高效减水剂对混凝土性能的影响浅析

高效减水剂对混凝土性能的影响浅析
0引言
随着工程技术的快速发展和人们生产、生活需求的不断提高，高性能混凝土已经发展成为工程结构领域的主要使用材料，为使高性能混凝土具有优良的工作性、强度和耐久性，高效减水剂已经在高性能混凝土中得到充分的应用。

在高性能混凝土中掺入高效减水剂，能显著减少混凝土用水量，降低水胶比，同时可以提高混凝土的工作性能，充分发挥高性能混凝土的综合效益。

本文通过在高性能混凝土中掺入不同类型的高效减水剂，对比分析其对高性能混凝土工作性和强度影响程度，为今后高性能混凝土合理选择高效减水剂提供借鉴作用。

1.高效减水剂作用机理
高效减水剂能够在高性能混凝土中产生优良的减水效果，提高高性能混凝土的工作性能，主要有三个方面的性能。

1.1湿润作用
水泥颗粒与水拌合后，水泥颗粒表面与水接触程度对水泥水化反应充分程度影响较大，从而会影响高性能混凝土的综合性能。

在正常情况下，由于水泥颗粒表面自由能的降低，水泥未被拌和水完全湿润，导致水泥水化反应不充分。

而如果在高性能混凝土中掺入一定量的高效减水剂，由于高效减水剂表面具有一定量的活性物质，在其表面活性物质的作用下，会降低水泥与水的界面张力，提高水泥与水的接触程度，可以使水泥颗粒充分地分布于水中，起到一定的湿润作用。

1.2吸附作用
水泥颗粒之间具有一定的相互作用关系，水泥颗粒并非处于完全分离状态，会导致部分水分包裹在水泥颗粒之间，水的作用没有得到充分发挥，会影响高性能混凝土的流动性能。

如果能将被水泥包裹的水分完全释放出来，发挥其作用，会产生在不增加拌合用水的情况下提高混凝土的流动性能的良好效果。

由于高效减水剂表面具有亲水基团活性物质，在活性物质的作用下，可以将水泥颗粒包裹的水分释放出来，充分发挥作用，达到减水目的。

1.3润滑作用
由于高效减水剂表面具有亲水基团活性物质，在高性能混凝土中掺入一定量的高效减水剂，一方面在高效减水剂表面活性物质的作用下，使水泥颗粒充分分离，会在水泥颗粒之间形成水化膜，形成一层润滑层，起到一定的润滑效果，从而提高高性能混凝土的流动性。

另一方面，由于高效减水剂还具有一定的引气作用，在高性能混凝土中掺入减水剂过程中，会在高性能混凝土中产生一定量的微小气泡，这些微小气泡和减水剂一起吸附在水泥颗粒表面，进一步提高高性能混凝土的工作性能。

正是由于高效减水剂具有以上三个方面的性能，在高性能混凝土中掺入一定量的高效减水剂，既可以提高高性能混凝土的工作性能，又可以降低拌合用水量，降低水胶比，提高高性能混凝土的强度和耐久性能，使高性能混凝土发挥显著的综合效益。

所以，高效减水剂已经发展成为高性能混凝土不可或缺的重要组成材料。

2.对高性能混凝土性能的影响
2.1原材料的选择
水泥：海螺牌P·Ⅱ42.5硅酸盐水泥；砂：河砂，细度模数为2.8的中砂；石：粒径在5mm～20mm的人工碎石，粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰。

本次试验在保持其他组成材料不变，分别采用聚羧酸系、萘系、三聚氰胺系三种不同类型减水剂和不掺减水剂情况下，只调整减水剂的掺量和类型配制混凝土，研究不同类型外加剂对高性能混凝土性能影响程度，基本配合比如表1所示。

2.2试验结果与分析
2.2.1对高性能混凝土工作性的影响
根据表1高性能混凝土配合比分别拌制混凝土，并做混凝土坍落度和扩展度实验，测得混凝土坍落度和扩展度值如表2所示，并绘制出掺不同类型减水剂情况下高性能混凝土坍落度和扩展度对比图如图1和图2所示。

由图1、图2可以看出，掺高效减水剂的高性能混凝土初始坍落度和扩展度要比不掺高效减水剂的情况下分别提高了78%～87%和71%～81%，说明高效减水剂在改善高性能混凝土的工作性能方面效果非常显著。

通过对比分析可以看出，不同类型的高效减水剂的减水效果也存在不同的差异，与萘系高效减水剂和三聚氰胺系高效减水剂相比，聚羧酸系高效减水剂掺量很小，但可以使高性能混凝土具有很高的坍落度，通过现场观测看，高性能混凝土的坍落度保持能力和扩
展度也相对比较好，对长距离运输的高性能混凝土比较有利，说明聚羧酸系高效减水剂在改善高性能混凝土的工作性能上比萘系高效减水剂和三聚氰胺系高效减水剂效果显著。

而萘系减水剂相比聚羧酸系和三聚氰胺系高效减水剂而言，在改善高性能混凝土坍落度和扩展度性能上要差些，如果高性能混凝土需要长距离运输以及浇筑等待时间比较长的情况下，尽量不选用萘系减水剂。

2.2.2对高性能混凝土强度的影响
为分析高效减水剂对高性能混凝土强度影响程度，同样根据表1高性能混凝土配合比分别拌制混凝土，制作多组混凝土试块进行养护，并做混凝土不同龄期抗压强度实验，测得不同龄期混凝土抗压强度值如表3所示，并分别绘制出不同龄期混凝土抗压强度值对比图如图3所示。

由图3可以看出，掺高效减水剂的高性能混凝土抗压强度值要比不掺高效减水剂情况下的抗压强度值都有很大程度的提高，说明高效减水剂在改善高性能混凝土的强度方面也具有非常显著的效果。

同样，三种不同类型的高效减水剂对混凝土强度影响程度也存在差异，其中聚羧酸系减水剂跟其他两种减水剂相比，其掺量很少的情况下，就可以使高性能混凝土具有很高的抗压强度。

三聚氰胺系高效减水剂无论是在改善高性能混凝土工作性能方面还是强度方面，影响都适中，而萘系减水剂相对较差。

3.结论
通过上述实验分析表明，在高性能混凝土中掺入高效减水剂能显著改善其工作性能，极大的提高高性能混凝土的流动性和强度。

但不同类型的减水剂对高性能混凝土的性能影响程度不同，聚羧酸系减水效果和强度提高上都优于三聚氰胺系和萘系减水剂，在配制高性能混凝土，尤其是长距离运输和等待时间较长的混凝土，宜优先选择聚羧酸系减水剂，以保证高性能混凝土的施工性能。

参考文献：
[1]钱晓琳，赵石林等.混凝土高效减水剂的性能与作用机理[J]. 南京工业大学学报，2002，2：61-64
[2]徐清.高效减水剂在高性能混凝土中的应用[J]. 新型建筑材料，2001，3：20-22
[3]张赐容，黄易云等.聚羧酸减水剂在高性能混凝土中的应用[J]. 广州化工，2013，41（15）：106-108
[4]高林，张永恒.聚羧酸减水剂在C60高性能混凝土中的应用的对比试验研究[J]. 四川建筑科学研究，2011，37（2）：192-193。