外加剂改进混凝土泌水的试验研究

水泥 2005-08-26

摘要：进行了外加剂改善混凝土泌水的试验研究。结果表明，在混凝土中掺入适量的减水剂，能起到减少泌水的作用。此外，适当延长减水剂的缩合时间，复合加入适当的改性组份、合适的缓凝保坍组份、合适的增稠组份或合适的引气量都能明显提高混凝土的保水性，减少泌水。

关键词：外加剂；泌水；增稠剂；含气量

0 前言

长期以来，新拌混凝土的泌水一直是一个技术难题，困扰着工程界，严重影响了混凝土的工程质量。由于引起混凝土泌水的机理复杂，影响的因素很多，还没有非常有效的解决方法和途径。目前为止，外加剂被认为是减少泌水最有效而直接的手段。针对此问题，我们进行了外加剂改善混凝土泌水的试验研究。

1 试验过程

1.1 原材料

水泥江南水泥厂4215P·Ⅱ水泥

砂中砂

碎石大小石子掺配，满足5mm～20mm的颗粒级配要求

外加剂萘系高效减水剂、特定的增稠剂、缓凝保坍剂和引气剂。

1.2 试验方法

如无特殊说明，泌水试验用混凝土配合比和泌水试验方法均参照GB8076进行。

2 外加剂改进泌水的试验研究

2.1 合适的减水剂掺量

图1给出了萘系减水剂掺量对混凝土泌水率的影响曲线。从试验结果可以看出，随着减水剂掺量的增加，泌水率逐渐降低，但当掺量达一定水平后时，减水剂的掺量再提高时，泌水率却开始逐渐增加。也就是说，减水剂能明显减低混凝土泌水率，但存在一个最佳掺量。

2.2 减水剂的改进

目前国内工程中用的最多的减水剂为萘系减水剂，因而使用萘系减水剂出现泌水的问题也最多。图2为典型的萘系减水剂的合成工艺流程示意图，其中磺化和缩合是影响产品质量的关键步骤。因而，我们通过延长缩合时间和加入改性组份两个途径来改进减水剂，进而研究改性减水剂对混凝土泌水性能的影响。

2.2.1 延长缩合时间

研究缩合时间的目的是使缩合物分子链长度适中，使高分子链长短尽可能均一。表1为萘系高效减水剂缩合时间对混凝土泌水性能影响的试验结果，其中t₀为某一特定的缩合时间。从试验结果可以看出，缩合时间为t₀(h)时，混凝土的泌水率为6.00%，当延长32h的缩合时间，混凝土的泌水率降低到2.96%，说明延长缩合时间可以很大程度地降低混凝土的泌水率，但再延长7h时，并不能明显的下降泌水率。

2.2.2 加入改性组份Y

在减水剂缩合过程中加入改性组份，起交粘扩链作用，可减少混凝土的泌水和坍落度的经时损失。我们进行了多种改性组份对混凝土泌水性能的筛选试验，结果发现改性组份Y掺量(质量分数)在6.5%～15.0%范围内对混凝土的泌水及其它性能都有一定的改善作用，其泌水率的试验结果如表2所示。

2.2.3 选用合适的缓凝保坍组份

众所周知，萘系高效减水剂本身不具有缓凝保坍作用。为满足混凝土泵送施工的要求，通常采用复配缓凝保坍组份的方法。萘系高效减水剂适用的缓凝保坍剂很多，我们选用了四种有代表性的缓凝保坍组份进行混凝土泌水率试验，结果列于表3中。结果表明，普通的缓凝保坍组份a、b和c，由于延缓了混凝土的凝结时间，均不同程度的增加了混凝土的泌水率，其中掺组份a混凝土泌水率比未掺加缓凝保坍组份的高2.5倍；而采用特种缓凝保坍组份中间体，却降低了混凝土的泌水率，只为基准组的37% ，大大提高了混凝土的保水性能。因此，对于泵送剂而言，合适的缓凝保坍组份是影响混凝土泌水率的关键因素。

2.2.4 掺入合适的增稠组份

在混凝土中加入合适的起增稠作用的水溶性高分子材料，如各种纤维素、聚丙烯、淀粉等，混凝土的粘聚性和保水性可以得到明显的改善。我们选用增稠剂w进行了试验研究。

首先进行了增稠剂w掺量(质量分数)对净浆泌水率的影响试验，结果如图3所示。试验表明，增稠剂w的掺量在0.1×10^-4～2×10^-4范围内变化时，净浆的流动度基本没有显著减小，并且在0.1×10^-4～0.7×10^-4范围内还有所增加，而浆体的泌水率则逐渐降低至0。随着增稠剂w掺量的继续增大，净浆的泌水率开始有所增加，但仍然比不掺的至少低50%。试验充分说明，在一定的掺量范围内，增稠剂w可以显著降低水泥浆体的泌水率，并且对其流动度几乎没有影响。

根据净浆的试验结果，进行了增稠剂w掺量对混凝土泌水率的影响试验，掺量从0 到0.50×10^-4，结果列于表4中。试验结果同样表明，在0.50×10^-4掺量范围内，随着增稠剂w掺量的提高，混凝土的泌水率明显下降，而对坍落度和坍落度损失，以及对扩展度和扩展损失均无不良影响。说明所选用的增稠剂w可以明显提高混凝土的保水性能，而不对流动性带来负面的影响。

2.2.5 合适的引气量

图4为含气量对泌水率的影响。

图4的试验结果可以看出，随着混凝土含气量的提高，有利于减少混凝土的泌水，但含气量的增加，却使混凝土的强度下降。有数据表明，每增加1%含气量，混凝土的抗压强度下降5%左右。因此，在满足混凝土的力学性能和耐久性能的前提下，可适当提高含气量，以达到减少混凝土泌水的目的。

3 结束语

上述试验结果表明，适量掺入合适的减水剂，采用延长缩合时间或在缩合过程中加入改性组份生产的减水剂，可有效降低泌水率。选用合适的缓凝保坍组份，或复合合适的增稠组份，或掺加引气剂在混凝土中引入合适的含气量，也都能明显提高混凝土保水性，降低混凝土的泌水率。因此，外加剂是解决混凝土泌水直接而又非常有效的方法之一。但是，由于引起混凝土泌水的机理复杂，影响的因素很多，还必须从原材料、混凝土配合比，以及施工工艺三个方面入手，综合考虑各因素的作用机理，才能真正减少泌水量，甚至解决混凝土的泌水问题。

(江苏省建筑科学研究院有限公司，南京210008；江苏博特新材料有限公司，南京210008)