外加劑改進(jìn)混凝土泌水的試驗(yàn)研究

關(guān)鍵詞：外加劑；泌水；增稠劑；含氣量 

0 前言

長期以來，新拌混凝土的泌水一直是一個技術(shù)難題，困擾著工程界，嚴(yán)重影響了混凝土的工程質(zhì)量。由于引起混凝土泌水的機(jī)理復(fù)雜，影響的因素很多，還沒有非常有效的解決方法和途徑。目前為止，外加劑被認(rèn)為是減少泌水最有效而直接的手段。針對此問題，我們進(jìn)行了外加劑改善混凝土泌水的試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)過程

1.1 原材料

水泥江南水泥廠4215P·Ⅱ水泥

砂中砂

碎石大小石子摻配， 滿足5mm～20mm的顆粒級配要求

外加劑萘系高效減水劑、特定的增稠劑、緩凝保坍劑和引氣劑。

1.2 試驗(yàn)方法

如無特殊說明， 泌水試驗(yàn)用混凝土配合比和泌水試驗(yàn)方法均參照GB8076進(jìn)行。

2 外加劑改進(jìn)泌水的試驗(yàn)研究

2.1 合適的減水劑摻量

圖1給出了萘系減水劑摻量對混凝土泌水率的影響曲線。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著減水劑摻量的增加，泌水率逐漸降低，但當(dāng)摻量達(dá)一定水平后時(shí)，減水劑的摻量再提高時(shí)，泌水率卻開始逐漸增加。也就是說，減水劑能明顯減低混凝土泌水率，但存在一個最佳摻量。

2.2 減水劑的改進(jìn)

目前國內(nèi)工程中用的最多的減水劑為萘系減水劑，因而使用萘系減水劑出現(xiàn)泌水的問題也最多。圖2為典型的萘系減水劑的合成工藝流程示意圖，其中磺化和縮合是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。因而，我們通過延長縮合時(shí)間和加入改性組份兩個途徑來改進(jìn)減水劑，進(jìn)而研究改性減水劑對混凝土泌水性能的影響。

2.2.1 延長縮合時(shí)間

研究縮合時(shí)間的目的是使縮合物分子鏈長度適中，使高分子鏈長短盡可能均一。表1為萘系高效減水劑縮合時(shí)間對混凝土泌水性能影響的試驗(yàn)結(jié)果，其中t₀為某一特定的縮合時(shí)間。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，縮合時(shí)間為t₀(h)時(shí)，混凝土的泌水率為6.00%， 當(dāng)延長32h的縮合時(shí)間，混凝土的泌水率降低到2.96%，說明延長縮合時(shí)間可以很大程度地降低混凝土的泌水率，但再延長7h時(shí)，并不能明顯的下降泌水率。

2.2.2 加入改性組份Y

在減水劑縮合過程中加入改性組份，起交粘擴(kuò)鏈作用，可減少混凝土的泌水和坍落度的經(jīng)時(shí)損失。我們進(jìn)行了多種改性組份對混凝土泌水性能的篩選試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)改性組份Y摻量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))在6.5%～15.0%范圍內(nèi)對混凝土的泌水及其它性能都有一定的改善作用，其泌水率的試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

2.2.3 選用合適的緩凝保坍組份

眾所周知，萘系高效減水劑本身不具有緩凝保坍作用。為滿足混凝土泵送施工的要求，通常采用復(fù)配緩凝保坍組份的方法。萘系高效減水劑適用的緩凝保坍劑很多， 我們選用了四種有代表性的緩凝保坍組份進(jìn)行混凝土泌水率試驗(yàn)，結(jié)果列于表3中。結(jié)果表明，普通的緩凝保坍組份a、b和c，由于延緩了混凝土的凝結(jié)時(shí)間，均不同程度的增加了混凝土的泌水率，其中摻組份a混凝土泌水率比未摻加緩凝保坍組份的高2.5倍；而采用特種緩凝保坍組份中間體， 卻降低了混凝土的泌水率， 只為基準(zhǔn)組的37% ，大大提高了混凝土的保水性能。因此，對于泵送劑而言，合適的緩凝保坍組份是影響混凝土泌水率的關(guān)鍵因素。

2.2.4 摻入合適的增稠組份

在混凝土中加入合適的起增稠作用的水溶性高分子材料，如各種纖維素、聚丙烯、淀粉等，混凝土的粘聚性和保水性可以得到明顯的改善。我們選用增稠劑w進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

首先進(jìn)行了增稠劑w摻量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))對凈漿泌水率的影響試驗(yàn)，結(jié)果如圖3所示。試驗(yàn)表明，增稠劑w的摻量在0.1×10^-4～2×10^-4范圍內(nèi)變化時(shí)，凈漿的流動度基本沒有顯著減小，并且在0.1×10^-4～0.7×10^-4范圍內(nèi)還有所增加，而漿體的泌水率則逐漸降低至0。隨著增稠劑w摻量的繼續(xù)增大，凈漿的泌水率開始有所增加，但仍然比不摻的至少低50%。試驗(yàn)充分說明，在一定的摻量范圍內(nèi)，增稠劑w可以顯著降低水泥漿體的泌水率，并且對其流動度幾乎沒有影響。

根據(jù)凈漿的試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行了增稠劑w摻量對混凝土泌水率的影響試驗(yàn)，摻量從0 到0.50×10^-4，結(jié)果列于表4中。試驗(yàn)結(jié)果同樣表明，在0.50×10^-4摻量范圍內(nèi)，隨著增稠劑w摻量的提高，混凝土的泌水率明顯下降，而對坍落度和坍落度損失，以及對擴(kuò)展度和擴(kuò)展損失均無不良影響。說明所選用的增稠劑w可以明顯提高混凝土的保水性能， 而不對流動性帶來負(fù)面的影響。

2.2.5 合適的引氣量

圖4為含氣量對泌水率的影響。

圖4的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著混凝土含氣量的提高，有利于減少混凝土的泌水，但含氣量的增加，卻使混凝土的強(qiáng)度下降。有數(shù)據(jù)表明，每增加1%含氣量，混凝土的抗壓強(qiáng)度下降5%左右。因此，在滿足混凝土的力學(xué)性能和耐久性能的前提下，可適當(dāng)提高含氣量，以達(dá)到減少混凝土泌水的目的。

3 結(jié)束語

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，適量摻入合適的減水劑，采用延長縮合時(shí)間或在縮合過程中加入改性組份生產(chǎn)的減水劑，可有效降低泌水率。選用合適的緩凝保坍組份，或復(fù)合合適的增稠組份，或摻加引氣劑在混凝土中引入合適的含氣量，也都能明顯提高混凝土保水性，降低混凝土的泌水率。因此，外加劑是解決混凝土泌水直接而又非常有效的方法之一。但是，由于引起混凝土泌水的機(jī)理復(fù)雜，影響的因素很多，還必須從原材料、混凝土配合比，以及施工工藝三個方面入手，綜合考慮各因素的作用機(jī)理，才能真正減少泌水量，甚至解決混凝土的泌水問題。

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