谈高效减水剂与混凝土之间的相互影响

程改艳

(山西省公路局晋中分局试验室，山西晋中 030600)

1 概述

我国减水剂可分为普通减水剂和高效减水剂两类，能大幅度减少用水量和提高新拌混凝土的和易性的外加剂即为高效减水剂，它的减水率按标准要求必须大于10%，且需符合表1要求。

表1 抗压强度要求

我国高效减水剂的类型主要有:萘磺酸盐甲醛缩合物(萘系高效减水剂)、磺化三聚氰胺甲醛缩合物(三聚氰胺系)、氨基磺酸盐系、脂肪族系和聚羧酸盐系减水剂等。

萘系高效减水剂常在适当的掺量下减水率在15%～25%之间，也能明显提高混凝土强度，可用于配制大流动性、高强、高性能混凝土。但是在混凝土中单纯添加萘系减水剂时，就会加快混凝土坍落度的损失。所以水泥中加入萘系减水剂的同时，必须一起加入复合缓凝等成分，对其进行改性;聚羧酸盐系高效减水剂与其他品种减水剂相比分散性能良好，而且能保持坍落度，是目前国内外减水剂开发领域的重点研究对象，对行业发展有重要的意义。聚羧酸盐系减水剂与不同的水泥均有相对较好的适应性，目前聚羧酸高效减水剂已成为主流。

2 高效减水剂对混凝土性能的影响

2.1 对新拌混凝土坍落度的影响

如图1所示，掺入高效减水剂会使混凝土坍落度损失增大，这是因为:1)水泥中主要矿物质吸附减水剂能力的顺序为C4AF＞C3A＞C3S＞C2S，加水搅拌就会促使较多的分散剂聚集到水泥颗粒表面，使整个液相中减水剂的浓度明显下降。当浇灌成型时，对水泥起分散作用的减水剂的量明显不足，因此导致坍落度的损失会随着时间的增长而变大。2)气泡外溢和水分蒸发，在减水剂掺入的过程中会将气泡引入，而气泡在运输和停放过程中不断外溢并消散，随着水分的蒸发，混凝土坍落度值会明显下降。3)水泥初始化速度加快，水化物增多，固体量增加，因而使得混凝土的粘度增加，坍落度下降［1］。

图1 使用不同外加剂时混凝土的坍落度损失

2.2 对混凝土强度的影响

高效减水剂掺入水泥混凝土中的目的之一是使新拌混凝土在保持一定和易性情况下减少用水量，从而提高硬化混凝土的强度［2］。

冈田—西林的经验公式描述了掺加减水剂混凝土的强度与减水率和含气量之间的关系:假设混凝土的水灰比(W/C)每降低0.01，抗压强度增加2 MPa～3 MPa，而混凝土内的含气量每增加1%，抗压强度降低5%，则:

其中，R为掺加减水剂混凝土的抗压强度，MPa;R0为基准混凝土的抗压强度，MPa;ΔA为混凝土中因掺加减水剂而增加的含气量(掺减水剂混凝土的含气量与基准混凝土含气量之差);ΔW/C为混凝土因掺加减水剂而降低的水灰比;α为减水增强系数。

2.3 对混凝土体积稳定性的影响

混凝土体积稳定性是指混凝土凝结硬化过程中，不受外界各种环境影响而保持自身体积不变的性质，其体积稳定性通常用试件轴向相对长度的变化率来表征。而脆性性能是混凝土体积稳定的一个重要指标，混凝土强度的拉压比即标准试件抗拉强度与抗压强度的比值，一般可表示混凝土的脆性性能，如果强度拉压比值降低则意味着混凝土的脆性增大。杨利民在《高效减水剂对混凝土体积稳定性的影响》一文中提出:高效减水剂对水泥基材料脆性性能的影响是因高效减水剂和混凝土配合比的不同而不同。他在试验中表明:在W/B=0.35的水胶比下，掺入高效减水剂可明显增加混凝土的脆性，降低体积稳定性。但随着高效减水剂的掺入使得混凝土早期收缩变形大大增加，必须引起人们的充分重视［3］。

3 混凝土中水泥和矿物掺料对高效减水剂的影响

3.1 水泥

高效减水剂与混凝土各组成材料之间存在适应性的问题，其中水泥受到的影响最大。所谓水泥的适应性是指将外加剂掺入水泥中看是否能达到预期的效果，如果能达到则为适应性好，反之则为适应性差。普遍认为，减水剂的减水机理主要是提高颗粒相互之间的空间排斥能力，将其掺入水泥中，由于其吸附在水泥颗粒的表面，因而在其表面会产生一系列的反应，这些反应会使水泥颗粒间的凝聚力减少，起到分散水泥颗粒的作用，在加水初期使水泥释放出凝聚状凝聚体内的游离水，从而达到减水的目的。在杨德昌所写的文章《水泥与减水剂适应性初探》中提出:水泥与高效减水剂的适应性与水泥熟料矿物中C3A(铝酸三钙)的多少、总碱量、细度和硫酸钙的形态与掺量有很大关系。水泥中C3A(铝酸三钙)含量越少、初凝时间越长，水泥与减水剂的适应性越好［4］。

3.2 矿物掺合料粉煤灰

一般来说，粉煤灰水泥细度越小，与高效减水剂的相容性是越好的。这是因为，粉煤灰具有较好的活性效果，细度越小的粉煤灰其玻璃微珠越多，则其流动性也会越好。同时，粉煤灰越细比表面积就越大，它的堆积密度也随之增大，因而可置换出更多的填充水。比表面积越大对高效减水剂起的载体作用也越大，能降低其饱和点，从而使水泥与高效减水剂的相容性得到较大的改善［5］。在刘金梅所写的文章《超细粉煤灰对水泥与高效减水剂相容性的影响》中指出，虽然越细的粉煤灰会对水泥与高效减水剂的相容带来较好影响，但若粉煤灰的细度太小的话，则会给相容性带来负效应。这是因为细度很小的粉煤灰，较大的比表面积使得颗粒的吸附能力增强，形成絮状结构的趋势增大，便会给水泥与减水剂的相容性带来影响［6］。高效减水剂在水泥中掺量的饱和点受水泥细度的影响，水泥细度越细，比表面积越大，则其达到饱和点所需的高效减水剂掺量越多。

4 结语

随着我国经济的发展，社会各方面的建设都会大规模的开展，各项工程建设对混凝土的需求也是空前的，同时也要求混凝土的各项指标不断提高，高性能化、多功能化、绿色环保是混凝土材料的发展方向。这就要求工程技术人员必须针对不同品牌的水泥和外加剂进行优化试验，掌握各种外加剂和水泥之间的关系，建立数据库，为将来的工程建设提供宝贵的资料。

［1］徐 清.掺高效减水剂混凝土坍落度损失的控制［J］.新型建筑材料，2000(8):21-23.

［2］陈建奎.高效减水剂的掺量与混凝土强度的关系［J］.混凝土，1983(3):96-98.

［3］杨利民.高效减水剂对混凝土体积稳定性的影响［J］.山西建筑，2008，34(6):192-193.

［4］杨德昌.水泥与减水剂适应性初探［J］.数字水泥网，2005(6):76-77.

［5］粉煤灰细度对水泥与高效减水剂相容性的影响［J］.豆丁网，http://www.docin.com/p-88724795.html.

［6］刘金梅，卢忠远，严 云，等.超细粉煤灰对水泥与高效减水剂相容性的影响［J］.混凝土，2008(11):122-123.