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聚羧酸外加剂中辅料对混凝土性能影响的探究

来源：互联网 2022-04-03 08:47:35

0引言

近年来，随着国家实行天然砂石限采政策及日益增长的工程量，导致了人工砂需求量的日益增长。合格的人工砂资源愈发稀少，表面粗糙、棱角突出的人工砂比比皆是，其细度模数大，级配不适，砂石含泥量、含粉量高，使得混凝土在实际生产应用上用水量高、和易性差、易离析泌水、强度无法保障等问题层出不穷。基于材料的多样性和高减水率的需求，聚羧酸高效减水剂的大规模应用已经成为了一种趋势。

众多研究表明，影响聚羧酸系高性能减水剂适应性的主要因素包括：大单体种类、主链聚合度、支链官能团等。李晓燕采用（2+2）单体结合方式，结合聚酯单体与丙烯酸单体，试验室制备出一种高适应性减水剂，经验证级配砂石试验方法，其具有高减水率、高适应性及高坍落度保持性。

复合使用减水剂和缓凝剂可进一步延长混凝土的凝结时间，减少坍混凝土经时坍落度的损失，有效提高工作效率。试验表明：当柠檬酸掺量为0.05%～0.15%时，流动度处于持续增长的范围，但是当柠檬酸掺量高于0.15%时，硫铝酸盐水泥的流动度有所降低，这可能是由于缓凝剂与高效减水剂之间比例不恰当所以发生了竞争吸附的现象，相互抑制，从而降低流动性。伍勇华等人将葡萄糖酸钠与聚羧酸系高效减水剂复合使用，发现缓凝剂与减水剂之间存在协同缓凝效应，改善了水泥浆体的流动性，提高了水泥胶砂早期和后期的强度。

混凝土中掺入适当引气剂能改善耐久性及流变性。引气剂是一种表面活性剂，按照种类主要可分为：括松香树脂类、脂肪醇磺酸盐类、十二烷基苯磺酸盐类、皂苷类等。同时引气剂能够提高混凝土的韧性、抗裂性、和易性及抗冻融耐久性，让混凝土朝着高性能的方向发展。且由于引气剂添加量较少，仅占混凝土外加剂的添加量的千分之几甚至万分之几，所以通常与外加剂混合溶解后使用。

增稠剂的加入是为了解决混凝土的浆体屈服应力和塑性粘度过低，从而导致混凝土的浆体稳定性变差，进而造成的一系列泌水、离析等现象。大体积混凝土使用中，经常会出现泌水离析的情况，在混凝土制备过程中适当加入增稠剂，可以改善混凝土泌水率，从而更好的满足实际使用的需求。但是主要问题是保水增稠剂和聚羧酸减水剂容易出现不相容的问题，从而导致混凝土外加剂出现分层不均匀的现象。特别是对于大体积混凝土，增稠剂也能够在一定范围内提高混凝土的抗压强度，大体积混凝土出现裂缝的情况也可通过添加适当量的增稠剂得以解决。基于不同种类增稠剂的使用，提升混凝土强度的能力也有不同级配砂石试验方法，盲目去增加增稠剂的用量，还有可能导致混凝土体系变的粘稠，毫无流动性，适得其反。

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1实验部分

1.1原材料

水泥：P·O42.5普通硅酸盐水泥；高效减水剂：固含量（有效成分）占总质量8%，合成单体为C5，净浆减水率18%，外加剂掺量为胶凝材料用量的2.0%；缓凝剂：葡萄糖酸钠A、葡萄糖酸钠B、葡萄糖酸钠C，缓凝剂掺量为外加剂用量的3%；引气剂：用量为外加剂用量的1‰～2‰；增稠剂:用增稠剂A、增稠剂B、增稠剂C替代。

1.2实验仪器

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水泥胶砂搅拌机；水泥稠度凝结时间测定仪；混凝土60L立式搅拌机；混凝土含气量测定仪；混凝土抗压强度测试机。

1.3测试与表征

1.3.1缓凝剂掺和在体系中对体系的影响实验

参照GB/T1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》对其凝结时间进行测定，以试针沉入水泥标准稠度净浆至一定深度所需的时间来表示其凝结时间。参照GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行水泥净浆流动度测试

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试块抗压强度的测定：采用六块边长为150mm的立方试模，分别养护3d、7d、28d后，测试其混凝土抗压强度并取其均值作为代表。

试验发现，从表1可以看出，缓凝剂复配聚羧酸减水剂相比较与仅添加单一减水剂无添加缓凝剂而言，净浆流动度得到不同程度加强，缓凝剂的加入使得体系缓凝时间得到不同程度的加强。从表2可以直观看出，缓凝剂与减水剂之间以起到相互作用的协同效应，在复配缓凝剂对于单一添加外加剂而言对体系的早期强度和后期强度也有不同程度的提升。

1.3.2引气剂掺和在外加剂中对体系的影响试验

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测试与表征：混凝土含气量测试仪对含气量的测定；混凝土容重的测定；试块抗压强度的测定：采用六块边长为150mm的立方试模，分别养护3d、7d、28d后，测试其混凝土抗压强度并取其均值作为代表。实验试配量为20L，采用混凝土60L立式搅拌机进行搅拌。

引气剂的作用机理是通过引入大量均匀分布且封闭独立的微小而稳定的气泡，在混凝土搅拌过程中，这些小气泡的作用类似于滚珠，减少混凝土原材料颗粒间的摩擦阻力，减少泌水。

从试验结果来看，单一掺外加剂对于混凝土整体和易性来说，包裹性较差，露石较为严重，坍落度仅为205mm，初始扩展度也仅有390mm×420mm；引气成分的加入，使得整体和易性改善，泌水现象改善，流动性提升明显，但是随着引气剂成分的继续提高，含气量的上升较为明显，容重下降，当引气剂用量为2‰时，体系容重要明显低于配合比设计的/m3，可以理解为引气剂添加量到达某一阈值后，体积膨胀，体系中颗粒间隙增大，所以容重减少。结果如表4所示，体系中含气量增大，早期强度和后期强度受到一定影响。所以在引气剂和聚羧酸外加剂复合使用时，应当结合配合比并酌情考虑用量。

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1.3.3增稠剂掺和在外加剂中对体系的影响实验

结果分析：从实验数据来看，增稠剂复合外加剂掺在混凝土体系中，有着不同程度的影响。单掺外加剂的混凝土和易性差，泌水较为严重，随着增稠剂成分的加入，浆体饱满，混凝土色泽明亮，提高了混凝土浆体的屈服应力和塑性粘度，从而改善其和易性能和整体包裹性能，且部分增稠剂的引入，还能降低混凝土的经时损失，有利于混凝土的运输及施工。

2结果与讨论

试验发现，缓凝剂复配聚羧酸减水剂使用，净浆流动度得到不同程度加强，缓凝剂的加入使得体系缓凝时间得到不同程度的增加，有利于混凝土实际施工。适当的加入缓凝剂，对于水泥胶砂早期和后期的强度也有不同程度的提升。

引气剂复合外加剂复合使用，使得整体和易性改善，泌水现象改善。但是随着引气剂成分的提高，体系中含气量增大，早期强度和后期强度受到一定影响，所以在引气剂和聚羧酸外加剂复合使用时，应当酌情考虑用量。

增稠剂复合外加剂使用，提高了凝土的浆体屈服应力和塑性粘度，从而整体改善其和易性能。（来源：《江西建材》2021.12）

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