高效减水剂对膨胀剂的影响

尹雷 肖茜

摘要：

研究了萘系高效减水剂、氨基高效减水剂、聚羧酸高效减水剂与膨胀剂复合使用后对膨胀剂性能的影响。研究结果表明： 萘系高效减水剂、氨基高效减水剂和聚羧酸高效减水剂与基准试件相比都能显著增加胶砂试件的限制膨胀率，也就是说掺加这三种高效减水剂能更好的补偿混凝土的收缩。

关键词：膨胀剂，高效减水剂，限制膨胀率，

中图分类号： TU528 文献标识码： A

1.绪论

随着混凝土技术的发展，两种或多种外加剂在混凝土中复合使用已不可避免〔1〕。膨胀剂在工程中主要用于补偿收缩混凝土和自应力混凝土，人们在配制混凝土时经常将膨胀剂与其它含有减水剂组分的外加剂复合使用。[2]膨胀剂与外加剂的适应性问题是膨胀剂应用的一个重要环节，如果在不了解膨胀剂与减水剂复合使用效果的情况下而盲目地设计、选用或扩大其应用范围，可能造成使用了混凝土膨胀剂的工程并未达到原设计的效果。

因此，研究高效减水剂与膨胀剂相互作用规律，具有重要的实际意义。本文主要针对我国常用的铝酸盐型膨胀剂与高效减水剂复合使用时的复合效能问题，通过试验研究了不同种类高效减水剂在不同的养护条件下对铝酸盐型膨胀剂膨胀效能的影响，找出高效减水剂对膨胀剂膨胀率影响的变化规律。

2.试验

2.1试验原材料

（1）水泥：采用P.O42.5。

（2）标准砂：采用GB23439-2009《混凝土膨胀剂》中规定的标准砂。

（3）水：自来水。

（4）膨胀剂：AEA-EF Ⅰ型，该膨胀剂按10%掺量等量取代水泥。

AEA膨胀剂的物理力学性能分别见表2-1

表2-1 掺AEA膨胀剂水泥的物理力学性能

细度 抗压强度/MPa 限制膨胀率/% 凝结时间/min

1.18mm筛余，% 7d 28d 水中（7d） 空气中（21d） 初凝 终凝

0.11 23.3 40.9 0.026 -0.014 180 270

（5）减水剂：聚羧酸高效减水剂、氨基高效减水剂、萘系高效减水剂。

2.2试验方案

参照GB23439-2009，选用10%的AEA-EF铝酸盐型膨胀剂取代等量水泥，保持胶砂比不变，同一品种高效减水剂取3 种掺量，调整用水量，保持流动度与单掺膨胀剂时基本相同（与单掺膨胀剂的基准试件相比流动度相差±5 mm为流动度基本相同），1 d 后拆模并在1 h 内测量初始长度，测量完初始长度的试件立即放入温度为（20±1）℃，相对湿度90%以上的标准养护室水中养护（以下简称水养），测量水养7 d 试块长度，将一组试块继续留在水中养护，另一组试块放入温度为（20±1）℃，相对湿度为90%以上的恒温恒湿养护箱中养护，测量不同龄期长度，计算其限制膨胀率，即为标养限制膨胀率，本文简称标养。试验结果中正值为膨胀值，负值为收缩值。膨胀水泥砂浆强度按GB/T17671《水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）》进行测试。

3.试验结果与分析

掺加萘系高效减水剂、氨基高效减水剂和聚羧酸高效减水剂在水养和标养条件下所测试验结果分别见表3-1、表3-2所示。

表3-1 水养下高效减水剂对膨胀剂胶砂试件限制膨胀率的影响

减水剂

种类 减水剂

掺量/% AEA-EF

掺量/% 水养试件各龄期限制膨胀率/×10-6

7d 14d21d28d

基准 0 10 143214285285

萘系减水剂（固） 0.60

0.75

0.90 10

10

10 214285357357

285357393393

71 143214214

氨基减水剂（固） 1.30

1.50

1.70 10

10

10 285285357393

285285321357

285357393429

聚羧酸减水剂（固） 0.80

1.00

1.20 10

10

10 143214250285

214250321357

214285357429

表3-2 标养下高效减水剂对膨胀剂胶砂试件限制膨胀率的影响

减水剂

种类 减水剂

掺量/% AEA-EF

掺量/% 标养试件各龄期限制膨胀率/×10-6

7d 14d21d28d

基准 0 10 143107107107

萘系减水剂（固） 0.60

0.75

0.90 10

10

10 214178214285

285250321357

71 71 107107

氨基减水剂（固） 1.30

1.50

1.70 10

10

10 285214285285

285250285321

285214250285

聚羧酸减水剂（固） 0.80

1.00

1.20 10

10

10 143143178178

214178178214

214214250285

从表3-1、表3-2中可以看出，在水养的条件下，萘系高效减水剂掺量为0.75%的限制膨胀率最高，并且养护至21天时达到最大膨胀率。萘系高效减水剂掺量为0.60%的限制膨胀率次之，萘系高效减水剂掺量最大为0.90%时，限制膨胀率最低，并且低于基准试件。所以萘系高效减水剂在水养条件下掺量为0.6%时与膨胀剂的适应性最好。

在标养条件下，随着时间的发展，试件的膨胀率先降低，然后增大。掺量为0.75%的萘系高效减水剂在各个时期的限制膨胀率最大，其次是掺量为0.60%的试样，限制膨胀率在各个时期最小的是掺量为0.90%的试样。也就是说，存在一个最佳掺量，掺量过多反而不利于膨胀率的发展。

掺加各个掺量氨基高效减水剂的试样在各个时间段的限制膨胀率都呈增加趋势，也就是说掺加不同掺量的氨基高效减水剂试样随时间的延长膨胀率增大。所以，在选定的氨基高效减水剂掺量范围内，水养条件下，掺量越大，膨胀率越大。在标养条件下，掺加各个掺量的氨基高效减水剂随时间的延长，膨胀率先降低，后增大。氨基高效减水剂掺量为1.5%的膨胀率在各个时期比其他掺量的膨胀率高。

聚羧酸高效减水剂的掺量为1.20%时，无论是水养还是标养条件下，膨胀率都高于聚羧酸高效减水剂其他掺量的膨胀率。但在标养的条件下，随着时间的延长，膨胀率在7-14天先减小，14天之后又开始增大。

试验结果表明：与单掺膨胀剂相比，复掺萘系、氨基或聚羧酸高效减水剂在水养和标养条件下都能增大试件的限制膨胀率，只有标养条件下萘系高效减水剂掺量为0.9%时的膨胀率低于基准试件。说明这三种高效减水剂和膨胀剂的适应性较好。同时也可以得出试件最适应的养护条件是水养。

试件中加入高效减水剂，会使实际用水量减少，降低水灰比，膨胀砂浆中的自由水也相应减少。水泥的水化过程需要大量的水分，当水分供应不充分时它就会不断消耗膨胀剂砂浆内部的水[3]，当水分不充足时就会产生较大的自收缩。如果将试件放在水中养护，水泥水化所需要消耗的水比较充分，能够满足水化硫铝酸钙生成时需要的水分，继而会使试件发生膨胀。放在空气中养护的试件的限制膨胀率曲线到14d时减小，后续一段时间又会膨胀起来的原因可能是因为在7d时把试件放入标养箱，水分补充不及时，以至于不能更好的进行水化反应。

4小结

(1)与单掺膨胀剂相比，复掺萘系、氨基或聚羧酸高效减水剂在水养条件下增大了试件的限制膨胀率，说明这三种减水剂和膨胀剂的适应性较好。其中加氨基高效减水剂的试件限制膨胀率稍大于加萘系高效减水剂和聚羧酸高效减水剂试件的限制膨胀率。

(2)与单掺膨胀剂相比，复掺萘系、氨基或聚羧酸高效减水剂在标养条件下也增大了试件的限制膨胀率，但其限制膨胀率低于在水中养护时的限制膨胀率，说明最好的养护条件是水养。

参考文献

[1]吴中伟.高性能混凝土(HPC)的发展与问题[J].建筑技术, 1998，9:10.

[2]张圣菊,何廷树,赵会芝,杨松林.同流动度下高效减水剂对硫铝酸盐型膨胀剂效能的影响[J].新型建筑材料，2007,10:41-46.

[3]吕慧君,邓朝飞,李江华.浅析掺膨胀剂混凝土限制膨胀率的影响因素[J].混凝土,2010(10),31-33.