高效减水剂与混凝土及其组分的关系

财富 2024-11-01 09:00 上海

引言

建国以来，随着改革开放这扇大门打开，不断引进外资，在改革春风的沐浴下，我国经济得到持续稳定的增长，公路桥梁建设已被推进一个更新、更高的发展阶段。其技术标准和质量要求越来越高、越细化。特别是混凝土配比优化中掺加相应的外加剂，根据不同施工及质量要求，可以调配出相应的混凝土配比。无论在指导施工，控制质量，还是提高经济效益都会带来不可估量的便利。这里主要介绍一下高效减水剂与混凝土及混凝土组分相互影响的关系。

1 高效减水剂对混凝土的影响

1.1 对新拌混凝土的影响

①和易性：掺加高效减水剂可以增加混凝土的流动性；混凝土坍落度随着高效减水剂掺量的增加而增加，掺量到0.75%时，坍落度增加幅度达到最大。掺量再增加时，坍落度随着增加，但增加幅度趋于平缓。

掺加高效减水剂混凝土的坍落度损失很快，一般在1h即可损失大部分坍落度，气温高时更大。一般高效减水剂适宜掺量为0.5%～0.75%,水泥用量大时，适宜掺量为0.9%～1.2%，从经济角度出发，常用掺量为0.5%左右。

②凝结时间：高效减水剂对混凝土的凝结时间影响不大，高效减水剂的品种与掺量不同，其影响程度不同；水泥品种不同，高效减水剂对其凝结的影响也不同。如表1掺高效减水剂水泥的凝结时间。

③泌水：掺加高效减水剂混凝土可以降低其泌水率，用具有引起性（如AF与建-1）等减水剂，泌水率更小。基准水泥拌制的，掺加FDN、UNF、CRS并减少用水的混凝土约为基准混凝土泌水率的50%左右。

④含气量：增加混凝土含气量。CRS、FDN、UNF含气量增加约1%，AF与建-1掺量为0.75%，混凝土含气量约为5%。另注意流动混凝土掺加高效减水剂含气量会减少。

⑤水化热：掺加高效减水剂水泥的水化热及热峰温度均与未掺加外加剂的水泥接近，但热峰出现时间要推迟几小时。高效减水剂降低矿渣水泥的水化热。参见表2掺加高效减水剂水泥的水化热。

1.2 对硬化混凝土的影响

①抗压强度：保持混凝土和易性相同，随着高效减水剂掺量增加，混凝土强度将提高。参见表3高效减水剂混凝土抗压强度（降低W/C）。

在普通混凝土中，保持水灰比和配合比不变，掺加高效减水剂不会明显出现抗压强度下降的现象。参见表4掺加高效减水剂混凝土抗压强度（增加和易性）。

掺加高效减水剂对混凝土影响会与不掺时有明显的可比性。通过表5更简洁明了。

由表5可看出No.1为基准混凝土；No.2为增加混凝土流动性：保持水泥用量和用水量不变，掺加减水剂0.5%后，由于流动性增大，故坍落度由30mm增大为90mm；No.3为提高混凝土强度：保持水泥用量和坍落度不变，由于掺加减水剂后，用水量可减少，水灰比可有0.54降低为0.48，相对增加了水泥用量，故混凝土抗压强度fcu.28由38.2MPa提高为44.5MPa；No.4为节约水泥用量：在保持坍落度和强度不变前提下，由于掺加了减水剂使流动性增加，保持30mm坍落度，用水量可降低为116Kg/m3。为保证强度不低于38MPa，水灰比仍保持0.54时，水泥用量只需308Kg/m3。高效减水剂一般节省水泥用量的10%～25%。

另注水泥品种、水泥的矿物成分、水泥的细度不同，高效减水剂的减水增强效果也不同。

②对抗拉强度、抗折强度及钢筋粘结力均有不同程度的增加。

③保持混凝土抗压强度相同时，掺加高效减水剂对混凝土的静弹性模量没有明显的影响，即使混凝土抗压强度大幅度增加，但混凝土静弹性模量也增加不大。

④掺加高效减水剂，保持水泥用量不变，混凝土早期收缩大于空白混凝土，90d则与空白混凝土相近。掺加高效减水剂混凝土保持强度不变，其早期收缩与空白混凝土相近，后期收缩小于空白混凝土。

⑤掺加高效减水剂混凝土的徐变略小于空白混凝土。

⑥掺加高效减水剂混凝土长期强度与空白混凝土有同样的增长（提高混凝土强度主要是通过水灰比实现）。

⑦掺高效减水剂可减少混凝土用水量，在和易性一定的条件下，可以制造高强混凝土和抗压强度为100MPa超高强混凝土。掺CRS（古马隆树脂磺酸盐高效减水剂）的超高强度混凝土用水量的少量变化会带来流动度大幅度的改变，适当增大水灰比和减少水泥用量不会对混凝土强度产生明显影响。

同时掺加高效减水剂和硅灰也可以制造100MPa以上的超高强混凝土。

超高强混凝土材料应选用优质水泥及粗集料，粗集料最大粒径不宜大于20mm，并应采用石英石碎石。当水泥用量较多时，宜选用细度模数为3.0左右的较粗的砂配制。

⑧抗打桩锤击性能：掺加高效减水剂CRS的混凝土有着较好的或者至少与空白混凝土有同样的抗打锤击性能。有关试验表明掺加CRS混凝土锤击破碎高度为0.75cm/击，空白混凝土为1.02cm/击。

1.3掺加方法不同会起到不同的效果

①高效减水剂的掺加方法：

a.减水剂溶解于水于拌和用水同时加入；

b.减水剂溶解于水，在混凝土基本搅拌均匀时加入（机械拌和1min后加入）；

c.减水剂粉体在混凝土基本拌匀后加入。

②采用后掺法加入高效减水剂需要延长拌和时间0.5～1.0min,不同掺加方法对混凝土的影响参见表6后掺法减少高效减水剂掺量。

2 混凝土组分对减水剂与高效减水剂的影响

2.1 水泥成分

大多高效减水剂在矿渣水泥中的减水与塑化效应优于普通水泥。南京水利科学研究院试验表明部分水泥以硬石膏作调凝剂，木质素减水剂特别是糖类外加剂能引起水泥的速凝或速硬。

2.2 水泥细度

铁道科学研究院试验表明，在其他条件相同的条件下水泥浆的流动度随水泥细度增加而减少。掺加小剂量减水剂时，水泥浆的流动度仍随水泥细度的增加而急剧减小，但当掺加1%的减水剂，水泥浆的流动度则随水泥细度的增加而增加，同时当水泥比表面积为5000cm2/g左右是，掺加0.3%的减水剂不会增加水泥浆的流动度，减水剂掺量为0.5%～1.0%时，才能大幅度的增加水泥浆的流动度。

水泥粒子粒径变小时，水泥浆的流动度变小，在掺加1%的减水剂的条件下，水泥浆的流动度随水泥粒径减小而增大。

随着水泥粒径减小，达到相同流动度的用水量增加，水泥粒子小于10μm时减水率增加。参见表8水泥粒径与分散性。

2.3 集料细度模数与颗粒形状

砂的细度和质量对基准混凝土和掺外加剂混凝土的强度、减水率、含水量等性能均有明显的影响，当砂的细度模数为2.6～2.9时，减水率较高，且减水率也很接近；细度模数为2.3和3.18时，减水率较低。

掺加减水剂的碎石混凝土的减水率比卵石混凝土减水率大。

水利科学研究院试验表明，保持水灰比与和易性相同，掺萘系高效减水剂的碎石砼与卵石砼的减水率差别不明显。

2.4 温度

在气温低于+5℃，单掺高效减水剂增加强度的目的很难达到，不会带来经济技术效应，应掺加复核早强剂。

2.5 水泥用量较小的普通混凝土

高效减水剂宜用较小掺量0.3%～0.5%,高强混凝土宜用较大掺量0.7%～1.0%。混凝土中掺加粉煤灰时，要适当增加减水剂和高效减水剂的掺量，木钙掺量可从0.25%增加到0.30%，当掺加高效减水剂出现离析、泌水时，可适当增加砂率来恢复混凝土的粘性与改善和易性。

3 结束语

综上所述，要配制出既能满足施工质量要求的工作性或和易性，又比较经济的混凝土，就得严格控制原材料。为了满足技术规范要求，多做试验，以数据说话。高效减水剂、水泥、砂、石都有各自的特性，又互相影响，它们之间是密切相关的。所以我们要熟悉了解其特性及它们的关系，运筹帷幄，才能够正确的、合理的指导施工。

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