大混凝土工程中均在使用聚羧酸保坍劑，但市場(chǎng)中保坍劑的保坍性能千差萬(wàn)別，如何針對(duì)不同的混凝土正確選擇保坍劑是一個(gè)非常棘手的技術(shù)問(wèn)題，只有通過(guò)不斷的技術(shù)積累，正確認(rèn)識(shí)并評(píng)價(jià)不同保坍劑的保坍性能后才能指導(dǎo)我們選擇合適的保坍劑，提高混凝土的質(zhì)量。

為了客觀評(píng)價(jià)保坍劑的保坍性能，本文選擇 6 種具有不同性能的聚羧酸保坍劑進(jìn)行對(duì)比分析，這些保坍劑在減水率、緩釋能力（持續(xù)釋放時(shí)間為 1h、2h、3h）上有一定差異，幾乎涵蓋了目前市場(chǎng)上保坍劑的種類。同時(shí)細(xì)骨料作為影響保坍劑經(jīng)時(shí)損失的關(guān)鍵材料，其 MB 值和含粉量是至關(guān)重要的因素，本文重點(diǎn)選擇在MB 值和含粉量上有明顯差異的 6 種細(xì)骨料，考察這些因素對(duì)不同保坍劑經(jīng)時(shí)損失的影響，通過(guò)水泥凈漿、砂漿和混凝土流動(dòng)性，找出三者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以指導(dǎo)對(duì)保坍劑保坍性能的評(píng)價(jià)。

1 原材料及試驗(yàn)方法

1.1 原材料

（1）保坍劑：6 種保坍劑的勻質(zhì)性指標(biāo)見表 1。

表 1 保坍劑勻質(zhì)性指標(biāo)

（2）膠凝材料

水泥：冀東 P·O42.5R，技術(shù)指標(biāo)如表 2 所示；粉煤灰：需水比 107%。

表 2 水泥技術(shù)指標(biāo)

（3）粗骨料：粒徑為 5～10mm 的小碎石以及粒徑為 10～20mm 的大碎石。

（4）細(xì)骨料：均為碎石破碎的機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)、MB 值和含粉量如表 3 所示。

表 3 細(xì)骨料技術(shù)指標(biāo)

1.2 水泥凈漿流動(dòng)度

水泥凈漿流動(dòng)度按照 GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試，水泥用量 300g，用水量 87g，保坍劑用量根據(jù)凈漿流動(dòng)度調(diào)整。

1.3 混凝土拌合物性能測(cè)試

試驗(yàn)用配合比按照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的配合比應(yīng)使混凝土具有良好的和易性。根據(jù)細(xì)骨料不同，混凝土配合比如表4 所示，編號(hào) A 和 B 的細(xì)骨料使用配合比 Ⅰ、編號(hào) C的細(xì)骨料使用配合比Ⅱ、編號(hào) D、E、F 的細(xì)骨料使用配合比 Ⅲ?；炷涟韬衔镄阅軠y(cè)試按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求進(jìn)行。

表 4 混凝土配合比

1.4 砂漿流動(dòng)度測(cè)試

試驗(yàn)用砂漿配合比應(yīng)參照混凝土配合比，去掉石子，用水量降低 10～20kg/m3，砂漿初始擴(kuò)展度宜控制在 200～250mm 之間。

測(cè)試砂漿流動(dòng)性時(shí)，采用符合 JC/T 681—2005《行星式水泥膠砂攪拌機(jī)》要求的膠砂攪拌機(jī)，試驗(yàn)環(huán)境溫度為 (20±3)℃。將水泥、粉煤灰、砂一次投入攪拌機(jī)，干拌均勻，再加入摻有外加劑的拌合水一起攪拌90s。

出料后，用小勺將攪拌鍋內(nèi)的砂漿攪拌均勻，再進(jìn)行砂漿的初始流動(dòng)度測(cè)試。

測(cè)試完初始擴(kuò)展度后，應(yīng)將攪拌的砂漿留下足夠一次砂漿流動(dòng)度的試驗(yàn)數(shù)量，并裝入用濕布擦過(guò)的試樣筒內(nèi)，容器加蓋，靜置至規(guī)定時(shí)間內(nèi)（從加水?dāng)嚢钑r(shí)開始計(jì)算），然后用小勺將翻拌至均勻后，再按照砂漿流動(dòng)度測(cè)試方法測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 保坍劑凈漿流動(dòng)度性能分析

保坍劑具有緩釋功能，在水泥漿體的堿性環(huán)境中不斷水解，持續(xù)釋放吸附基團(tuán)以維持其分散功能[3]，因此保坍劑的凈漿流動(dòng)度表現(xiàn)為在一定時(shí)間內(nèi)，隨著時(shí)間的推移，凈漿流動(dòng)度不斷增加的趨勢(shì)。1#～6# 保坍劑樣品在不同摻量、不同時(shí)間段的凈漿流動(dòng)度如表 5 所示。

從表 5 可以看出，除了 5# 號(hào)保坍劑外，其余保坍劑在 1.1～2.6g 的摻量范圍內(nèi)均沒有初始凈漿流動(dòng)性；6# 保坍劑樣品在該摻量范圍內(nèi)的任意時(shí)間段內(nèi)均沒有凈漿流動(dòng)性；5# 保坍劑在低摻量（1.1～1.4g）下表現(xiàn)出較好的緩釋功能，隨著時(shí)間的推移，其凈漿流動(dòng)度先增加后降低，在 2～3h 時(shí)凈漿流動(dòng)度達(dá)到最大值，而當(dāng)摻量大于 1.4g 時(shí)，3h 后均出現(xiàn)明顯的泌水抓底現(xiàn)象，說(shuō)明此時(shí)已經(jīng)過(guò)摻。1#～4# 保坍劑樣品，在 1.1～2.6g的摻量范圍內(nèi)，不管哪個(gè)時(shí)間段均沒有出現(xiàn)泌水抓底現(xiàn)象。1# 保坍劑樣品的摻量在 1.1～1.7g 時(shí)幾乎沒有凈漿流動(dòng)性，當(dāng)摻量增加到 2.0g 時(shí)，其 3h 凈漿流動(dòng)度達(dá)到 186mm，繼續(xù)增加摻量時(shí)，同樣表現(xiàn)出凈漿流動(dòng)性隨時(shí)間先增加后降低的現(xiàn)象，且在 3h 后達(dá)到最大的凈漿流動(dòng)度；2# 保坍劑樣品的摻量達(dá)到 1.4g 及以上時(shí)表現(xiàn)出較好的緩釋性能，凈漿在靜置 2h 后就表現(xiàn)出較好的流動(dòng)性，但是當(dāng)摻量增加到 2.0g 后，繼續(xù)增加摻量并不會(huì)顯著提高凈漿在各個(gè)時(shí)間段的流動(dòng)度；4# 保坍劑樣品表現(xiàn)出和 2# 保坍劑樣品相近的緩釋性能，但其5h 的凈漿流動(dòng)度明顯大于 2# 保坍劑樣品；3# 保坍劑樣品的摻量達(dá)到 1.7g 時(shí)，其 2h 凈漿流動(dòng)度達(dá)到 175mm，3h 凈漿流動(dòng)度達(dá)到最大值 192mm，其后便逐漸降低，繼續(xù)增加摻量時(shí)，其凈漿流動(dòng)度在各個(gè)時(shí)間段均有所增加。1#～4# 保坍劑樣品中，當(dāng)摻量提高到 2.6g 時(shí)，1#和 4# 保坍劑樣品的 5h 凈漿流動(dòng)度均為 206mm，明顯大于 2# 和 3# 保坍劑樣品的 165mm。

2.2 保坍劑混凝土工作性能分析

表 5 不同保坍劑的凈漿流動(dòng)度 mm

通過(guò)測(cè)試新拌混凝土的初始工作性能及不同時(shí)間段的經(jīng)時(shí)損失判斷保坍劑的保坍性能，1#～6# 保坍劑樣品的混凝土工作性能如表 6 所示。從表中可以看出，無(wú)論使用何種機(jī)制砂，6# 保坍劑樣品的經(jīng)時(shí)損失均比較大。使用 A 機(jī)制砂時(shí)，1#～5# 保坍劑樣品在各個(gè)時(shí)間段的混凝土工作性能比較相近；使用含粉量或 MB 值相對(duì)較高的機(jī)制砂（B～F）時(shí)，1# 保坍劑樣品均表現(xiàn)出最小的混凝土經(jīng)時(shí)損失，說(shuō)明在各個(gè)樣品中 1# 樣品的保坍性能最佳。從混凝土經(jīng)時(shí)損失數(shù)據(jù)看，2# 保坍劑樣品保坍性能次于 1# 樣，其后依次為 4#、5# 和 3# 保坍劑樣品。對(duì)比保坍劑凈漿流動(dòng)度和混凝土工作性能，1# 保坍劑樣品在摻量足夠的前提下，其凈漿流動(dòng)度的保持能力較強(qiáng)，這與其混凝土經(jīng)時(shí)損失表現(xiàn)一致，但混凝土試驗(yàn)時(shí)同種砂各保坍劑樣品的用量一致，同時(shí) 4#樣品并沒有像凈漿流動(dòng)度一樣，在混凝土中表現(xiàn)出和1# 樣品相同的經(jīng)時(shí)損失，同時(shí) 2#、3# 樣的凈漿流動(dòng)度相近，但 2# 樣的混凝土經(jīng)時(shí)損失卻明顯偏小，也說(shuō)明使用凈漿流動(dòng)度來(lái)判斷保坍劑的保坍性能是不客觀的，因?yàn)楸Ｌ畡┳罱K應(yīng)用于混凝土，混凝土其他原材料，例如細(xì)骨料，對(duì)保坍劑保坍性能的影響是無(wú)法忽略的。

2.3 保坍劑砂漿流動(dòng)度性能分析

砂漿流動(dòng)度相比于水泥凈漿流動(dòng)度多了細(xì)骨料，而相比于混凝土又少量粗骨料，因此砂漿流動(dòng)度在判斷保坍劑保坍性能時(shí)有著承上啟下的作用，特別是砂漿中包含膠凝材料、細(xì)骨料等對(duì)外加劑吸附最大的原材料，對(duì)判斷保坍性能有較大的借鑒意義。表 7 所示為不同機(jī)制砂下 6 種保坍劑的砂漿流動(dòng)度數(shù)據(jù)。

從表 7 中可以看出， 在不同機(jī)制砂中，6# 保坍劑樣品拌制的砂漿在 2h 后均沒有流動(dòng)性，表現(xiàn)出最大的經(jīng)時(shí)損失，說(shuō)明其保坍性能最差；使用除 A 外的其他機(jī)制砂時(shí)，1# 和 2# 保坍劑樣品拌制的砂漿在 4h 時(shí)均有一定的流動(dòng)性，特別是 1# 樣品的 4h 砂漿流動(dòng)度均在200mm 左右，說(shuō)明 1# 樣品的保坍性能最佳，2# 樣品次之；其余樣品的經(jīng)時(shí)損失也表現(xiàn)出和混凝土相同的規(guī)律，說(shuō)明砂漿流動(dòng)度與混凝土流動(dòng)度具有明顯的正相關(guān)性；從砂漿初始流動(dòng)看，5# 樣品的砂漿初始流動(dòng)度最大，這可能與該種保坍劑具有較高的減水率有關(guān)，因?yàn)槠鋵?duì)應(yīng)的混凝土初始擴(kuò)展度也最大，同時(shí)其凈漿流動(dòng)度在低摻量下也能獲得較大的流動(dòng)性，該樣品不管是在凈漿、砂漿還是混凝土中均表現(xiàn)出較大的初始流動(dòng)度，但在砂漿和混凝土中并沒有表現(xiàn)出經(jīng)時(shí)損失小的特性，一方面說(shuō)明水泥凈漿無(wú)法客觀全面地反映保坍劑的緩釋性能，另一方面說(shuō)明細(xì)骨料嚴(yán)重影響保坍劑的保坍性能，因此砂漿流動(dòng)度與混凝土工作性能之間才有很強(qiáng)的正相關(guān)性。

3 結(jié)論

（1）各保坍劑樣品的凈漿流動(dòng)度及其經(jīng)時(shí)損失差異較大，其中 5# 保坍劑樣品在水泥凈漿、砂漿和混凝土中均具有較大的初始流動(dòng)度，說(shuō)明該樣品具有最高的減水率。

表 6 不同保坍劑的混凝土工作性能

表 7 不同保坍劑的砂漿流動(dòng)度

（2）各保坍劑樣品的砂漿數(shù)據(jù)與混凝土數(shù)據(jù)之間有相同的規(guī)律，1# 保坍劑樣品在砂漿和混凝土中均表現(xiàn)出最小的經(jīng)時(shí)損失，其保坍性能最佳。

（3）砂漿流動(dòng)度與混凝土工作性能之間有較強(qiáng)的正相關(guān)性，砂漿流動(dòng)度及其經(jīng)時(shí)損失能夠反映混凝土的工作性能，該方法評(píng)價(jià)保坍劑的保坍性能比較客觀，對(duì)工程應(yīng)用中選擇適合的保坍劑有一定的指導(dǎo)作用。