張萌 畢肇鑫

摘要：隨著混凝土的發(fā)展，外加劑已成為除水泥、粗細(xì)骨料、摻合料和水以外的第六組分。加入適量的外加劑，能提高混凝土質(zhì)量，改善混凝土性能。但是單一成分的外加劑已難以滿(mǎn)足現(xiàn)代混凝土的各種需要，復(fù)合外加劑可以調(diào)節(jié)和改善混凝土的綜合性能，從而滿(mǎn)足不同工程的需要。本文研究了不同高效減水劑作為減水組分的作用以及緩凝劑的緩凝效果。采用正交試驗(yàn)法確定了以萘系減水劑作為減水組分與其他緩凝組分組成了性能優(yōu)異的復(fù)合外加劑，并對(duì)其作用機(jī)理進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：萘系復(fù)合外加劑

中圖分類(lèi)號(hào)：C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1 引言

在混凝土、砂漿和凈漿的制備過(guò)程中，摻入少量的（不超水泥用量的5％）能對(duì)混凝土、砂漿或凈漿改變性能的一種產(chǎn)品，稱(chēng)為混凝土外加劑。隨著新型化學(xué)建材工業(yè)的發(fā)展，混凝土外加劑技術(shù)逐漸成為混凝土向高科技領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。外加劑使混凝土在工作性、勻質(zhì)性、穩(wěn)定性、耐久性、多樣性等方面達(dá)到了一個(gè)新高度?；炷镣饧觿┦撬嗷炷两M分中除水泥、水、砂、石、混合材料(磨細(xì)摻合料)以外的第六種組分[1]，它是一種復(fù)合型化學(xué)建材。外加劑的摻入可以提高混凝土的和易性，減少用水量及水泥用量，改變混凝土的物化性能，提高混凝土的密實(shí)性、耐久性和水泥強(qiáng)度。

各種復(fù)合性的外加劑，如緩凝減水劑或緩凝高效減水劑、早強(qiáng)減水劑、引氣減水劑，根據(jù)特殊需要，也摻用其它種類(lèi)的外加劑，如泵送劑、防水劑、防凍劑等等。GB8076－1997《混凝土外加劑》、DL/T5100－1999《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》等國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些外加劑的性能指標(biāo)和技術(shù)規(guī)程都有嚴(yán)格要求。

2奈系減水劑簡(jiǎn)介

萘系減水劑是我國(guó)目前生產(chǎn)量最大，使用最廣的高效減水劑（占減水劑用量的70%以上），其特點(diǎn)是減水率較高（15%～25%），不引氣，對(duì)凝結(jié)時(shí)間影響小，與水泥適應(yīng)性相對(duì)較好，能與其他各種外加劑復(fù)合使用，價(jià)格也相對(duì)便宜。萘系減水劑常被用于配制大流動(dòng)性、高強(qiáng)、高性能混凝土。單純摻加萘系減水劑的混凝土坍落度損失較快。

萘系高效減水劑根據(jù)其產(chǎn)品中Na2SO4含量的高低，可分為高濃型產(chǎn)品（Na2SO4含量<3%）、中濃型產(chǎn)品（Na2SO4含量3%～10%）和低濃型產(chǎn)品（Na2SO4含量>10%）。目前大多數(shù)萘系高效減水劑合成廠(chǎng)都具備將Na2SO4含量控制在3%以下的能力，有些先進(jìn)企業(yè)甚至可將其控制在0.4%以下。所謂高效減水劑，是指能大幅度減少用水量和提高新拌混凝土的和易性的外加劑。標(biāo)準(zhǔn)要求其減水率必須不小于10%，1天、3天、7天、28天抗壓強(qiáng)度比必須分別在130%、120%、115%和110%以上。

3奈系減水劑性能

3.1物理性能

（1）外觀(guān)：液體——棕色至深棕色的液體；粉狀——淡黃色至棕色。

（2）pH值：7-9

（3）NaSO4：低濃度＜25%；中濃度＜10%；高濃度＜5%。

（4）氯離子含量：與中和時(shí)所用堿的質(zhì)量有關(guān)，一般氯離子含量＜1.0%。

（5）總堿量：一般低濃度＜16%；高濃度＜12%。

（6）表面張力：65-70N/m3。

3.2性能指標(biāo)

奈系減水劑的性能指標(biāo)見(jiàn)下表

3.3與其他外加劑的比較

目前市場(chǎng)較為常用的減水劑有萘系減水劑、氨基磺酸鹽系高效減水劑和聚縮酸類(lèi)高效減水劑。

萘系減水劑，主要成分為芳香族磺酸鹽與甲醛的縮合物，屬陰離子表面活性劑。其主要產(chǎn)品為β型萘磺酸甲醛縮合物的鈉鹽，是普遍應(yīng)用的高效減水劑，常用摻量為水泥質(zhì)量的0.5%~1.0%，減水率為10%~25%。該減水劑除適用于普通混凝土之外，更適用于高強(qiáng)混凝土、早強(qiáng)混凝土、流態(tài)混凝土、蒸養(yǎng)混凝土及特種混凝土。由于原料大多數(shù)使用工業(yè)下腳料，生產(chǎn)工藝多樣，所以使用較為普遍。目前國(guó)內(nèi)主要有NF、NNO、FDN、UNF、MF、JN、HN等。

氨基磺酸鹽系高效減水劑，是以氨基芳香基磺酸鹽、苯酚類(lèi)和甲醛進(jìn)行縮合的產(chǎn)物。是目前國(guó)內(nèi)外研究與開(kāi)發(fā)的主要高效減水劑之一。我國(guó)仍處于研究開(kāi)發(fā)與少量應(yīng)用階段。遇有該類(lèi)減水劑具有摻量低、減水效率高(砂漿減水率高達(dá)35%~55%)、在低水灰比條件下流動(dòng)性好、混凝土坍落度大且經(jīng)時(shí)損失小等優(yōu)點(diǎn)，因而在混凝土外加劑中具有良好的發(fā)展前景。特別適用于各種高性能及施工要求很高的混凝土工程。

聚縮酸類(lèi)高效減水劑也是目前國(guó)內(nèi)外研究與開(kāi)發(fā)較熱的新型高效減水劑。它具有對(duì)水泥顆粒的分散性強(qiáng)、對(duì)水泥或混凝土流動(dòng)性能加強(qiáng)及提高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，適宜用于高強(qiáng)、大高度泵送的流態(tài)化混凝土工程。由于目前使用該類(lèi)減水劑的成本要比其他高效減水劑高出20%~30%，因此要大量推廣使用仍需要做進(jìn)一步的研究與推廣工作。

而在混凝土中通常是以不同減水組分、緩凝組分以及保水組分進(jìn)行復(fù)合，而得的一種復(fù)合外加劑，改善混凝土坍落度損失問(wèn)題，這就需要一個(gè)較優(yōu)的不同組分配比的外加劑來(lái)解決這一問(wèn)題。

4 試驗(yàn)

4.1試驗(yàn)方法

本論文主要涉及到的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有外加劑適應(yīng)性檢測(cè)方法（包括水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)方法、坍落度試驗(yàn)）和凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定。

4.2試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

4.2.1試驗(yàn)原料

試驗(yàn)用的主要原料：太行水泥、萘系減水劑以及幾種常用緩凝劑。

基準(zhǔn)水泥化學(xué)全分析如表4-1。

表4-1 太行水泥物理性能

4.2.2不同減水劑飽和摻量

4.2.2.1高效減水劑的飽和摻量

本試驗(yàn)中選取常用的奈系減水劑、氨基磺酸鹽作為減水組分。

表4-2各減水劑飽和摻量

當(dāng)加入減水劑后，水泥顆粒分散在減水劑的水溶液中，水泥顆粒間的相互吸引力減弱，從而不團(tuán)聚，幾乎成單獨(dú)的個(gè)別顆粒分散在容相中。其結(jié)果是:原來(lái)被絮凝結(jié)構(gòu)包圍的那部分水被釋放出來(lái)，對(duì)砼拌合料的流動(dòng)性作出貢獻(xiàn);原來(lái)互相粘聚的那部分顆粒表面被解放，也參加早期水化。減水劑在水泥顆粒表面吸附，使水泥顆粒表面帶有相同電荷而相互排斥造成水泥顆粒在溶相中的分散，絮凝結(jié)構(gòu)中被水泥顆粒包圍的水被釋放出來(lái)，這就是減水劑的塑化機(jī)理。

當(dāng)凈漿的流動(dòng)度低于200mm時(shí)，混凝土的流動(dòng)性能差，泵送阻力大，不利于混凝土的泵送。當(dāng)凈漿流動(dòng)度高于200mm時(shí)，混凝土的流動(dòng)性能好，但強(qiáng)度不能達(dá)到要求。試驗(yàn)選取凈漿在200mm時(shí)外加劑的摻量，使混凝土流動(dòng)性和強(qiáng)度都能達(dá)到要求。通過(guò)試驗(yàn)凈漿流動(dòng)度在200mm時(shí)的減水劑摻量點(diǎn)分別為：氨基摻量0.8% ，奈系減水劑摻量1.1%。

4.2.2.2高效減水劑的復(fù)合

按照各減水劑凈漿流動(dòng)度在200mm時(shí)的減水劑摻量點(diǎn)（氨基摻量0.8% ，奈系減水劑摻量1.1%）進(jìn)行高效減水劑復(fù)合，結(jié)果見(jiàn)表4-3。

表4-3高效減水劑的復(fù)合后對(duì)水泥凈漿流動(dòng)性的影響

從各高效減水劑復(fù)合效果來(lái)看，復(fù)合后效果不明顯，考慮目前萘系減水劑價(jià)格便宜，因此先選用萘系減水劑作為減水組分，與緩凝組分進(jìn)行復(fù)配。

4.2.2.3各種緩凝劑對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間的影響

當(dāng)將緩凝劑加入新拌混凝土中時(shí)，緩凝劑能夠有效的減緩水泥中四種活性成分（硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣）與水反應(yīng)的速度，從而實(shí)現(xiàn)混凝土的低熱緩凝目的，起到緩凝的效果。另外，混凝土規(guī)范中規(guī)定，早強(qiáng)劑和緩凝劑只可改善混凝土早期的強(qiáng)度和水化熱但不能影響終強(qiáng)。因此，緩凝劑是不會(huì)影響后期強(qiáng)度的。

緩凝劑只能消減水泥水化放熱的峰值, 延長(zhǎng)放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間,使放熱過(guò)程拉長(zhǎng)、劇烈的放熱升溫過(guò)程線(xiàn)更加平緩。

現(xiàn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)如下表：

表4-4 緩凝劑試驗(yàn)表及試驗(yàn)結(jié)果

分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以看出當(dāng)葡萄糖摻量為0.01%時(shí)，緩凝效果最好，而再看葡萄糖酸鈉D三組摻量為在0.04%時(shí)坍落度損失最小。所以最佳配比為A2B3，即各緩凝組分摻量分別為：葡萄糖0.01%、葡萄糖酸鈉D0.04%，將該復(fù)合外加劑記為JY2011。復(fù)合外加劑的配比如下表：

表 4-5復(fù)合外加劑配比

4.2.2.5復(fù)合外加劑JY2011對(duì)混凝土性能的影響

將復(fù)合外加劑JY2011應(yīng)用于混凝土中，試驗(yàn)結(jié)果如表4-6。

表4-6 復(fù)合外加劑與聚羧酸系減水劑對(duì)混凝土的影響

通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在C30、C35混凝土中，復(fù)合外加劑JY2011能夠與聚羧酸系減水劑具有相同的作用效果，在相同摻量下，能夠使混凝土保持良好的工作性，并且60min后混凝土的坍落度損失分別小于5%、10%。

5 結(jié)論

(1) 萘系減水劑作為減水組分，其凈漿流動(dòng)度在200mm時(shí)減水劑的摻量為1.1%，而當(dāng)流動(dòng)度在200±20mm時(shí)摻量可選范圍為0.9%-1.2%；

(2)復(fù)合外加劑JY2011能夠與聚羧酸系減水劑具有相同的使用效果，能夠使混凝土保持良好的工作性，并且60min后對(duì)C30、C35的混凝土的坍落度損失分別小于5%、10%；聚羧酸有在澆筑高標(biāo)號(hào)混凝土是摻量小的優(yōu)點(diǎn)，但是聚羧酸對(duì)原材料（粗骨料、細(xì)骨料）的含泥要求較高，且性能尚不穩(wěn)定，成本較高，而本復(fù)配外加劑能夠在實(shí)際生產(chǎn)中適應(yīng)范圍更廣泛的原材料，成本低且易于配制，能夠取得較好的經(jīng)濟(jì)效益

參考文獻(xiàn)

[1] 夏壽榮.混凝土外加劑配方手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[2] [作者簡(jiǎn)介]張萌，男，河北建設(shè)集團(tuán)混凝土分公司技術(shù)科技術(shù)員。

[3] [通訊地址]河北省保定市河北建設(shè)集團(tuán)混凝土分公司（071000）