摘要：通過試驗研究了不同類型的高性能減水劑對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收縮性能的影響；(3)相同擴展度下，不同水灰比即改變漿體體積含量，減水劑種類、摻量對干燥收縮性能的影響。試驗結(jié)果顯示：不同類型的高效減水劑在不同條件下對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：TU528.042 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：1004-1672(2008)01-0036-03
混凝土減水劑的研究和推廣應(yīng)用，對促進混凝土技術(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，是目前國內(nèi)外外加劑研究與開發(fā)的重點。目前國內(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)這些減水劑對水泥基材料耐久性的研究很少，對干燥收縮性能影響的研究更少。
筆者認為：現(xiàn)有的檢測減水劑對混凝土干縮性能影響的方法并不能真實地反映減水劑本身對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，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)對比2種以上外加劑對混凝土干縮性能的影響時，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)行的國家標(biāo)準(zhǔn)測定不同種類的外加劑對混凝土干縮性能的影響時，干縮結(jié)果中不僅包含了外加劑對混凝土干縮性能的影響，而且也包含了不同水泥漿體量對混凝土干縮性能的影響。
綜上，為進一步研究減水劑品種對水泥基材料的收縮性能，筆者綜合現(xiàn)有減水劑檢測方法與固定漿體含量的方法，通過試驗研究了幾種類型的高效減水劑在以下幾種情況下對水泥凈漿干燥收縮性能減水劑品種對水泥漿體的收縮性能研究 費治華的影響：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收縮性能的影響；③ 相同擴展度下不同水灰比即改變單位漿體體積含量，外加劑種類、摻量對干燥收縮性能的影響。
1 原材料和試驗方法
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 試件制備及試驗方法
水泥凈漿試樣成型：每組三個試樣，在25×25×280 (mm)的試模中成型，養(yǎng)護1 d后拆模，在標(biāo)準(zhǔn)條件下(溫度20℃±1℃的水中)養(yǎng)護2 d，測定初長后，移入恒溫恒濕室中(溫度20℃±2℃、濕度60%±5%)養(yǎng)護，在不同齡期測定凈漿的干縮。
按以下方法計算凈漿的收縮率LI：LI = (L0-Li) / L0式中：L0為水泥凈漿初長，mm；Li為水泥凈漿不同齡期的長度，mm。
2 實驗結(jié)果與討論
2.1 相同水灰比條件下，不同減水劑摻量對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溶液的表面張力產(chǎn)生了影響。
表2為按實驗配比中外加劑與水的比例配制的外加劑溶液的表面張力。按照毛細管張力理論的研究，溶液表面張力的降低使毛細孔張力下降，從而能夠降低干縮值。這與實驗結(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，無外加劑：W/C=0.5。
圖7為在相同擴展度條件下，改變漿體體積含量，減水劑對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)以上的實驗結(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。
