普通减水剂对新拌混凝土性能的影响研究

张苗君++裘亚达++尹良君

摘 要：由于普通减水剂具有改善混凝土和易性、减少单位用水量等性能，因此，普通减水剂在许多工程中得到了比较普遍的应用，普通减水剂有许多种类，不同的减水剂适用于不同的工程。本文主要讨论木质磺酸盐类减水剂对新拌混凝土性能的影响。

关键词：减水剂；新拌混凝土；性能；影响

Abstract： As ordinary water can improve the workability of concrete， reduce unit water and other properties， therefore， ordinary water to get in many engineering applications in the more common， ordinary water there are many types of different water reduction agents for different projects. This paper discusses the impact of wood-sulfonate superplasticizer on fresh concrete properties.

Keywords： water reducer； fresh concrete； performance； impact

由于普通减水剂具有改善混凝土和易性、减少单位用水量、改变混凝土的凝结时间、改变水化放热的过程、减少混凝土的泌水及沉降等性能，因此，普通减水剂在许多工程中得到了比较普遍的应用，普通减水剂有许多种类，不同的减水剂适用于不同的工程，在普通减水剂中，目前使用最多的是木钙减水剂。本文主要讨论木质磺酸盐类减水剂对新拌混凝土性能的影响。

1.木质磺酸盐类减水剂的特点

木质磺酸盐是一种阴离子型表面活性剂。它能吸附在固液界面上形成界面吸附层，此吸附膜厚度约为20×10-10m，使界面层上的分子与介质内部分子具有不同能量。从木质磺酸盐水溶液的表面张力小于纯水溶液（在1%水溶液中，表面张力为57×10-3N/m，而纯水为71×10-3N/m），说明界面能小于内部位能，因而能起分散和起泡作用。

木质磺酸盐在水溶液中解离成有机大分子阴离子和金属阳离子。大分子阴离子吸附在水泥固体颗粒表面，使水泥粒子带上负电，电性斥力使水泥分子分散开来。水膜还能减小粒子间的摩擦力起到润滑作用，表面张力的降低使木质磺酸盐减水剂具有一定引气性，气泡的滚动和托浮作用也会改进固液分散体系的和易性。另外由于在木质磺酸盐分子中存在着羟基（—OH）和醚键（—O—），因而有缓凝作用，由于缓凝在水泥水化初期可减少结合水消耗而增加和易性。总之，由于木质磺酸盐的分散性、引气性和缓凝性能在混凝土中起到改善性能的作用，这就是木质磺酸盐类减水剂的特点。

2.对新拌混凝土性能的影响

2.1改善混凝土和易性

和易性是表示新拌混凝土由于稠度的变化而引起浇筑成型的难易程度，以及抵抗材料分层、离析的程度。是稠度、可塑性、致密性、骨料离析等各种性能的总称。一般说和易性主要是指新拌混凝土在施工中，即在攪拌、运输、浇筑、振捣过程中能保持均匀、密实而不发生分层离析现象的性能，也叫做混凝土的工作性。

影响混凝土和易性的因素很多，主要是水泥品种、用量、骨料用量、砂率大小、用水量以及浇筑环境温度、湿度、工艺条件、搅拌运输、静停时间等。当其他条件相同时则和易性与减水剂的种类、掺量及掺加方法有关。

适量的木质磺酸盐减水剂掺人后，由于吸附作用、分散作用。电性作用、表面自由能降低等作用，使存在于水泥浆体絮凝结构中游离水释放出来。水泥颗粒间的电性斥力作用、水化膜的润滑作用，加上引入气泡的润滑作用使水泥浆体流变性能增加，即和易性变好。使混凝土在相同用水量情况下坍落度增加；使混凝土的施工、振捣变得更容易；同样施工条件下混凝土的均匀性更好。

2.2减少单位用水量

由于混凝土和易性的改善，那么在保持相同的和易性情况下，就可以减少拌合物的用水量。而用水量的大小直接影响硬化后混凝土的强度与耐久性。实际上根据计算水泥水化硬化的理论，用水量只有25%（以水泥质量为100%计）。但在生产混凝土时为了保持一定的流动性，便于施工，往往要超过此值。这些在水化过程中不需要的水称为游离水分。游离水分或是蒸发掉形成混凝土中的空隙，或是停留在混凝土结构的毛细孔中造成透水性差或抗冻融性差等影响耐久性的因素。因此减水率是减水剂一项重要指标。一般木质磺酸盐类减水剂的减水率在8%～15%左右。

2.3改变混凝土的凝结时间

普通减水剂都有延缓混凝土凝结时间的性质。这主要是由于它们的分子结构中含有羟基与羧基。

目前各国都采用了美国ASTM（美国材料学会）规定的贯入阻力试验来确定混凝土的凝结速度或时间。当贯入阻力分别达到3.5MPa和28MPa时，分别表示混凝土达到了初凝和终凝。当掺人适量木质磺酸盐减水剂（木钙最佳掺量为0.25%），对于普通硅酸混凝土，其初、终凝时间分别延长l～2h左右，而矿渣硅酸盐混凝土，其初、终凝时间分别延长2～4h和2～3h，一般木质磺酸盐减水剂延长初终凝时间大约为25%左右见图l。

1一普通硅酸盐水泥混凝土；

2一掺木质素磺酸钙后的普通硅酸盐水泥混凝土；

3一矿渣硅酸盐水泥混凝土；

4一掺木质素磺酸钙后的矿渣硅酸盐水泥混凝土

2.4改变水化放热的过程

混凝土凝结硬化过程实际上是水泥水化硬化过程。众所周知，水泥水化过程是一个放热过程（如图2）。掺人减水剂后，28天内水泥总的放热量与不掺者大致相同，所不同的在于改变了水化放热的过程。普通减水剂都能不同程度地推迟水泥水化热峰值出现的时间与高度。研究发现主要是减水剂推迟了水泥熟料中C3A和C3S放热过程。在木质磺酸盐掺量为0.25%时，初期水化热峰值要低些，并且至少要推迟3～8h。研究发现主要是由于减水剂的表面吸附作用形成的吸附膜阻碍了初期的水化反应，从而控制了水化放热速度。

2.5减少混凝土的泌水及沉降

多数减水剂能减少混凝土的泌水与沉降，如图3，这是因为木质磺酸盐的表面活性作用提高了混凝土拌合物这一非均相悬浮体系的稳定性。由于吸附作万用、电性斥力作用、减水作用、引气托浮作用都使得混凝土中骨料颗粒的沉降速度减慢，使其在凝结硬化前保持悬浮稳定状态。但也有些外加剂会增加沉降与泌水，如氨基磺酸盐及羟基羧酸盐类减水剂。

参考文献

[1] 张雄、张永娟.现代建筑功能材料[M].化学工业出版社，2009

[2] 田培、王玲.国家标准GB 8076-2008.混凝土外加剂.应用指南[M].中国标准出版社，2009

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【文章编号】1006-2688（2017）07-0030-02endprint