摘要：通過試驗(yàn)研究了不同類型的高性能減水劑對(duì)水泥凈漿干燥收縮性能的影響。主要研究了三種不同條件下減水劑品種及摻量對(duì)水泥凈漿干燥收縮的影響：(1)相同水灰比條件下即保持單位漿體體積含量不變，減水劑摻量對(duì)水泥漿體收縮性能的影響；(2)相同水灰比條件下即保持漿體體積含量不變，不同減水劑品種在相同摻量下對(duì)收縮性能的影響；(3)相同擴(kuò)展度下，不同水灰比即改變漿體體積含量，減水劑種類、摻量對(duì)干燥收縮性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示：不同類型的高效減水劑在不同條件下對(duì)水泥凈漿的干燥收縮性能有所不同。
關(guān)鍵詞：減水劑； 干燥收縮； 水泥凈漿； 水灰比
中圖分類號(hào)：TU528.042 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004-1672(2008)01-0036-03
混凝土減水劑的研究和推廣應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)混凝土技術(shù)是有目共睹的。但是減水劑增大收縮的問題日益突出，收縮會(huì)降低混凝土的體積穩(wěn)定性，體積穩(wěn)定性不良的直接后果就是引發(fā)裂縫，而裂縫是導(dǎo)致水泥基材料結(jié)構(gòu)過早破壞的主要原因，會(huì)縮短其結(jié)構(gòu)的使用壽命。
減水劑可分為普通減水劑和高效減水劑。高效減水劑按其主要成分可分為聚羧酸類、萘系、氨基磺酸類等3種。聚羧酸類減水劑是一類全新型的高性能減水劑，其分子結(jié)構(gòu)呈梳形，能阻止混凝土坍落度損失，明顯降低混凝土收縮，是目前國(guó)內(nèi)外外加劑研究與開發(fā)的重點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)常用的高效減水劑主要是萘系。木鈣、木鈉是木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑中使用較早、產(chǎn)量較大的品種。但是有關(guān)這些減水劑對(duì)水泥基材料耐久性的研究很少，對(duì)干燥收縮性能影響的研究更少。
筆者認(rèn)為：現(xiàn)有的檢測(cè)減水劑對(duì)混凝土干縮性能影響的方法并不能真實(shí)地反映減水劑本身對(duì)混凝土干縮性能的影響。如在GB 8076—1997《混凝土外加劑》中規(guī)定，在配制混凝土試件時(shí)，固定混凝土中水泥、砂、石的比例，水泥的用量為310 kg±5 kg(骨料為卵石)或330 kg±5 kg (骨料為碎石)，外加劑的摻量為推薦摻量，調(diào)整用水量使混凝土坍落度在一定范圍內(nèi)。根據(jù)這一規(guī)定，當(dāng)對(duì)比2種以上外加劑對(duì)混凝土干縮性能的影響時(shí)，由于不同外加劑減水效果不同，不同外加劑配制的混凝土中將有不同的水灰比和不同數(shù)量的水泥漿體。而最近的研究表明，混凝土中水泥漿體的量是影響混凝土干縮性能的關(guān)鍵因素，在混凝土中水泥漿體含量相同的情況下，不同水灰比的混凝土具有相近的干縮值。因此，采用現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定不同種類的外加劑對(duì)混凝土干縮性能的影響時(shí)，干縮結(jié)果中不僅包含了外加劑對(duì)混凝土干縮性能的影響，而且也包含了不同水泥漿體量對(duì)混凝土干縮性能的影響。
綜上，為進(jìn)一步研究減水劑品種對(duì)水泥基材料的收縮性能，筆者綜合現(xiàn)有減水劑檢測(cè)方法與固定漿體含量的方法，通過試驗(yàn)研究了幾種類型的高效減水劑在以下幾種情況下對(duì)水泥凈漿干燥收縮性能減水劑品種對(duì)水泥漿體的收縮性能研究 費(fèi)治華的影響：① 相同水灰比條件下即保持單位漿體體積含量不變，減水劑摻量對(duì)水泥基材料收縮性能的影響；② 相同水灰比條件下即保持單位漿體體積含量不變，不同減水劑品種在相同摻量下對(duì)收縮性能的影響；③ 相同擴(kuò)展度下不同水灰比即改變單位漿體體積含量，外加劑種類、摻量對(duì)干燥收縮性能的影響。
1 原材料和試驗(yàn)方法
1.1 原材料
水泥：“金寧羊”42.5RP•II硅酸鹽水泥，密度3.1 g/cm3，細(xì)度3050 cm2/g，江南小野田公司生產(chǎn)。其化學(xué)組分如下：SiO2：19.80%；Al2O3：5.23%；CaO：63.90%；MgO：0.82%；Fe2O3：4.58%；Loss：2.21%。
外加劑：江蘇建科院有限公司生產(chǎn)的JM-B萘系高效減水劑、木鈣MG、木鈉MNa、氨基磺酸鹽高效減水劑MAS、JM-PCA聚羧酸高效減水劑。性能指標(biāo)見表1。
1.2 試件制備及試驗(yàn)方法
水泥凈漿試樣成型：每組三個(gè)試樣，在25×25×280 (mm)的試模中成型，養(yǎng)護(hù)1 d后拆模，在標(biāo)準(zhǔn)條件下(溫度20℃±1℃的水中)養(yǎng)護(hù)2 d，測(cè)定初長(zhǎng)后，移入恒溫恒濕室中(溫度20℃±2℃、濕度60%±5%)養(yǎng)護(hù)，在不同齡期測(cè)定凈漿的干縮。
按以下方法計(jì)算凈漿的收縮率LI：LI = (L0-Li) / L0式中：L0為水泥凈漿初長(zhǎng)，mm；Li為水泥凈漿不同齡期的長(zhǎng)度，mm。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 相同水灰比條件下，不同減水劑摻量對(duì)水泥基材料收縮性能的影響
圖1~圖5為相同水灰比條件(W/C=0.3)保持漿體體積含量不變，減水劑種類和摻量對(duì)水泥凈漿干縮的影響。
由圖1~圖5可見，在相同水灰比即保持單位漿體體積含量不變情況下，相對(duì)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地增大了水泥基體的干縮值。其中木鈣、木鈉減水劑對(duì)水泥基體的干縮值的增大幅度最為顯著，其次為萘系與氨基磺酸鹽減水劑，聚羧酸減水劑對(duì)水泥基體的干縮值增加最小。
2.2 相同水灰比條件下，不同減水劑品種在相同摻量下對(duì)收縮性能的影響
圖6為在相同水灰比條件下(W/C=0.3)即保持漿體體積不變，不同的減水劑在相同摻量下對(duì)水泥基體收縮的影響，在此條件下可明確比較減水劑種類對(duì)水泥漿體干縮的影響。由圖6可見，各種減水劑的加入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。這主要是由于各類減水劑的加入對(duì)溶液的表面張力產(chǎn)生了影響。
表2為按實(shí)驗(yàn)配比中外加劑與水的比例配制的外加劑溶液的表面張力。按照毛細(xì)管張力理論的研究，溶液表面張力的降低使毛細(xì)孔張力下降，從而能夠降低干縮值。這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為吻合，隨表面張力的降低，漿體的干縮值降低。
2.3 相同擴(kuò)展度下，不同水灰比即改變單位漿體體積含量，外加劑種類、摻量對(duì)干燥收縮性能的影響
圖7中：(1) JM-B：0.5%，W/C=0.29；(2) PCA：0.28%，W/C=0.25； (3) MAS：0.4%，W/C=0.289；(4) MG：0.30%，W/C=0.35；(5) MNa：0.35%，W/C=0.36；(6) 空白，無(wú)外加劑：W/C=0.5。
圖7為在相同擴(kuò)展度條件下，改變漿體體積含量，減水劑對(duì)水泥基體干縮的影響。由圖7可以看出，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(jìn)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。
總結(jié)以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，常用的氨基磺酸鹽、萘系、木鈣、木鈉減水劑雖然可以降低混凝土用水量，但不能較好地降低干縮，萘系、木鈣、木鈉增大收縮較為明顯。聚羧酸減水劑具有較低的堿含量和表面張力，在常規(guī)摻量下不僅可起到減水增強(qiáng)的效果，而且還有降低干縮的作用。
3 結(jié)論
(1) 相同水灰比即保持單位漿體體積含量不變情況下，相對(duì)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。
(2) 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。
(3) 在相同擴(kuò)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(jìn)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。
