减水剂对复合水泥混凝土强度影响

摘要：

为了深入研究不同种类减水剂对混凝土抗压强度的影响，主要选取聚羧酸系减水剂、萘系减水剂和脂肪族系减水剂，通过改变水胶比、砂率等方面分析研究这三种减水剂对混凝土力学性能的影响。结果表明：在水胶比较低时，聚羧酸系减水剂和脂肪族对混凝土强度发展优于萘系减水剂，随着水胶比增大，三者减水剂对混凝土强度发展效果相近。

复合水泥可以节约水泥熟料和生产能源、提高水泥企业产量、降低生产成本；同时大量利用工业废渣有利于环境保护。水泥企业在选用混凝土材料种类和掺量方面灵活性大，复合水泥在生产中混合材料种类较多，掺量较大，水泥企业生产出来的复合水泥各项指标波动性较大，特别是与减水剂等外加剂的适应性波动大。原材料的各项指标波动，采用复合水泥配制的混凝土质量控制较难。

应用复合水泥配制混凝土常出现质量波动，复合水泥与不同种类外加剂的适应性、水泥凝结时间差异较大。因此，复合水泥在预拌混凝土中的应用受到了极大限制。黑龙江省处于严寒地区，冬期环境条件决定了混凝土要具有更高的耐久性要求。混凝土外加剂已经成为混凝土的第五组分，外加剂对于混凝土各项性能起到了重要作用。随着现代混凝土外加剂技术不断提高，众多不同种类的新型外加剂已在市场上应用。目前商品混凝土应用的减水剂常用是三个种类：聚羧酸减水剂、萘系减水剂和脂肪族减水剂。

1.原材料及试验方法

(1)水泥：哈尔滨某厂生产的P·C32.5水泥，各项指标均符合GBl75—2007(通用硅酸盐水泥》。

(2)粉煤灰：哈尔滨某电厂Ⅱ级粉煤灰。

(3)骨料：砂子，中砂，细度模数2.8；石子采用5～31.5mm连续级配。

(4)外加剂：聚羧酸减水剂采用沈阳依立达II型聚羧酸减水剂，固含量为40%；萘系减水剂采用山西萘系减水剂U5；脂肪族减水剂采用隆科脂肪族减水剂，固含量为25%。各项指标均符合GB8076—2008《混凝土外加剂》。

采用水胶比分别为0.36、0.40、0.45、0.50制备混凝土，分别掺入聚羧酸减水剂、萘系减水剂和脂肪族减水剂，调整混凝土坍落度基本一致。测试混凝土不同龄期的抗压强度。在保持混凝土工作性能和水胶比不变的情况下，调整混凝土的砂率分别为37%、40%、43%、45%。掺人三种外加剂进行混凝土试验，进行混凝土坍落度测试。混凝土搅拌后，成型试块尺寸为100mm×100mmX100ram立方体，试件放置于混凝土标准养护室(温度20℃，湿度≥90%)。测试混凝土的1d、3d、7d、14d、28d、56d等龄期抗压强度。混凝土抗压强度尺寸换算系数采用0.95。

表1混凝土配合比

2.试验结果与分析

研究不同类型减水剂对复合水泥混凝土抗压强度的影响，本试验采用的混凝土配合比及工作性能测试如表l所示。研究不同水胶比条件下，掺人三种类型减水剂对复合水泥混凝土抗压强度的影响。掺人山西萘系减水剂在水胶比从0.36～0.50变化时，掺量分别为l。3%、1.1%、0.9%和0.7%。掺人脂肪族减水剂在水胶比从0.36-0.50变化时，掺量分别为3.2%、2.8%、2.3%和2.0%。

改变砂率的混凝土配合比在这里不做详细介绍，采用固定水胶比为0.4，胶凝材料不变，聚羧酸减水剂掺量0.6%，萘系减水剂U5掺量为1.1%，脂肪族系减水剂掺量为2.8%，三聚磷酸钠掺量为4/万。

2.1不同水胶比情况下抗压强度变化

从图1中可以看出，当水胶比为0.36时，掺入三种不同减水剂对混凝土抗压强度发展规律的影响，随着混凝土养护龄期的增加，混凝土的抗压强度在逐渐增加；图1中混凝土抗压强度曲线斜率随着龄期增加越来越小，这说明混凝土抗压强度在14d之内强度发展最快，增加到28d抗压强度的81%-89%。聚羧酸减水剂和脂肪族减水剂在28d到56d时，混凝土抗压强度增加程度要高于萘系减水剂。前两者的混凝土56d抗压强度较28d抗压强度增加11.5%-15.8%，而萘系减水剂56d抗压强度较28d仅增加3.3%。说明萘系减水剂对混凝土后期强度的增加较为缓慢，并且混凝土抗压强度要低于掺人聚羧酸和脂肪族减水剂的混凝土。图中显示，掺入聚羧酸减水剂的混凝土强度要高于萘系和脂肪族系减水剂，说明在水胶比较为低的情况下。聚羧酸减水剂对混凝土水泥颗粒之间的分散具有显著作用，使得水泥水化程度大大增加。

图1水胶比0.36时三种外加剂比较

图2水胶比为0.4时不同减水列比较

从图2中可看出，当水胶比为0.40时，掺入萘系减水剂和脂肪族减水剂的混凝土抗压强度在28d前增长规律基本一致，而到了56d时，掺入脂肪族减水剂的混凝土强度明显高于萘系减水剂混凝土强度约5MPa。脂肪族系减水剂在28d以后提高混凝土强度程度仍没有减弱，而聚羧酸减水剂和萘系减水剂混凝土抗压强度在28d后呈现缓慢增加。从图3中可以看出，当水胶比为0.45时，这三种减水剂的混凝土抗压强度增加规律更加接近，聚羧酸减水剂和脂肪族系减水剂的混凝土抗压强度稍高于萘系减水剂的混凝土强度。

图3水胶比0.45时三种外加剂比较

图4水胶比为0.5时不同减水剂比较

当水胶比为0.5时，如图4所示，聚羧酸减水剂、萘系和脂肪族系减水剂对于混凝土的抗压强度增长规律接近一致，当混凝土养护时间达28d，混凝土抗压强度开始缓慢增加，并且此时三者对混凝土强度增加幅度相差不多。在低水胶比时，聚羧酸减水剂和脂肪族减水剂在混凝土抗压强度方面具有显著效果，随着水胶比增加，三种减水剂对混凝土抗压强度增加效果逐渐相接近。这也说明。在混凝土等级较低时，分别掺人聚羧酸减水剂、萘系减水剂和脂肪族对混凝土抗压强度方面增加效果相差不多。聚羧酸类减水剂始终保持后期结构的发展是因为在水泥水化的碱性介质中，减水剂分子链中的活性基团与水泥水化生成Ca2+离子生成不稳定络合物，阻碍矿物最初相的析出，减少了水化产物晶体的生成，随着水化的缓慢进行，水化产物的增加，不稳定络合物分解，水泥水化继续进行，减水剂分子对水泥水化的抑制作用逐渐消失。

2.2不同砂率情况下抗压强度变化

从图5中可以看出，在保持混凝土坍落度和水胶比不变的情况下，随着混凝土砂率增加.掺入聚羧酸系减水剂的混凝土1d、7d抗压强度先增加再降低。混凝土砂率从37%增加到45%时，混凝土1d、3d抗压强度降低约4MPa。混凝土28d抗压强度降低2MPa。砂率对掺入聚羧酸减水剂和葡萄糖酸钠缓凝组分对混凝土强度影响较小，随着砂率增加，强度降低较小，说明混凝土内部空隙被增加的砂子填充的更密实，增加混凝土流动性也有助于使得外加剂成分有效分散均匀。

图5掺聚羧酸减水剂混凝土强度发展

图6掺萘系减水剂混凝土强度发展

圈7掺脂肪族减水剂混凝土强度发展

从图6中可看出，在保持混凝土坍落度和水胶比不变情况下，掺人萘系减水剂的混凝土随着砂率的增加，1d、3d和7d的抗压强度是先增加再减小的过程，砂率从37%增加到40%，混凝土1d、3d和7d抗压强度增加约2MPa。砂率从37%变化到45%，混凝土28d抗压强度降低约2MPa。从图中还可以看出，掺入萘系减水剂混凝土在7d强度增加幅度非常的大，由于萘系还有Na2SO4成分，起到激发增强的作用，混凝土早期强度增加很快。但相应表现出初始流动度较小且流动度损失较大，而对后期水泥水化程度影响较小。

当砂率为40%时，混凝土早期强度较高，因为砂子填充粗骨料空隙，使得混凝土密实，提高早期强度。当随着混凝土龄期增加，水泥水化程度增加，水化产物与骨料之间的界面更加紧密，对于后期强度作用效果较为明显。

从图7中可以看出，掺脂肪族减水剂的混凝土在工作性能和水胶比不变的情况下，混凝土随着砂率的增加，混凝土抗压强度逐渐降低，其中混凝土1d、7d的混凝土强度先增加再降低的趋势。混凝土砂率从37%变化到45%时，掺入脂肪族减水剂混凝土抗压强度降低3-7MPa。当砂率为40%时候，掺脂肪族减水剂的混凝土强度最高。

3结语

(1)当水胶比为0.36时，聚羧酸减水剂和脂肪族减水剂的混凝土56d抗压强度较28d抗压强度增加11.5%-15.8%，而萘系减水剂56d抗压强度较28d仅增加3.3%。

(2)在水胶比较低时，聚羧酸和脂肪族减水剂对混凝土抗压强度效果较好，随着水胶比增加到0.5，三者减水剂对混凝土抗压强度的影响效果相接近。

(3)砂率从37%变化到45%时，掺人聚羧酸减水剂和萘系减水剂的混凝土28d抗压强度降低2MPa；掺人脂肪族减水剂混凝土抗压强度降低3-7MPa。

作者：王子龙，聂治平，单星本，江守恒，朱卫中，如涉及作品内容、版权和其它问题，请及时联系，我们将尽快处理。

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