高性能混凝土中聚羧酸外加剂相适应性研究

叶玉满

摘 要：随着商品混凝土的发展和应用，混凝土外加剂得以广泛应用，但在使用过程中，常常会出现减水率低下、坍落度损失快等现象。从水泥熟料矿物成分、水泥细度和石膏的形态、掺量、碱含量等水泥特性入手进行试验论证，分析这些因素对聚羧酸减水剂与混凝土适应性的影响及其改善措施。

关键词：聚羧酸外加剂；混凝土；水泥；减水剂

中图分类号：TU528.043 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.103

1 混凝土外加剂的品种

混凝土外加剂的品种不同，其化学成分、分子量有所不同，吸附分散效果也不同，直接影响着其与水泥的适应性。例如对于萘系减水剂，硫酸钠含量是影响其性能的一个重要指标，根据硫酸钠含量的不同，可分为高浓型（Na2SO4含量>20%）、低浓型（Na2SO4含量<5%）和中浓型（Na2SO4含量为10%～15%），不同的超塑化剂与不同水泥之间的作用不同，从而导致水泥与外加剂之间适应性的差异。

2 原材料与试验方法

2.1 原材料

基准水泥，该试验所用基准水泥均相同；一定规格的碱、石膏、C3A；外加剂，试验所用的聚羧酸减水剂为普通缓凝型聚羧酸型减水剂Fox-8H。

2.2 试验方法

利用控制变量的试验方法，深入探讨减水剂对水泥的影响，具体方法如下：在相同基准水泥的基础上，分别控制其中碱、石膏、C3A的含量，然后运用相同的制作工艺，制造出不同种类的水泥，最后采用《混凝土外加剂应用技术规范》（GB 50119—2013附录A）中混凝土外加剂对水泥适应性的检测方法进行净浆测试，观测在不同时间段减水剂对不同水泥的影响，记录其结果。

3 试验

3.1 各因素对水泥净浆流动性的影响试验

分别对各个影响聚羧酸型减水剂与水泥适应性的因素进行定量控制，加入不同的变量物质，然后通过相同的制作工艺，对不同时间段水泥的净浆流动性进行观察，并加以记录。具体操作如下：①水泥中C3A的掺量对水泥净浆流动性的影响。基准水泥中的碱含量、石膏含量不变，加入不同量的C3A并逐渐增加掺量，使w/c值恒定，通过制作得到不同的水泥C1、C2、C3，然后掺入质量分数为1%的聚羧酸减水剂，观察其净浆流动性。②水泥中石膏的掺量对水泥净浆流动性的影响。基准水泥中的碱含量、C3A含量不变，掺入不同量的石膏并逐渐增加掺量，使w/c值恒定，通过制作得到不同的水泥C4、C5、C6，然后掺入质量分数为1%的聚羧酸减水剂，观察其净浆流动性。③水泥中碱的掺量对水泥净浆流动性的影响。基准水泥中的石膏、C3A含量不变，掺入不同量的碱并逐渐增加掺量，使w/c的值恒定，通过制作得到不同的水泥C7、C8、C9，然后掺入质量分数为1%的聚羧酸减水剂，观察其净浆流动性。

3.2 各因素对水泥坍塌保持度的影响试验

分别对各个影响聚羧酸型减水剂与水泥适应性的因素进行定量控制，加入不同的变量物质，然后通过相同的制作工艺，对不同时间段的水泥坍塌保持度进行观察，加以记录。具体操作如下：①水泥中C3A的掺量对水泥坍塌保持度的影响。基准水泥中的碱含量、石膏含量不变，加入不同量的C3A并逐渐增加掺量，使w/c值恒定，通过制作得到不同的水泥C1、C2、C3，然后掺入质量分数为1%的聚羧酸减水剂，观察其坍塌保持度。②水泥中石膏的掺量对水泥坍塌保持度的影响。基准水泥中的碱含量、C3A含量不变，掺入不同量的石膏并逐渐增加掺量，使w/c值恒定，通过制作得到不同的水泥C4、C5、C6，然后掺入质量分数为1%的聚羧酸减水剂，观察其坍塌保持度。③水泥中碱的掺量对水泥坍塌保持度的影响。基准水泥中的石膏、C3A含量不变，掺入不同量的碱并逐渐增加掺量，使w/c值恒定，通过制作得到不同的水泥C7、C8、C9，然后掺入质量分数为1%的聚羧酸减水剂，观察其坍塌保持度。

3.3 试验结论

随着C3A含量的增加，减水剂Fox-8H在水泥和混凝土中的分散保持性逐渐下降，这主要与C3A的水化速度和晶体缺陷有关，所以混凝土坍落度损失较快的问题不能通过调节减水剂用量或砂率来解决。因此，一定要严格控制熟料矿物中C3A的含量，确保其不会影响到聚羧酸减水剂与水泥的适应性。

将脱硫石膏作为调凝剂的水泥与Fox-8H的适应性最好，减水剂的分散性和分散保持性均较好；而将硬石膏作为调凝剂的水泥与Fox-8H的适应性最差，净浆流动度和混凝土坍落度损失较快。由此可见，脱硫石膏掺量和释放速度的严格控制对提高聚羧酸减水剂与水泥的适应性有重要作用。

碱含量对聚羧酸减水剂与水泥的适应性也有着重要影响。大量试验数据表明，碱含量在0.4%～0.8%之间时，其对减水剂与水泥的适应性影响很小，而在国家标准中，低碱水泥的碱含量不得大于0.6%，因此，为了提高减水剂与水泥的适应性，碱含量宜控制在0.4%～0.63%之间。

4 试验影响因素

4.1 混凝土中外加剂的掺量

在实际工作中，混凝土中外加剂的掺量有临界值，高于或低于这个临界值，就会出现不同的结果，例如离析现象、坍落度损失、凝结时间不同等。所以，我们在确定配合比的时候，要依据试验结果找出效果最佳的掺量。

4.2 搅拌时间和搅拌速度

混凝土搅拌时间直接影响着混凝土的含气量以及混凝土对外加剂的分散效果和吸附作用，进而影响着混凝土的工作性能。搅拌速度过快，会直接破坏水泥浆体中的胶体结构和水泥颗粒表面形成的双电层膜，使混凝土的坍落度、凝结时间和泌水量受到直接影响。

5 结束语

综上所述，混凝土中水泥的各个特性因素对聚羧酸减水剂与水泥的适应性影响很大。在实际混凝土制作中，要得到与水泥外加剂适应性较好的水泥，就必须严格控制C3A含量、碱含量、石膏的形态和掺量；在选用混合材时，要优先考虑与减水剂适应性较好的矿渣和石灰石。另外，新生产的水泥要放置一段时间，使用效果才更好。

参考文献

[1]王家明，秦丽朋.减水剂对水泥的适应性及混杂使用减水效果研究[J].建筑科技，2014，12（41）：147-149.

[2]周明方，曹文婷.混凝土外加剂与水泥的适应性问题浅析[J].科技创新导报，2014，09（25）：163-165.

〔编辑：王霞〕