一种快速测定高性能减水剂减水率的方法

姜云平

(山西宜通工程技术有限公司 朔州市 038399)

0 引言

减水剂具有较好的减水率、保坍性能，而且在品质较差、含泥量较高的砂石料下所发挥的效果更加明显，能够在一定程度上提高混凝土的和易性[1-2]。减水剂可以使混凝土具有较好的力学性能和较强的抗压强度，从而保持良好的耐久性[3]。所以高性能减水剂在我国的发展亦进入高速阶段，并且作为一种常用的外加剂被广泛用来提高混凝土的工作性[4]。

依据国家标准GB 8076-2008《混凝土外加剂》[5]测定高性能减水剂的减水率需要拌和混凝土，通过3批基准混凝土和掺减水剂混凝土在一周内不同日期拌和才能得出其减水率的大小，人员需要2～3人，耗时需要3～4d。而实际施工时，施工单位的工期紧任务重，能够对减水率进行快速的测定已成为一个必要条件。而且减水剂的掺加应控制在适宜的用量，经调查研究发现，在混凝土早期开裂的现象中，有超过70%的原因是外加剂的含水率过高引起的。如果大幅度减少混凝土用量，那么便会导致水泥浆层过于薄弱，更易产生微裂缝，在一定程度上影响混凝土的抗拉强度，会造成混凝土开裂的现象。所以本试验通过对减水率与流动度大小的关系进行研究，通过一种新型快速的测定方法，来选择适合现场施工的高性能减水剂。

1 试验材料、仪器及环境条件

1.1 试验材料

(1)基准水泥

本试验中选用的水泥符合GB 8076-2008《混凝土外加剂》标准附录A的要求，其密度为3040kg/m3，可专门用于检验混凝土外加剂性能。

(2)水

本试验中选用蒸馏水或饮用水。

(3)高性能减水剂

本试验所研究的聚羧酸高性能减水剂由内蒙古恒众工程材料有限公司提供，规格型号为PCA-5型，建议掺量1.0%[6]。通过GB8076-2008《混凝土外加剂》规范中的相关规定实测减水率分别为25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%时的流动度，试验共计10个样品。

1.2 仪器设备

(1)水泥净浆搅拌机

符合JC/T 729-2005《净浆搅拌机》的要求。

(2)净浆流动度试模

上口直径36mm，下口直径60mm，高度为60mm，内壁光滑无接缝的金属制品。

(3)电子天平

量程2000g，分度值0.01g。

(4)玻璃板

尺寸为400mm×400mm×5mm，中间有定位试模圆环标记，两条垂直线带有刻度，如图1所示。

图1 玻璃板示意图(单位：mm)

1.3 环境条件

(1)试验室温度为20±2℃，相对湿度不应低于50%。

(2)基准水泥试样、拌和水、仪器和用具的温度应与试验室一致。

2 试验过程

本次研究的快速测定方法基于对水泥净浆流动度的多次试验，从而得出了减水率与其流动度大小的关系式，可以快速地测定高性能减水剂的减水率。

2.1 水泥净浆制备

(1)称取水泥500g，称取水150g，减水剂按照掺量称取5g。

(2)先将120g水分多次倒入放置减水剂的容器内，经多次洗涤减水剂容器，最终倒入搅拌锅内，再将500g水泥在5～10s内倒入搅拌锅内。

(3)将锅放在搅拌机锅座上，升至搅拌位置，启动搅拌机，低速搅拌60s，停15s，同时将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中间，接着高速搅拌120s。再低速搅拌60s，同时将剩余的30g水在10s内倒入搅拌锅内。

2.2 净浆流动度测定

(1)提前在水平的操作台上放置玻璃板，用水平尺校核玻璃板是否水平，调节玻璃板四角直至调平为止，并用湿布覆盖待用。

(2)将拌和好的净浆迅速注入试模内，用刮刀刮平，将试模垂直提起，同时开启秒表计时，任水泥浆在玻璃板上流动，至10s，迅速在玻璃板刻度线上读取两个垂直方向的流动度值，精确至1mm，取两个值的算数平均值作为试验结果。

3 检测结果

(1)分别对10组不同减水率减水剂检测其净浆流动度值，其结果详见表1。

表1 不同减水率净浆流动度测定值

(2)将表1中减水率与流动度的数据绘制回归曲线图，如图2所示。

图2 减水率与流动度关系曲线图

将实验数据进行整理后可得到减水率与流动度之间的曲线方程式：y=0.1029x+3.2195。式中y为减水率(%)；x为流动度(mm)。

由曲线方程可以看出，减水率和流动度之间几乎是呈线性关系的，随着减水率的不断提高，其流动度也会相应增大。

(3)结果分析

对一个线性回归方程进行判定时，R2是趋势线拟合程度的重要指标，它的数值大小直接关系到拟合程度的高低，同时也说明了趋势线的可靠度。

从上述回归曲线的相关系数来看，R2=0.998，其相关性良好，在以后的减水剂测定中，可以先依据上述试验方法测试流动度，然后根据流动度值反算出减水率的大小。

4 试验注意事项

(1)本试验采用的玻璃板为特制玻璃板，为保证试验人员操作安全，需采用加厚玻璃板，且四条边需要磨边，因本试验需要在15s内读数，为了方便快速读数，所以在玻璃板底面需印有刻度。

(2)本次试验基准水泥用量为500g，是经过大量试验从200g至800g，最终得出500g样品是既具有代表性，又节约成本的最佳用量。

(3)本次试验用水量总计150g，是经过多次试验后得出的最佳用量，最初200g用水量造成浆体泌水严重，后来逐渐从190g间隔10g开始减水，一直到150g浆体状态良好，最终确定用水量150g。

(4)本次试验一定要注意加水过程，需先加120g水边洗涤减水剂容器边加水，是由于减水剂加入的质量本来就很少，如果有残留将会大大影响试验结果的准确性。留置30g水最后加入，是由于直接加入150g水在快速搅拌过程中容易造成浆体飞溅，留置30g水在后期慢速搅拌中加入，效果更好。

(5)流动度值10s读数是关键，读的早流动度偏低，读的晚流动度值则偏大，所以一定要把握好读数的最佳时间。

5 结论

(1)减水剂是混凝土工程项目中重要的原材料，其质量的好坏直接影响到混凝土拌和物的性能、凝结硬化后的力学性能以及耐久性能。而减水剂中的减水率是减水剂所有指标中最重要的指标，它是控制减水剂掺量的主要依据，如果使用减水率较高的减水剂，会导致混凝土中的含水量过低，混凝土易产生泌水离析，从而影响其使用质量。因此过分强调减水率是对减水剂认识的一大误区，最正确的是应根据不同的施工环境选择适合的减水率，并在施工过程中进行严格控制。

(2)本次研究在大量试验的基础上得出结论，可以作为一种快速的检测减水率的方法，为今后的生产施工提供一定的参照。