聚羧酸减水剂对不同水泥的净浆流动性和混凝土性能影响的试验研究

［摘要］本文主要对不同品种、不同强度标号水泥掺加聚羧酸高性能减水剂的净浆流动性和混凝土部分性能进行试验研究。通过分析研究，讨论了水泥对添加聚羧酸减水剂的净浆和混凝土性能试验的影响，以推动聚羧酸减水剂在混凝土中的广泛使用。

1前言

作为新一代高性能减水剂的聚羧酸系减水剂由于具有梳形分子结构，与水泥适应性好、掺量小、减水率高、配制出的混凝土具有保坍性好、和易性好等特点，并克服了萘系减水剂在生产中带有甲醛等缺点，特别适用于生产高性能混凝土。但从目前市场上销售的聚羧酸系减水剂的品种及占有率上看，聚羧酸系减水剂的应用推广仍处于起步阶段。从国内公开发表的相关学术论文和研究文献，以及公开的中国专利文献来看，国内对聚羧酸系减水剂产品的研发大多处于实验研制阶段，真正形成产品的厂家还很少，远不能满足高性能混凝土发展的需要。因此研究聚羧酸系减水剂将更多地从混凝土的强度、施工性、耐久性及价格等多方面综合考虑。为更好地了解聚羧酸系减水剂在混凝土中的工作性能，本文对掺加聚羧酸系减水剂水泥净浆流动性和混凝土部分性能进行了试验研究。

2水泥净浆流动性试验

水泥净浆流动度是反映混凝土外加剂减水性、保坍性、和易性和粘聚性及是否泌水等综合性能的简易测试方法。根据《混凝土外加剂匀质性试验方法》（GB8077-2000）规定，在W/C为0.29时，测定两类减水剂推荐掺量范围内的水泥净浆流动度和0.5、1.0h的流动度保持情况，作为表征其性能的参数并各选出掺量进行混凝土试验。因此，本部分安排进行了不同品种、不同标号水泥针对不同厂家聚羧酸减水剂净浆流动性试验。同时选择了一种萘系高效减水剂进行对比试验。

2.1试验原材料及配合比

（1）水泥：

①本溪工源水泥厂生产的工源牌P•S32.5矿渣硅酸盐水泥，代号水泥G；

②大连小野田水泥厂生产的华日牌P•O42.5R普通硅酸盐水泥，代号水泥X1；

③大连小野田水泥厂生产的华日牌P•Ⅱ52.5硅酸盐水泥，代号水泥X2；

④铁岭水泥厂生产的铁新P•O42.5普通硅酸盐水泥，代号水泥T。

（2）外加剂：

①辽宁本溪某公司生产聚羧酸高效减水剂”，固含量20%，推荐掺量0.5%～1.2%，记作外加剂A。

②上海某科技有限公司生产的聚羧酸高效减水剂，固含量20%，推荐掺量0.5%～1.2%，记作外加剂B。

③北京某科技发展有限公司生产的聚羧酸高效减水剂，固含量20%，推荐掺量0.5%～1.2%，记作外加剂C。

④上海某公司生产的萘系高效减水剂，粉剂，推荐掺量0.5%～1.2%，记作外加剂D。

（3）水：饮用水。

2.2净浆流动度试验

根据市场情况，本研究选择三种不同类型不同标号的水泥进行净浆流动度试验，比对聚羧酸高效减水剂相对不同水泥的净浆性能（水剂按照固含量20%计算减水剂使用时，搅拌时应扣除减水剂用量80%的水分，粉剂不变）。

对矿渣硅酸盐水泥而言，当减水剂掺量为0.5%时，前两种减水剂流动性较差，后两种减水剂0.5h水泥净浆流动度经时损失较快，损失近半；而掺量为0.8%和1.0%时，初期流动性和流动性经时损失较好。相比较而言，萘系减水剂显示了其优越性。

对普通硅酸盐水泥而言，当减水剂掺量为0.5%时，水泥净浆流动性较矿渣水泥好，但依然存在半小时经时损失较快的缺点；而掺量为0.8%和1.0%时，初期流动性和经时流动性都很好，有些减水剂还显示出随着时间推移，流动度反而增长的情况。

对硅酸盐水泥而言，由于该水泥单方需水量较大，当减水剂掺量为0.8%和1.0%时，聚羧酸减水剂配制的净浆流动性和经时损失都较差，但是流动性经时出现反增长现象，且增长幅度较大；而掺量为1.2%时，聚羧酸减水剂水泥净浆初期流动性和经时流动性都很好，经时流动度也有反增长现象发生，其流动性及经时损失性能均优于同掺量萘系减水剂。

3混凝土性能试验

本部分试验对不同水泥掺加聚羧酸减水剂混凝土的工作性和强度的进行试验与分析研究，具体安排如下。

3.1试验用材料

水泥：同2.1水泥。

砂子：浑河产河砂，中砂，细度模数2.6，表观密度2.8g/cm3。

石子：本溪产碎石，5～25mm连续级配。

水：饮用水。

外加剂：外加剂A，外观为茶色清澈有油质感水溶液，无沉淀；密度为1.065g/cm3；pH值为9.5；固体含量为20%；氯离子含量＜0.01%；总碱含量为0.196%。

3.2试验方案及数据统计

试验选用2.1中的三种不同类型不同标号水泥，其中配合比依据平时拌制C30混凝土的材料用量，初始坍落度的控制依据JC473-2001，依据普通混凝土性能测试方法进行搅拌、工作性试验、成型、标准养护、力学性能测试等试验。

3.3结果分析

由以上结果分析得知，聚羧酸系高效减水剂在净浆和混凝土拌合物流动性试验存在较大差异。净浆流动性很好并且其流动度保留值保持较好，甚至存在后期增长现象，而单一聚羧酸减水剂混凝土拌合物保持坍落度损失的能力不高，损失较快。就矿渣硅酸盐水泥而言，伴随着水灰比由0.44变化到0.33，减水剂掺量由0.8%变化到2.0%，虽然混凝土拌合物初始坍落度都在（20±2）cm范围内，但其坍落度经时损失却随着用水量减少而大大降低，0.5h最大损失17.0cm。当小野田早强普通硅酸盐水泥中聚羧酸减水剂掺量较低时，1d强度较低，不足10%，但其3d和7d强度增长较快，基本上分别超过60%和80%；矿渣硅酸盐水泥1d强度均在20%左右，而3、7d虽有增长但相对较慢。

4结论与展望

综合以上试验可以得到以下结论：

（1）聚羧酸高性能减水剂在拌制混凝土时，随着水泥的不同，达到较好工作性和强度的掺量不同，宜根据不同水泥种类和标号进行严格的试配。

（2）聚羧酸减水剂的掺加量和混凝土中水泥的需水量需要达到一个平衡调配，只有这样混凝土的工作性能才有良好的保障。

根据查阅资料，目前聚羧酸减水剂根据大单体和合成方法不同主要分为酯类和醚类两大类。不同类型减水剂对不同品种类型水泥性能稳定性和适应性不同。对通常所用的几种水泥而言，其性能大致与奈系高效减水剂相一致。聚羧酸高性能减水剂由于绝大多数为水剂，适合运输，其折合固含量后对比掺量较低，从市场调查来看，综合造价比较低，并且绿色环保，市场前景非常广阔，它已成为第三代高效减水剂。同时，随着合成与表征聚合物减水剂及其化学结构与性能关系的研究不断深入，聚羧酸系减水剂将进一步朝着高性能多功能化、生态化、国际标准化方向发展。

作者：张大利　王元　康勇　陈蜀东　高颂凯

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