摘 要: 研究了兩種減縮劑與四種減水劑復合后對溶液表面張力、混凝土坍落度、混凝土強度、混凝土自由收縮和砂漿收縮的相容性問題。試驗結(jié)果表明，兩種自身表面張力相近的減縮劑對蒸餾水和減水劑溶液表面張力的作用差異較大，但對砂漿和混凝土的減縮率幾乎相同，收縮規(guī)律的影響相似，說明表面張力并不是減縮率的惟一決定因素。就減縮率而言，減縮劑與減水劑的相容性是較好的，而對強度的相容性相對較差，其作用機理與減水劑分子的支鏈數(shù)及負離子基團數(shù)有關(guān)。
關(guān)鍵詞: 減縮劑；收縮；減水劑；混凝土強度；相容性
混凝土是當代建筑工程用量最大的建筑材料，這也是發(fā)達國家近年來著重研究的領(lǐng)域之一。泵送施工、高強混凝土和外加劑的應(yīng)用，為建設(shè)施工我國目前使用的絕大部分外加劑，包括近年來機械化和技術(shù)進步作出了卓越的貢獻，但也帶來了研制的胺基磺酸鹽、聚羧酸鹽和聚苯乙烯磺酸鹽、脂嚴重的負面影響，即非荷載裂縫越來越多，加劇了混肪族系等高性能減水劑，在減水率、保塑性和適應(yīng)性凝土結(jié)構(gòu)物的劣化，質(zhì)量糾紛的增多長期困擾著建方面均有長足進步，但均增大了混凝土的收縮，以致設(shè)工程界。雖然對非荷載裂縫的成因已有較一致的于國家規(guī)范《混凝土外加劑》( GB8076 —1997) 中也認識，并提出了許多見解和方法[1～3] ，但至今沒有規(guī)定了，即使一等品也允許收縮率比達135 %。因得到有效控制，且日趨嚴重。單憑設(shè)計或施工方法， 此，減縮劑的研制和應(yīng)用，特別是減縮型外加劑的研要從根本上消除非荷載裂縫尚有困難。如何減小混制和應(yīng)用，以及如何使摻外加劑的混凝土收縮率比凝土的自身收縮已成為控制裂縫和提高耐久性的關(guān)減小到100 % 以下，甚至更低，實現(xiàn)外加劑技術(shù)的全面提升，減少混凝土非荷載裂縫，提高耐久性，是急待研究和解決的課題。
美國、日本等發(fā)達國家，自20 世紀80 年代以來，主要通過研制和應(yīng)用減縮劑(shrinkage2reducing agent ， SRA) 來降低混凝土的自身收縮，獲得了多項專利[4～7] ，并被公認為是裂縫控制的最有效措施之一。我國自20 世紀90 年代開始相關(guān)研究[8～11] ，由于許多關(guān)鍵技術(shù)和使用成本等問題尚未解決，至今未能推廣應(yīng)用。
本文主要就減縮劑與不同品種減水劑復合后， 對溶液表面張力、混凝土流動性和強度、混凝土和砂漿減縮率的影響進行了試驗研究，并從分子結(jié)構(gòu)層面上對相容性問題進行了分析探討。
1 原材料、配合比和試驗方法
1。1 原材料
1) 減縮劑：采用國產(chǎn)甲醚基聚合物、乙二醇系聚合物和改性劑復合研制的聚氧乙烯類減縮劑。ZDD —A 型降低表面張力的效果較好，ZDD —B 型降低表面張力的效果較差，蒸餾水溶液中摻量與表面張力的關(guān)系見表1。
2) 減水劑： 浙江湖州大東吳建設(shè)新材料有限公司產(chǎn)TA —201 脂肪族高效減水劑；杭州市建筑構(gòu)件有限公司產(chǎn)SP403 密胺樹脂系(三聚氰胺) 高效減水劑和PA 胺基磺酸鹽系高效減水劑；杭州市建虹外加劑廠產(chǎn)JHN —1 型萘系高效減水劑；浙江省天和建筑構(gòu)件有限公司產(chǎn)JB —201 萘系高效減水劑；浙江華威建材有限公司產(chǎn)DXH —B 萘系高效減水劑。
3) 水泥： 基準水泥和浙江錢潮水泥集團產(chǎn)42.5 級普硅水泥。
4) 河砂：細度模數(shù)2.5。
5) 碎石：最大粒徑31.5 mm。
1。2 試驗方法
砂漿收縮試驗參照《混凝土膨脹劑》(JC4762 2001) 和《建筑砂漿基本性能試驗方法》(J GJ70) 進行， 試件尺寸為40 mm ×40 mm ×160 mm。砂漿配合比為m (灰) ∶m (砂) =1∶3， m (水) ∶m (灰) =0130?；炷潦湛s試驗參照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》(GBJ86) 進行，試件尺寸為100 mm ×100 mm × 515 mm。試件成型后帶模養(yǎng)護24 h， 拆模后，砂漿試件在(20 ±1) ℃的水中養(yǎng)護6d 后測試基長；混凝土試件在(20 ±1) ℃的水中養(yǎng)護2d 后測試基長，然后將試件置于溫度(20 ±1) ℃，相對濕度RH= (60 ± 5) %的恒溫恒濕養(yǎng)護室中連續(xù)測試長度變化?；炷翉姸仍囼灠凑铡镀胀ɑ炷亮W性能試驗方法》(GBJ81) 進行。表面張力采用JZHY1 —180 界面張力儀測定。
1。3 配合比
為便于對比分析，混凝土配合比采用固定水泥、砂、石子和水用量，每1 m3 各材料用量分別為水泥430 kg 、細集料700 kg 、粗集料1 060 kg 、水175 kg， 含砂率40 %。不摻減水劑的對比混凝土用水量為225 kg/ m3。減水劑和減縮劑的摻率均分別為水泥重的1。8 % 和1。6 %。減水劑、減縮劑品種及試樣編號見表2。
2 試驗結(jié)果與分析討論性
2。1 減縮劑與減水劑復合溶液的表面張力
表3 和表4 是在水與減水劑的質(zhì)量分數(shù)分別為98.4 %和1.6 %的溶液中，再摻入一定量的減縮劑后測得的復合溶液表面張力。試驗結(jié)果表明，減縮劑ZDD —A 對降低溶液表面張力的效果非常顯著，總體上與水溶液表面張力的結(jié)果相似，表現(xiàn)出較好的相容性.不同減水劑之間存在一定差異，脂肪族減水劑TA —201 的表面張力降低最少，萘系減水劑DXH—B的降幅最大。如當減縮劑摻量為2 %時， DXH —B 和TA —201 溶液的表面張力分別下降51 %和41 %，降幅相差10 %左右。減縮率和強度試驗結(jié)果表明，雖然TA —201 溶液的表面張力下降最少，似乎相容性相對較差，但并不影響減縮率，而且強度最高.
減縮劑ZDD —B 對減水劑溶液表面張力的影響與水溶液相似，總體上表面張力下降較少。胺基磺酸鹽減水劑溶液的表面張力下降最大，達30 %，萘系減水劑JB —201 的下降幅度最小，只有14.4 %，而脂肪族減水劑溶液表面張力的降幅介于兩者之間，達21 %。不同減縮劑對減水劑溶液表面張力的作用效果不盡相同，而且規(guī)律也不完全一致。但就同一減縮劑與不同減水劑之間對表面張力的影響而言，雖然存在一定差異，但總的相容性還是比較好的。
2。2 減縮劑與減水劑復合對混凝土強度的影響
表5 是不同減水劑和減縮劑復摻的混凝土坍落度和強度試驗結(jié)果。減縮劑的摻入能適當增大混凝土的坍落度，ZDD—B 型略優(yōu)。從減水劑品種看，密胺樹脂系和胺基磺酸鹽系坍落度增加最大，萘系和脂肪族減水劑相對較小，但同樣是萘系減水劑并不完全一致，當減縮劑與J HN —1 型萘系減水劑復摻時，混凝土坍落度反而略有下降。
從強度試驗結(jié)果看，當3d 和7d 齡期時，除了脂肪族減水劑摻用A 型減縮劑，強度略有提高外， 兩種減縮劑與其余減水劑匹配時，強度均下降； 當28 d 齡期時，除胺基磺酸鹽減水劑的混凝土強度仍然低于基準外，其余強度均與不摻減縮劑時接近。單摻胺基磺酸鹽減水劑的混凝土在28 d 時強度相對較高，而當摻入B 型減縮劑時，強度從72。9 MPa 下降到63.2 MPa， 降幅最大達13。3 %， 相容性較差， 但與脂肪族減水劑的相容性則相對較好。
2。3 減縮劑與不同減水劑復合對收縮的影響
表6 列出了各齡期的收縮率。圖1 是三種減水劑與減縮劑復合對混凝土收縮率的影響。摻密胺樹脂系和萘系減水劑混凝土的收縮比脂肪族減水劑略大，差值為10 % 左右，表明該減縮劑與脂肪族減水劑的適應(yīng)性較好。不同減水劑對減縮率有一定影響， 但總體來說，減縮劑與減水劑對減縮率的相容性還是比較好的。
砂漿收縮率試驗結(jié)果與混凝土規(guī)律基本相同， 見圖2 和表7。密胺樹脂和萘系減水劑的減縮率小于其他品種，早期影響率較大，后期較小，因此，相容性問題主要表現(xiàn)在早期，從后期來看，這一減縮劑與減水劑的相容性還是比較好的。
從表面張力下降與減縮率的關(guān)系看，B 型減縮劑的表面張力下降值明顯小于A 型，但對混凝土的減縮率來說幾乎相同。對砂漿來說，在28 d 以內(nèi)，B 型減縮劑的減縮率甚至大于A 型，而在28 d 以后，兩者相同。這一試驗結(jié)果表明，表面張力對減縮率有影響，但并不存在比例關(guān)系，這一點也可以從大量能降低溶液表面張力的物質(zhì)并不一定降低混凝土收縮得到反證。
四種減水劑的分子結(jié)構(gòu)見圖3。由圖可知胺基磺酸鹽減水劑的強度下降較大，是否與分子結(jié)構(gòu)中帶有“ -NH2 ”基團有關(guān)，值得進一步研究。
對混凝土減縮率的影響，與減水劑分子的支鏈數(shù)、負離子基團數(shù)、分子體型等有關(guān)。一方面，密胺樹脂和萘系減水劑的分支及負離子基團數(shù)明顯少于脂肪族和胺基磺酸鹽，極性較弱，因而與聚氧乙烯系聚合物為主體的減縮劑相容性相對較差；另一方面，密胺樹脂系、萘系、胺基磺酸鹽和脂肪族減水劑的分子體型依次減小，而聚氧乙烯類減縮劑的分子體型與脂肪族減水劑相似。是所有能降低溶液表面張力的物質(zhì)都能減小收縮， 而部分對表面張力影響很小的物質(zhì)卻能有效降低收縮。亦即表面張力并不能解釋所有減縮劑的作用.
3 結(jié) 論
(1) 自身表面張力相近的不同減縮劑，對水溶機理。不同減縮劑可能存在“表面張力”為主導液和減水劑溶液表面張力的降低作用存在顯著差異，但并不影響混凝土和砂漿的減縮率。因此，并不或“吸附-解析”為主導等不同減縮機理。
(2) 就減縮率而言，減縮劑與減水劑之間的相容性較好。早期對減縮率有一定影響，而后期的影響率較小。同一減縮劑對不同減水劑溶液表面張力的影響率最大在10 % 左右。對強度的影響相對較大， 當兩者匹配不良時，C60 的混凝土強度下降可達10 MPa 左右。因此，減縮劑與減水劑之間雖然也存在一定的相容性問題，但與減水劑對水泥的適應(yīng)性相比， 影響較小，總的相容性較好。
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