SR型減縮劑

　　聚羧酸系高效減水劑不會對混凝上干縮產(chǎn)生負影響，在隧道工程中棄用 AFt 類膨脹劑而代之以聚羧酸系高效減水劑的可行性和合理性。用聚羧酸系高效減水劑、 AFt 膨脹劑和鎂質(zhì)膨脹劑，相繼對自由收縮試件和兩端受限混凝土試件的干縮進行了研究，并進行了不同膠凝材料用量下聚羧酸系高效減水劑和 AFt 膨脹劑對混凝土干縮的試驗。結(jié)果表明，與膨脹劑相比，聚羧酸系高效減水劑不會對混凝土干縮性能帶來負影響，還可能有一定程度的改善作用。在隧道工程實踐中，用聚羧酸系高效減水劑代替 AFt 類膨脹劑是合理可行的，對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有利。

（ 1 ）膨脹劑與聚羧酸系高效減水劑相比，在混凝土試件泡水養(yǎng)護期間，混凝土試件的膨脹率較大，這對早期混凝土試件的收縮性能有利。
（ 2 ）與膨脹劑相比，聚羧酸系高效減水劑至少不會對混凝土 28 d 后的干縮性能有負影響，特別是限制收縮情況下對干縮的改善作用比較明顯，收縮率減小 15 ％以上。
（ 3 ）不同膠凝材料用量下高效減水劑及 AFt 類膨脹劑的試驗，證實了膠凝材料用量及砂率對混凝土干縮的影響規(guī)律，也進一步驗證了聚羧酸系高效減水劑不會對混凝土干縮產(chǎn)生不良影響。
（ 4 ）從工程應(yīng)用方面考慮，采用聚羧酸系高效減水劑、棄用鈣系膨脹劑是合理的，混凝土干縮不會因此而增加，也不會有鈣系膨脹劑對混凝土后期的不良影響出現(xiàn)。
（ 5 ）相同水灰比即保持單位漿體體積含量不變情況下，相對于空白樣而言，減水劑的加入均增大了水泥凈漿的收縮。除聚羧酸減水劑隨摻量的增加能降低水泥基體的干縮外，萘系、氨基磺酸鹽、木鈣、木鈉減水劑均隨摻量的增加不同程度的增大了水泥基體的干縮值。
（ 6 ）相同水灰比條件下即保持漿體體積不變，不同的減水劑在相同摻量下均不同程度地增大了水泥基體的收縮。其中聚羧酸減水劑增加收縮的幅度最小，其次為木鈉、木鈣、氨基磺酸鹽減水劑，萘系增大收縮的幅度最大。
（ 7 ）在相同擴展度條件下，改變漿體體積含量，加入減水劑后由于減水率的區(qū)別 ( 聚羧 酸＞ 氨基磺酸 鹽＞ 萘系高效減水 劑＞ 木鈣、木鈉 ) ，影響水膠比，進而影響水泥基體的干縮。加入聚羧酸減水劑的水泥漿體收縮最小，其次為氨基磺酸鹽、萘系、木鈣、木鈉，而不加減水劑的水泥基體干縮最大。

部分減縮劑的物理性能

減縮劑 SR

1、產(chǎn)品簡介
SR 是一種用于砂漿和混凝土的減縮劑。其方要成分為聚烯基乙二醇。
2 、優(yōu)點
SR 不含對環(huán)境有害的氯化物，因此可以放心的使用。
隨著 SR 摻量的增加，混凝土的收縮逐漸減少。除了混合配比的混凝土外， SR 幾乎對所有類型的混凝土有效。
3 、性能指標

4 、用量
推薦 SR 的摻加量為水泥質(zhì)量的 2~6% 。
5 、用法
可在攪拌站摻加 SR 。
6 、實驗
（ 1 ）原料：普通波特蘭水泥（ C ）
細骨料：河砂
減水劑： EX20
減縮劑： SR
（ 2 ）混凝土配比

* 外加劑量包括其所含水量
（ 3 ）干縮

摻量與減水率曲線圖

（ 4 ）凝結(jié)時間

摻量與減水率曲線圖

SR 的摻加量（ C × % ） SR 摻加量與混凝土凝結(jié)時間的關(guān)系

（ 5 ）抗壓實驗

摻量與減水率曲線圖

SR 的摻加量 （ C × % ） SR 摻加量與混凝土抗壓強度的關(guān)系

SHRINKAGE REDUCING AGENT SR

1 、 DESCRIPTION
SR is a shrinkage reducing agent for mortar or concrete. The main components of SR consist of a polyalkyleneglycol.
2 、 ADVANTAGE
SR is free from chloride, which is considered undesirable in circumstances, and may therefore be used with safety. The shrinkage of the concrete reduces in proportion to the increasing dosage of SR. SR is effective to almost all type of concrete regardless of the mixproportion of concrete.
3 、 PROPETTIES
Appearance : Colorless transparent liquid
PH(1% aqueous solution) : 6.0~8.0
Specific Gravity ( 20 ℃ ) : 1.000~1.040
Viscosity ( 20 ℃ ) : 80~120 centipoise
Solubility : Soluble in water
Freezing point : No Freezing (at -5 ℃ )
4 、 METHOD OF USE
SR should be added at the mixing plant.
5 、 DOSAGE
Recommended dosage of SR is between 2% to 6% by weight of cement.
6 、 EXAMPLE
(1)MATERIALES
Cement (C) : Ordinary Portland cement
Fine aggregate : River sand
Coarse aggregate : Crushed stone
Water reducing admixture : EX20
(WRA)
Shrinkage reducing agent : SR
(SRA)
(2)MIX PROPORTION F CONCRETE

(3)SHRINKAGE

Dosage of SR ( C × %) Relationship between Dosage of SR and the Setting time of concrete	Dosage of SR ( C × %) Relationship between Dosage of SR and compressive strength of concrete

　　能減少混凝土收縮的外加劑。近年來，因為干燥收縮等所造成的混凝土構(gòu)筑物裂縫等質(zhì)量問題，嚴重地困擾著業(yè)界。針對這些問題，在以使用單位用水量少的干拌混凝土以及改善硬化混凝土品質(zhì)的同時，具有良好性能的高流動性的混凝土被廣泛地使用。但業(yè)界更希望得到具有防干燥收縮效果的高流動性混凝土。
　　 在混凝土和砂漿中，添加減縮劑可大幅度降低因砂漿、混凝土的干燥收縮所造成的裂縫，可大幅度提高混凝土構(gòu)筑物的耐久性和安全性。
　　 減縮抗裂型超塑化劑，摻量為水泥質(zhì)量的 0.2% 時，減水率可達 22.3% ，且增強效果明顯。和摻傳統(tǒng)萘系減水劑的混凝土相比，摻 SRPCA 的混凝土 90d 的自收縮率和干燥收縮率分別降低了 52.1% 和 44.9% 。平板和圓環(huán)開裂實驗證實： SRPCA 大大提高了混凝土的抗裂能力。 SRPCA 的減縮抗裂效果基本接近減縮劑摻量為膠凝材料總質(zhì)量 2% 的減縮抗裂效果，但 SRPCA 的摻量不到復(fù)摻萘系減水劑和減縮劑的 1/10 。
一、減縮劑的特征
1 、因其優(yōu)異的表面活性作用，可大幅度減少砂漿、混凝土的干燥收縮； 2 、使用量增加，其收縮效果隨之增加。通常為水泥質(zhì)量的 2% ～ 6% ，齡期 26 周可降收縮 30% ～ 50% ； 3 、即使是用于預(yù)拌混凝土的外加劑不同，其防收縮效果是一樣的，可放心使用； 4 、即使混凝土的配合比不同，其防收縮效果不變，可用于所有混凝土構(gòu)筑物； 5 、在增加使用量時，混凝土的凝結(jié)時間會有所延遲，但對抗壓強度等并沒有不良影響； 6 、本產(chǎn)品為液體，可作為部分砂漿或混凝土的單位用水量加入，易溶于水。 7 、 主要性能指標及特點：
（ 1 ）混凝土收縮變形小，摻減縮劑的混凝土與基準混凝土相比能顯著減少混凝土收縮，一般 28d 混凝土干縮減少 40 ～ 60 ％， 60d 干縮減少 30 ～ 50 ％，自收縮 60d 可減少 30 ％左右。（ 2 ）混凝土強度，減縮劑沒有減水作用，摻減縮劑的混凝土硬化后，幾乎不影響強度指標。（ 3 ）產(chǎn)品適應(yīng)性好：產(chǎn)品適用于各個品種的水泥，與各類引氣劑、減水劑、泵送劑等外加劑均有很好的相容性。（ 4 ）對鋼筋無銹蝕危害。
二、減縮劑的物性
減縮劑是以石油制品為原料的聚醚系列外加劑，不含對混凝土以及環(huán)境有害的氯離子等有害物質(zhì)。
三、減縮劑的產(chǎn)品性狀

四、減縮劑的使用量與干燥收縮量
　　 隨著減縮劑使用量的增加，其干燥收縮變小。材齡 26 周的， C × 2% 的約為 70% 、 C × 4% 的約為 60% 、 C × 6% 的約為 50% 的，分別可以減少如上的收縮量。
五、使用方法及注意事項
　　 混凝土減縮劑是一種新型的減少混凝土收縮的混凝土外加劑，其作用機理是通過降低混凝土在水化干燥時水的表面張力來減少混凝土內(nèi)部的毛細孔張力，從而大幅減少混凝土收縮，提高混凝土的抗變形性能。
　　 （ 1 ）摻量：常用摻量為 1 ％～ 2 ％（按膠凝材料質(zhì)量計），使用時應(yīng)根據(jù)工程材料，通過實驗優(yōu)選最佳摻量。（ 2 ）攪拌：準確計量后，隨拌和水一起加入混凝土攪拌機，攪拌均勻即可。（ 3 ）養(yǎng)護：混凝土澆筑后，正常養(yǎng)護即可。冬季混凝土施工，氣溫在負溫條件下，應(yīng)加強混凝土表面保溫措施。

Shrinkage-reducing and anti-cracking polycarboxylate-based superplasticizer (SRPCA) was developed. The water reduction of SRPCA can reach up to 22.3% at a rate of 0.20% by mass of cement. Moreover, the strength characteristics of the SRPCA are improved obviously. Compared with the conventional superplasticizer (FDN), the SRPCA demonstrates 52.1% less auto-genous shrinkage and 44.9% less drying shrinkage of concrete. In addition, slab and restrained ring tests proved that the SRPCA can improve the crack properties of concrete greatly. The decreasing of surface tension in the water of pores which leads to lower capillary stress is thought to be the main action mechanism by which the SRPCA reduces shrinkage.

減 縮 機 理

研究了二元醇醚類減縮劑（ SRA-1 ）和硅氧烷類減縮劑（ SRA-2 ）復(fù)配對減縮效果的影響：復(fù)配型減縮劑的減縮效果比單一型的更好。在此基礎(chǔ)上對復(fù)配型配件縮劑體系進行優(yōu)化和乳化改性。 SRA-1 與 SRA-2 的最優(yōu)質(zhì)量比為 7 ： 3 且乳化劑為吐溫系列時改性效果較好。改性后減縮劑的自收縮減縮率提高了 10 ％～ 30 ％。減縮劑對水泥砂漿的抗折強度影響不明顯，但對抗壓強度有一定的影響，當(dāng)復(fù)配減縮劑的摻量（質(zhì)量分數(shù)）為 1 ％～ 3 ％時，水泥砂漿的抗壓強度 3d 時增加了約 10 ％，而 28d 時最大下降了 9 ％左右。

近年來高性能混凝土的類風(fēng)問題一直困擾著建筑工程界。裂縫的類型很多，按成因基本可以分為由外部荷載和變形引起的裂縫，其中大部分裂紋是由干燥收縮、自收縮和溫度收縮等引起的非荷載裂縫。與普通混凝土相比，高性能混凝土由于高效減水劑和礦物質(zhì)超細粉等的使用，自收縮和干燥收縮量增加，早期尤為明顯。混凝土收縮量增加，必然會導(dǎo)致微裂紋的增多。這些類風(fēng)不僅影響混凝土構(gòu)筑物的美觀，同時加快了混凝土的劣化過程。裂縫為空氣和水進入混凝土提供了通道。使混凝土更易發(fā)生碳化腐蝕和鋼筋銹蝕，在寒冷地區(qū)還會發(fā)生凍融破壞，這些都會降低混凝土的耐久性，影響了工程的使用壽命，嚴重者將會威脅到人身及財產(chǎn)安全。因此，通過何種途徑來減小混凝土的收縮已成為當(dāng)前工程界研究的重點。目前解決的方法有在混凝土攪拌時加入減縮劑、膨脹劑、纖維或改善養(yǎng)護條件等。由于混凝土減縮劑不受混凝土配合比的限制，在低水灰比、高水泥用量的條件下可發(fā)揮出優(yōu)良的減縮效果。同時，減縮劑與水泥的適應(yīng)性好，在不同品種的水泥中都可發(fā)揮出良好的減縮效果。加混凝土減縮劑是預(yù)防混凝土收縮開裂的重要措施之一。

1 實驗

用 P.II 52.5 硅酸鹽水泥，水泥熟料中硅酸三鈣（ 3CaO.SiO 2, C 3 S ）質(zhì)量分數(shù)高達 64.4 ％，鋁酸三鈣（ 3CaO.Al 2 O 3 ,C 3 A ）的質(zhì)量分數(shù)為 7.4 ％， f-CaO 的質(zhì)量分數(shù) 0.37 ％。水泥的比表面積為 379m 2 / ㎏。砂為 GB178 標準砂。

試件采用 10mm × 10mm × 40mm 六聯(lián)試模成型（每組 6 條試件），試模兩端有測頭。水灰比按照標準稠度用水量的實驗結(jié)果確定。試件成型后經(jīng)標準養(yǎng)護（ 24 ± 2 ） h 后脫模，測定其初始長度 L O ，然后將試件在 20 ， 40 ， 80 ℃ 條件下密封養(yǎng)護至預(yù)定齡期后，測定試件長度 L 1 。試件的長度變化值， L A = 【（ L 1 -L O ） /L 】× 100 ％，其中： L 為試件的有效長度， L= 35mm 。

按 GB177-85 方法檢測砂漿試件各齡期抗折強度與抗壓強度，試件尺寸為 40mm × 40mm × 160mm 。

2 結(jié)果與討論

2.1 減縮劑遴選

用作高性能水泥基材料減縮劑的物質(zhì)一般為氣 - 液界面活性劑，它可以大幅度地降低水泥石中毛細孔或凝膠孔中液相的表面張力。一般還應(yīng)具備下列性質(zhì)：在強堿性溶液中顯示出表面活性劑的效果，并具有足夠的穩(wěn)定性；降低水溶液表面張力的作用受溫度變化影響??；在水泥粒子上不產(chǎn)生強烈的吸附；對水泥的水化不產(chǎn)生異常影響；沒有異常的引氣性；與常用的混凝土外加劑有良好的相容性；抵揮發(fā)性；易于儲存和使用。由于非離子表面活性劑在溶液中不是以離子狀態(tài)存在，其穩(wěn)定性高，不受強電解質(zhì)、酸堿的影響，與其他類型的表面活性劑相溶性好，在固體表面不發(fā)生強烈吸附。因此現(xiàn)有的混凝土減縮劑通常是非離子表面活性劑。

選取了 2 種不同類型的非離子表面活性劑，通過活性對水泥凈漿的減縮效果進行遴選，結(jié)果表明：二元醇醚減縮劑（ glycol ethers,SRA-1 ）和硅氧烷類減縮劑（ siloxane,SRA-2 ）的減縮效果較好。這兩種減縮劑具有較低表面張力、抵泡性，內(nèi)摻時可以提高水泥砂漿的流動性。

目前混凝土減縮劑的發(fā)展趨勢之一是其組分從當(dāng)初的單一型向多組分復(fù)合型的方向發(fā)展。復(fù)合型的優(yōu)點為：其一，減縮劑中各組分間的協(xié)同效應(yīng)使復(fù)合后減縮劑的表面張力更小，因此提高了混凝土減縮劑的減縮效果；其二。復(fù)合型減縮劑中各組分短期和長期的作用效果不同，其減縮劑能互補使得復(fù)合減縮劑長期的減縮效果不至于有大幅度的下降；其三。復(fù)合混凝土減縮劑能夠克服單一組分減縮劑降低混凝土抗壓強度、降低引氣劑效果等缺點；其四，由于經(jīng)濟上的原因，表面活性劑的每一步提純都會帶來成本的大幅度增加，而多種表面活性劑的存在反而能提高其性能。

將 SRA-1 和 SRA-2 以質(zhì)量比 1 ： 1 混合制得復(fù)配減縮劑（ SRA-1 ： 1 ），研究復(fù)配對減縮劑減縮效果的影響，結(jié)果見圖 1 。與 SRA-1 和 SRA-2 的單獨作用相比， SRA-1 ： 1 在水泥凈漿中的減縮效果更明顯。

圖 1 減縮劑對水泥凈漿自收縮率的影響

Fig 1 Effect of SRA on the autogenous shrinkage rate of paste SRA-1 is glycol ethers;SRA-2 is siloxane;SRA-1:1 is mixed shrinkage reducing agent,the mass ratio of SRA-1 and SRA-2 is 1:1,the dosage of SRA-1,sra-2,and SRA-11:1 is 2 ％ in mass

2.2 不同養(yǎng)護溫度下?lián)綔p縮劑水泥凈漿的自收縮率

圖 2 內(nèi)摻 1 ％， 2 ％， 3 ％和 4 ％復(fù)配減縮劑的水泥凈漿在 20 ， 40 ， 80 ℃ 密封養(yǎng)護下的自收縮曲線。結(jié)果表明：復(fù)配減縮劑在不同養(yǎng)護溫度下都可以大幅度的降低水泥凈漿的自收縮率，早期（ 7d ）尤為明顯。 20 ℃ 養(yǎng)護時，摻量為 4 ％的減縮效果最佳， 7d 自收縮率降低 82 ％， 180d 仍有 42 ％的減縮率； 40 ℃ 養(yǎng)護時，摻量為 3 ％的減縮效果最好， 7d 和 180d 的自收縮率分別降低了 71 ％和 57 ％； 80 ℃ 養(yǎng)護時摻量為 1 ％減縮效果最好， 7d 和 180d 的自收縮率分別降低了 54 ％和 40 ％。相同摻量下，高溫養(yǎng)護時減縮劑的減縮效果明顯比低溫養(yǎng)護時的差，這可能與高溫養(yǎng)護時水泥顆粒水化速度比較快，水分消耗快，自干燥現(xiàn)象比低溫時更明顯有關(guān)。

圖 2 各種溫度養(yǎng)護下復(fù)配減縮劑 SRA-1 ： 1 摻量對水泥凈漿自收縮率的影響

Fig2 Effect of mixed SRA with various dosages on autogenous shrinkage rate of paste cured at diffraction temperature dosages of SRA-1:1 is in mass fraction

3 減縮劑體系的優(yōu)化

3.1 減縮劑中各組分的不同配比對減縮率的影響

將 SRA-1 和 SRA-2 以質(zhì)量比為 3 ： 7 ， 5 ： 5 和 7 ： 3 復(fù)配成不同的減縮劑，比較 40 ℃ 密封養(yǎng)護時不同配比減縮劑對水泥凈漿減縮效果的影響，結(jié)果見圖 3 。配比為 7 ： 3 的減縮劑早期的減縮效果要明顯優(yōu)于配比為 3 ： 7 的減縮劑。這是因為 SRA-1 的早期效果明顯，而 SRA-2 的長期效果更好。從整體上評價，減縮效果較佳的是 7 ： 3 的減縮劑，水泥凈漿的自收縮隨摻量的增加而減小。當(dāng)減縮劑摻量為 3 ％時，其 3d 和 28d 的減縮率可達到 59 ％和 43 ％。

圖 3 40 ℃ 養(yǎng)護時不同配比的復(fù)配減縮劑對水泥凈漿的自收縮的影響

Fig.3 Effect of mixed SRA with various mass ratios on autogenous shrinkage rate of paste cured at 40 ℃ 1 ％ ,2 ％ 3 ％ are the dosages of mixed SRA;3:7,1:1,and 7:3 are mass ratio of SRA-1toSRA-2,the same below

3.2 減縮劑的乳化改性

由于 SRA-2 是親油性非離子表面活性劑，在混凝土攪拌時分散得不是很充分，影響了減縮效果。因此，選擇聚乙醇辛基苯基醚和吐溫等乳化劑對其進行改性，結(jié)果表明：吐溫系列乳化劑的作用效果明顯， SRA-2 乳化后液體呈灰色半透明狀，從外觀判斷，減縮劑液珠粒徑為 0.05 ～ 0.1 μ m ，且穩(wěn)定時間較長。將 SRA-1 和乳化改性后的 SRA-2 以質(zhì)量比為 3 ： 7 ， 5 ： 5 和 7 ： 3 復(fù)配成不同的減縮劑，比較減縮劑乳化改性后水泥凈漿的減縮效果，結(jié)果見圖 4 。
　　　　　　　　　　　　　

圖 4 40 ℃ 養(yǎng)護時乳化改性的減縮劑對水泥凈漿的自收縮率的影響

Fig.4 Effect of emulsificated SRA on autogenous shrinkage rare of paste cured at 40 ℃

The emulsifier used is tween

比較圖 4 和圖 3 中的結(jié)果可知乳化改性后的減縮劑的減縮率提高了 10 ％～ 30 ％。配比為 3 ： 7 的減縮劑的減縮率提高得比 7 ： 3 更明顯，這是因為配比為 3 ： 7 的減縮劑中 SRA-2 的含量較高，吐溫系列乳化劑使其在水泥顆粒中分散得更充分，其減縮效果得到更好的發(fā)揮。從整體上評價，減縮效果較佳的是 3 ： 7 的減縮劑，水泥凈漿的自收縮率隨摻量的增加而減小。當(dāng)減縮劑摻量為 3 ％時，其 3d 和 28d 的減縮率分別達到 64 ％和 55 ％，而 7 ： 3 的減縮劑 3d 和 28d 的減縮率分別達到 77 ％和 40 ％

4 減縮劑對砂漿強度的影響

表 1 和表 2 為 SRA-1 和乳化改性后的 SRA-2 以質(zhì)量比為 3 ： 7 和 7 ： 3 的復(fù)配減縮劑 SRA 在不同摻量時對水泥砂漿抗折強度、抗壓強度的影響。與未摻減縮劑的基準水泥砂漿相比，檢索劑對砂漿的抗折強度影響不是很明顯。但對抗壓強度有一定的影響。配比為 7 ： 3 的減縮劑在摻量為 1 ％～ 3 ％時， 3d 的抗壓強度增加了約 10 ％，而 28d 的抗壓強度最大下降約 10 ％。

表 1 乳化改性的復(fù)配減縮劑 SRAs 對水泥砂漿抗折強度的影響

Table1 Effect of emulsification modified and mixed SRAs on the flexural strength of mortar

表 2 乳化改性的復(fù)配減縮劑 SRAs 對水泥砂漿抗壓強度的影響

Table1 Effect of emulsification modified and mixed SRAs on the compressive strength of mortar

5 結(jié)論

（ 1 ）復(fù)配減縮劑由于各組分間的協(xié)同效應(yīng)表面張力更低，復(fù)配后的減縮劑的減縮效果比單一型的效果更明顯。 20 ， 40 ， 80 ℃ 養(yǎng)護時均能夠大幅度的降低水泥凈漿的自收縮，早期的效果尤為明顯。 20 ℃ 養(yǎng)護，復(fù)配減縮劑 SRA-1 ： 1 摻量為 4 ％， 7d 自收縮率降低 82 ％， 180d 仍有 42 ％的減縮率； 40 ℃ 養(yǎng)護，摻量為 3 ％時， 7d 和 180d 的自收縮率分別降低了 71 ％和 57 ％； 80 ℃ 養(yǎng)護，摻量為 1 ％時， 7d 和 180d 的自收縮率分別降低了 54 ％和 40 ％ .

（ 2 ）減縮劑內(nèi)摻時對水泥砂漿的抗折強度影響不明顯，但對抗壓強度有一定的影響，在摻量 1 ％～ 3 ％時水泥砂漿 3d 的抗壓強度最大下降 9 ％左右。