減水劑對水泥砂漿干縮性能的影響

常鴻雁

減水劑對水泥砂漿干縮性能的影響

常鴻雁

通過試驗研究了幾種不同減水劑在固定水灰比和水泥漿體量的情況下對水泥砂漿干縮性能的影響,試驗結果表明：砂漿干縮值尤其是早期收縮值隨著減水劑摻量的增加而增大,且高效減水劑比普通減水劑增大砂漿干縮值的效果更加明顯。

減水劑,水泥砂漿,干縮

0 引言

減水劑作為混凝土的第五組分,在混凝土的生產中已經大量使用。隨著外加劑研究的發展,高效減水劑的種類也日益豐富,從開始的萘系磺酸鹽甲醛縮合物、多環芳烴磺酸鹽甲醛縮合物和三聚氰胺甲醛縮合物三種發展到目前的磺化聚苯乙烯、馬來磺酸鹽聚氧乙烯酯等多種類型[1]。這些新型高效減水劑的出現,使得混凝土的工作性能更好,坍落度損失減小[2]。但是,有關這些高效減水劑對混凝土耐久性能影響的研究較少,對干縮性能影響的研究更少。我國長期以來,混凝土質量基本上是以強度值的高低來衡量,而忽視其變形性能等方面的問題,導致混凝土的體積穩定性缺乏有效的測試方法和控制指標,混凝土生產廠家在此方面基本上處于無約束狀態,也很少做這方面的檢驗測試工作,指導施工的工法與措施大多數只是經驗的總結。所以,在混凝土收縮性能和抗裂性能測試技術方面,尚有許多工作需要進行。干縮是混凝土的一項主要的性能指標,在影響混凝土干縮的因素中,除了混凝土的配合比以及養護條件外,水泥和外加劑等材料因素是十分重要的一個方面。為了得到性能優良的混凝土,對水泥和外加劑進行干縮性能檢測是必要的。

1 試驗原材料及試驗方案

1.1 原材料

本試驗采用山西太原獅頭水泥廠生產的獅頭牌 42.5普通硅酸鹽水泥;砂子采用符合GB 178-77的水泥強度用標準砂;水為自來水;試驗采用了四種不同的減水劑,分別為山西黃騰化工有限公司生產的 HT-HPC型聚羧酸系高效減水劑、UNF-1萘系減水劑、MG-1木質素磺酸鹽減水劑和HT-A氨基磺酸鹽減水劑。

1.2 研究方案

根據 JC/T 603-2004水泥膠砂干縮試驗方法和 GB 8076-2008混凝土外加劑,采用固定水灰比和水泥漿體量的方法來成型水泥砂漿試件。采用 25mm×25mm×280 mm棱柱體試件并預埋黃銅測頭,膠砂比為 1∶2,水泥砂漿流動度控制在 130 mm～140mm之間。試件在溫度為(20±2)℃,相對濕度控制在 RH≥50%±5%的成型室里澆筑成型,成型后的試件放入(20±2)℃,RH≥90%的標準養護室中帶模養護 24h,然后拆模并測定試件長度以作為初始讀數,再將試件放入(20±3)℃,RH≥50%±5%的干燥室中養護,分別測定其 1 d,2 d,3 d,7 d,14 d,21 d,28 d的干縮率。

本文研究思路是：分三種情況討論不同減水劑對砂漿干縮性能的影響。

方案一：采用固定水灰比,改變外加劑品種來測試比較不同類型減水劑對水泥砂漿干縮性能的影響。本文采用的水灰比為0.35,減水劑摻量為推薦摻量的中間值。

方案二：采用一種減水劑比較其在不同摻量下水泥砂漿干縮性能的變化情況。

方案三：分別采用水灰比為 0.35和 0.5的砂漿,在某一種減水劑的推薦摻量下,比較砂漿干縮性能的變化。

根據上述試驗方案,砂漿配合比見表 1。

表1 砂漿配合比

1.3 試驗結果及分析

各組砂漿干縮率見表 2,圖 1～圖 4。

表2 砂漿收縮率

由圖 1可見,水灰比為 0.35時,與基準砂漿相比,摻減水劑的砂漿干縮率明顯增大,這種增大作用主要發生在早期,后期則逐漸放緩;且摻高效減水劑的砂漿比摻普通減水劑的砂漿干縮率略大。圖 2,圖 3均可以看出,與圖 1類似,砂漿的干縮主要發生在早期,后期逐漸放緩。綜合圖 2,圖 3說明,不論是摻高效減水劑還是普通減水劑的砂漿干縮率都隨著減水劑摻量的增加而逐漸增大。

圖 4反映水灰比分別為 0.35和 0.5時,摻加相同摻量萘系減水劑的砂漿與基準砂漿相比,在低水灰比的情況下,減水劑對砂漿干縮性能影響更為顯著。因此,采用低水灰比來比較減水劑對砂漿干縮性能的影響更為合適。

2 討論

在水灰比和水泥漿體用量相同的情況下,不同類型減水劑對砂漿干縮性能有不同影響。在 0.35水灰比時,摻加減水劑均增大砂漿干縮率,隨著摻量的增加干縮率逐漸增大,尤其是早期收縮增加更為明顯,且高效減水劑比普通減水劑增大砂漿干縮效果更為顯著。

這種現象被認為是由于摻加高效減水劑后,由于高效減水劑的吸附、分散、起泡等作用,不僅增加砂漿的流動性,更重要的是將粗毛細孔“分散”為細毛細孔,有試驗證明摻加高效減水劑后水泥砂漿中 3 nm～25 nm孔徑含量明顯增大。因此在同樣失水量的情況下,由于毛細孔的細化,產生的毛細表面張力將大大增大,故摻加高效減水劑的砂漿具有更大的干縮率。但由于不同種類減水劑的結構不同,溶液性質不同,與水泥間的相互作用也存在差異,對砂漿干縮率的影響也不盡相同。

在不同水灰比情況下,低水灰比比高水灰比砂漿干縮率更為顯著。原因認為是,相同濕度養護條件下,低水灰比砂漿比高水灰比砂漿結構更加致密,外部水分無法浸入內部,因此在放入干燥室養護之前,由于水泥水化作用,低水灰比砂漿大毛細孔中水分基本被消耗,進入養護室后,失水即為小毛細孔中的水,因此產生的干縮必然較大;而高水灰比砂漿結構相對疏松,由于水分的浸入,放入養護室之前大毛細孔呈飽水狀態,進入干燥環境先失去大毛細孔水分,而這種失水并不會引起大的收縮。

所以,綜合上述分析可知：采用低水灰比、摻加高效減水劑可以有效分析減水劑對砂漿干縮性能的影響作用。

3 結語

干縮是混凝土收縮最為常見的一種形式,也是目前為止研究最多的一類收縮,它是混凝土澆筑 3 d后的最主要收縮組成部分,此外自收縮現象也是目前關注較多的收縮性能,其形成機理也是干燥收縮,只是失水的方式不同,結構設計中設計混凝土收縮的計算大多是基于干縮試驗的結果估算的。本文探討了減水劑對砂漿干縮的影響并得到相關結論,對實際工程中保持水泥砂漿的體積穩定性提供了借鑒。

[1]陳建奎.混凝土外加劑原理與應用[M].北京：中國計劃出版社,2004.

[2]Benoit Bissonnette,Pascale Pierre,Michel Pigeon.Influence of key parameters on d ry shrinkage of cementitiousmaterials[J].Cementand Concrete Research,1999,29(10)：1655-1662.

[3]楊醫博,文莘蕓.高效減水劑對水泥砂漿收縮性能的影響[J].建筑材料學報,2002,12(4)：4-5.

[4]譚俊華,任義寧.高效減水劑對混凝土性能的影響[J].山西建筑,2009,35(11)：170-171.

Influence ofwater reducer on dry shrinkage of cementmortar

CHANG Hong-yan

The influence of different water reducers on d ry shrinkage ofmortar with the same water-cement ratio and same cement paste was investigated in this article.The results show that dry shrinkage ofmortar especially early shrinkage increased with the dosage of water reducer raised,and superplasticizermortar enhanced marked ly than ordinary water reducermortar.

water reducer,cementmortar,dry shrinkage

TU528.042

A

1009-6825(2011)03-0114-02

2010-09-22

常鴻雁(1984-),男,助理工程師,太原市市政工程總公司,山西太原 030002