混凝土外加剂减水剂技术性能指标

混凝土外加剂减水剂技术性能指标
时间：2011-10-11 作者：中桥灌浆料阅读：6
混凝土外加剂的技术性能指标分为掺外加剂混凝土性能及外加剂匀质性能两部分。

掺外加剂混凝土技术性能是检验评定外加剂质量的依据标准，是在统一的检验条件下用掺外加剂的混凝土与不掺外加剂的混凝土(基准混凝土)性能的比值或差值来表示。

其检验项口的意义如下。

减水剂率是指混凝土的坍落度在基本相同的条件下，掺用外加剂混凝土的用水量与不掺外加剂基准混凝土的用水量之差与不掺外加剂基准混凝土用水量的比值。

减水率检验仅在减水剂和引气剂中进行检验，它是区别高效型与普通型减水剂的主要技术指标之一。

泌水率比是指掺用外加剂混凝土的泌水量与不掺外加剂基准混凝土泌水量的比值。

在混凝土中掺用某些外加剂后，对混凝土泌水和骨料沉降有较大的影响。

一般缓凝剂使泌水率增大，引气剂、减水剂使泌水率减小。

含气量是指混凝土拌和物中加入适量具有引气功能的外加剂后，混凝土拌和物中引入部分微小的气泡，从而阻止骨料颗粒的沉降和水分上升而减小泌水率，改善混凝土拌和物的和易性，提高抗冻忭。

含气量对混凝土抗压强度影响较大，一般在水泥用量相同的情况下，含气量每增加1％，混凝土28d抗压强度降低2％一3％；当水灰比相同时，含气量每增加1％，混凝土28d抗压强度降低5％左右，因此应控制混凝土山引气剂的掺量，适宜的含气量一般为2％～6％。

凝结时间差是指掺用外加剂混凝土拌和物与不掺外加剂混凝土拌和物(基准混凝土拌和物)凝结时间的差值。

掺用外加剂混凝土拌和物的凝结时间，随着水泥品种、外加剂种类及掺量、气温条件以及混凝土稠度(坍落度)的不同而变化。

掺用缓凝剂可延缓混凝土的凝结时间，适用于高温季节、商品混凝土长距离和长时间运输以及大体积混凝土工程施工；掺用早强剂可加速混凝土的凝结及硬化，促进早期强度的增长。

混凝土的凝结时间太快会影响施工，太慢会影响早期强度及拆模时间。

抗压强度比是指掺外加剂的混凝土抗压强度与不掺外加剂混凝土(基准混凝土)抗压强度的比值。

它是评定外加剂质量等级的主要指标之一，抗压强度比受减水剂、促凝剂、早强剂、加气剂的影响较大。

减水率大，促凝早强效果好，其强度比高，掺加气剂的混凝土其抗压强度比低。

收缩率比是指掺外加剂混凝土与不掺外加剂混凝土(基准混凝土)体积收缩的比值。

掺用引气剂、缓凝剂、泵送剂、减水剂等混凝土的体积收缩都会有不同程度的增加，容易产生混凝土收缩裂缝，因此在工程应用中，特别是预应力混凝土必须予以重视。

相对耐久性是指对掺用引气剂和引气减水剂的混凝土在检验其耐久性能的特殊指标，它采用两种表示方法。

①28d龄期的外加剂混凝土试件，经冻融循环200次后，动弹模量保留值应≥80％。

②28d龄期的外加剂混凝土试件，经冻融循环200次后，动弹模量保留值等于80％时，掺外加剂混凝土与基准混凝土冻融次数的比值应≥300％。

钢筋锈蚀是指掺用外加剂混凝土对钢筋及其预埋件是否有锈蚀作用。

主要是因为某些含有氯盐类的外加剂对钢筋有锈蚀作用，不适用于钢筋混凝土和预应力混凝土，可用于无筋混凝土，因此[GB8076]《混凝土外加剂》标准中未对氯盐含量作规定，只要求说明对钢筋有无锈蚀危害。

标签：混凝土外加剂减水剂性能指标
聚羧酸系高效减水剂的研究进展及发展现状
时间：2011-10-11 作者：中桥灌浆料阅读：4
引言
近年来, 混凝土外加剂的研究与生产已趋向朝着高性能、无污染方向发展。

混凝土减水剂是混凝土外加剂中应用面最广、使用量最大的一种。

具有梳形分子结构的聚羧酸系高效减水剂因其减水率高、保坍性能好、掺量低、无污染、缓凝时间少、成本低等优异性能, 适宜配制高强超高强混凝土、高流动性及自密实混凝土, 成为国内外混凝土外加剂研究开发的热点[1-2]。

混凝土外加剂，水泥助磨剂，减水剂，速凝剂，聚羧酸减水剂目前我国离工业化应用还有相当大的差距, 许多国外大的外加剂公司竭力想占据中国市场, 因而我们必须加大对新型聚合物减水剂的研究, 以便在混凝土外加剂市场竞争中处于有利地位。

1 聚羧酸系减水剂的研究进展
日本于1981 年开始研制聚羧酸系高效减水剂,混凝土外加剂，水泥助磨剂，减水剂，速凝剂，聚羧酸减水剂并于1986年将产品打入市场。

目前, 聚羧酸系高效减水剂的研究仍以日本发展较快, 到2001 年为止, 聚羧酸系减水剂用量在AE 减水剂中已超过了80%, 主要生产厂商有日本的花王、竹本油脂、日本制纸、藤泽药品[3]等。

美国高效减水剂的发展比日本晚, 混凝土外加剂，水泥助磨剂，减水剂，速凝剂，聚羧酸减水剂混凝土外加剂，水泥助磨剂，减水剂，速凝剂，聚羧酸减水剂混凝土外加剂，水泥助磨剂，减水剂，速凝剂，聚羧酸减水剂混凝土外加剂，水泥助磨剂，减水剂，速凝剂，聚羧酸减水剂目前美国正从萘系、蜜胺系减水剂向聚羧酸系高效减水剂发展[4], 主要生产厂家有MA STE 公司、GRACE 公司等。

另外国外还有意大利的MADI 公司、瑞士SIKA 公司等。

国内对聚合物水泥减水剂的研究起步较晚, 研发的产品大多处于试验室研制阶段,可供合成聚羧酸系减水剂选择
的原材料也极为有限, 转向实际生产还有一定的距离。

2 聚羧酸系减水剂的合成方法
聚羧酸系减水剂的主要原料有不饱和酸, 如马来酸酐、马来酸和丙烯酸、甲基丙烯酸等可聚合的羧酸, 聚链烯基烃、醚、醇等烯基物质, 聚苯乙烯磺酸盐或酯和( 甲基) 丙烯酸盐、酯、苯二酚、丙烯酰胺等[5], 合成方法大体上有可聚合单体直接共聚、聚合后功能化法和原位聚合与接枝等几种。

2.1 可聚合单体直接共聚
这种合成方法一般是先制备具有聚合活性的侧链大单体( 通常为甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯) , 然后将一定配合比的单体混合在一起直接采用溶液聚合而得成品。

这种合成工艺看起来很简单,但前提是要合成大单体, 中间分离纯化过程比较繁琐, 成本较高。

株式会社日本触媒公司[6]采用短链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、长链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯以及甲基丙烯酸三种单体直接共聚合成了一种高效减水而且坍落度保持性好的混凝土外加剂。

2.2 聚合后功能化法
该方法主要是利用现有的聚合物进行改性, 一般是采用已知分子量的聚羧酸, 在催化剂的作
用下与聚醚在较高温度下通过酯化反应进行接枝, 但这种方法也存在很大的问题: 现成的聚羧酸产品种类和规格有限, 调整其组成和分子量比较困难; 聚羧酸和聚醚的相容性不好, 酯化实际操作困难;
另外, 随着酯化的不断进行, 水分不断逸出, 会出现相分离。

当然, 如果能选择一种与聚羧酸相容性好的聚醚, 则相分离的问题完全可以解决。

2.3 原位聚合与接枝
该方法主要是为了克服聚合后功能化法的缺点而开发的, 以聚醚作为羧酸类不饱和单体的反应介质。

该反应集聚合与酯化于一体, 可以避免聚羧酸与聚醚相容性不好的问题。

如T.Shawl 等人[7]把丙烯酸单体、链转移剂、引发剂的混合液逐步滴加到反应釜中, 在N2 保护下不断除去水分( 约50 min) , 催化升温, 反应1 h,进一步接枝得到成品。

这种方法虽然可以控制聚合物的分子量, 但主链
一般只能选择含- COOH 基团的单体, 否则很难接枝, 且这种接枝反应是个可逆平衡反应, 反应前体系中已有大量的水存在, 其接枝度不会很高且难以控制。

这种方法工艺简单, 生产成本较低, 缺点是分子设计比较困难。

目前我国大多采用的方法是聚合单体直接共聚法, 如复旦大学教育部聚合物分子工程开放试
验室的胡建华等人[8]在氧化还原的引发体系中, 分别将聚乙二醇、马来酸酐、丙烯酸、AMPS、丙烯酸羟丙酯、醋酸乙烯酯聚合成含羧基、羟基、磺酸基多官能团的共聚物和链含羧基、羟基、磺酸基多官能团、支链含醚基的多官能团的聚羧酸系共聚物。

起始养护时间对混凝土早期收缩的影响
时间：2011-10-11 作者：中桥灌浆料阅读：4
1．引言
现浇混凝土结构中早期开裂是当前工程中一个普遍问题. 早期微裂缝在很大程度上将成为后期宏观裂缝的源头，危害结构耐久性甚至安全性. 近年来，对混凝土早期收缩裂缝的成因和控制研究开展了大量研究[1,2,3]，分别从设计、材料、施工和管理各方面提出很多措施，如增设构造措施、掺膨胀剂和纤维、掺减缩剂等等，但裂缝问题并没有从根本上得到有效遏制.
洒水养护，对不掺减水剂的传统普通混凝土来说，其主要目的是使水泥充分水化，保证混凝土强度发展，因此我国混凝土结构工程施工质量验收规范[4]规定的起始养护时间是混凝土浇筑后12h以内. 但对掺减水剂的现代普通混凝土，实际工程中最大量的板梁裂缝主要在混凝土初凝后的数小时内产生，如果继续执行这一条款，即等到12h再洒水养护，则可能失去对早期收缩裂缝的抑制作用.
另一个重要的问题是，我国混凝土收缩和减水剂的收缩率比是根据《混凝土耐久性和长期力学性能试验方法》（GBJ82）方法，在等坍落度条件下测定的. 该试验方法对混凝土3d之内的早期收缩无法反映，对以往不掺外加剂的普通混凝土而言，由于早期收缩较小，对总收缩的影响并不太大，但对掺减水剂的混凝土，特别是对泵送法施工和低水胶比的高强高性能混凝土来说，早期收缩的影响可能非常显著. 因此，由于规范未考虑早期3d之内的收缩，有可能在很大程度上弱化了化学外加剂对收缩的影响程度.
本文在参考国内外相关资料[5,6]的基础上，通过设计的一套早期收缩试验装置，研究探讨了掺减水剂混凝土不同养护起始时间的早期收缩，以定量阐明早期养护对减小收缩和抑制早期裂缝的重要性，并阐明减水剂不仅增大后期收缩，更重要的是极大地增加早期收缩.
2．原材料和配合比
2.1原材料
水泥:浙江新都水泥有限公司生产的新都P.O.42.5级；
细集料:Ⅱ级河砂,细度模数为2.6；
粗集料:碎石,最大粒径31.5mm；
减水剂：湖北中桥科技有限公司生产的CHIDGE GR-200，掺量0.10%.
2.2试验配合比
试验用混凝土配合比见表1.
表1混凝土配合比
Table 1 Mixture ratio of concrete
3．试验方法
3.1早期收缩的测量方法
混凝土早期收缩的测量装置见图1. 该装置参考了国内外测量早期收缩的试验设备[2，3]，由混凝土试模、位移传感器、数据转接器和记录系统组成. 位移传感器采用的是成都成量工具有限公司生产的容栅式电子数显千分表，分辨力0.001mm. 测量时，试件的端头与固定在试模上的千分表接触，千分表获得的数据通过32通道的SZ-DA数据转接器存储于PC机。

3.2试件的成型与养护
在试模底部及四周预先衬一层3㎜厚的特富纶板，再用润滑剂粘贴一层塑料薄膜，以减小测量时的摩擦阻力，并为试件密封作准备. 然后将混凝土分两次装入试模，振捣密实，盖上塑料薄膜，即刻移入养护室[(20±1)℃，(45±5)%]内. 初凝前抽去试件四周的特富纶板，使其与模壁脱离，装表测量. 成型的试件尺寸为100mm×100mm×500mm. 试件采用塑料薄膜密封养护或者敞开养护。

密封养护是指试件采用3层塑料薄膜包裹；敞开养护指从初凝开始上表面敞开，而四周则仍然以塑料薄
膜包裹. 基准混凝土与掺减水剂混凝土各成型6组试件，每组3块，均以敞开养护试件作为基准，其它5组分别从初凝、初凝后2h、4h、8h、12h开始密封养护. 不同起始养护试件的编号见表2.
表2各组试件的起始养护时间
Table 2 The beginning curing time of samples
3.3凝结时间
凝结时间按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T 50080)方法进行.
4．试验结果与分析
4.1 不掺减水剂的混凝土早期收缩
不掺减水剂混凝土不同起始养护时间的收缩试验结果见图2. 试验结果表明，对不掺减水剂的混凝土，无论是始终敞开或全程密封养护，其总的变形均很小. 从0h、2h和4h开始密封养护的试件均有较大的膨胀量，3d内一直处于膨胀状态. 这可能与水化温度变形和凝结在薄膜内侧的水重新被混凝土吸收产生湿胀有关[7]. 敞开养护和从8h、12h开始密封养护的试件虽然在4h后开始收缩，但3d 的变形量仍然小于70×10-6m/m. 因此，对不掺减水剂的混凝土，由于早期收缩很小，如果单从抑制收缩的角度考虑，并不需要在早期采取特别的养护措施.
图2不掺减水剂混凝土不同起始养护时间的早期变形
4.2 掺减水剂的混凝土早期收缩
图3、图4和图5分别是水灰比为0.50、0.40和0.32掺减水剂混凝土，在不同起始养护时间下从初凝开始的收缩. 试验结果表明，不同水灰比混凝土的收缩规律几乎相同，只是早期收缩值随着水灰比的下降而增大. 以敞开养护试件为例，水灰比为0.50、0.40和0.32的混凝土24h收缩分别为560×10-6m/m、735×10-6m/m和865×10-6m/m. 一个最显著的特点是，对初凝后未能及时密封养护的掺减水剂混凝土，8h以内的收缩急剧增加，随后的收缩增加速率趋缓.
如果从初凝开始即保持良好的密封养护，掺减水剂的混凝土早期收缩很小. 水灰比为0.50时，7 2h内的收缩几乎为零，即使水灰比下降到0.32，总收缩也只有114×10-6m/m.
若初凝后2h再开始密封养护，则收缩急剧增大. 但水灰比为0.50时，总收缩并不大，72h的收缩率不足100×10-6m/m. 而当水灰比下降到0.32时，8h的收缩就高达290×10-6m/m，完全有可能导致混凝土开裂. 因此，对低水灰比的混凝土，初凝后立即开始养护是必要的.
初凝后4h再开始养护，收缩进一步增大，此时，即使水灰比为0.50的混凝土，8h收缩也达到300×10-6m/m以上. 如果初凝后8h才开始养护，从早期收缩来看，与不养护几乎没有差异. 水灰比为0.50、0.40和0.32的混凝土8h收缩率分别达到518×10-6m/m、682×10-6m/m和770×10-6m/m. 这一收缩值远远大于混凝土的开裂极限.
因此，从初凝开始养护，对于抑制掺减水剂混凝土的早期收缩，有着至关重要的作用，特别是对水灰比较小的高强混凝土，从初凝之前开始及时养护是控制混凝土早期收缩裂缝的最关键措施. 如果养护迟于初凝后8h，有可能失去任何养护效果.
图3掺减水剂混凝土不同起始养护时间的早期收缩(W/C=0.50)
图4掺减水剂混凝土不同起始养护时间的早期收缩(W/C=0.40)
图5掺减水剂混凝土不同起始养护时间的早期收缩（W/C=0.32）
表明，当起始养护时间＜8h时，早期收缩随的增加快速增大，图6是水灰比0.32时的早期收缩试验结果与拟合曲线，相关系数为0.975.
图6水灰比为0.32时的混凝土早期收缩与起始养护时间的关系
4.3早期养护停止后混凝土后的收缩变形
密封试件养护至3d，拆除表面薄膜，与基准试件JSC和SSC放置在同一养护室中. 试验结果表明，起始养护龄期越早，后续4d的收缩率相对增加越大，但由于此时收缩的总量较小，因此只要试件早期采取过养护措施，后续4d的收缩值都是相近的. 图7、图8是两组典型的试验曲线. 对不掺减水剂的混凝土，即使早期没有密封养护，7d的收缩值也仅100×10-6m/m左右，开裂风险较小. 而掺减水剂的混凝土，初凝后8h内的收缩在7d总收缩中处于支配地位，因此，早期应及时采取合理的养护措施，以有效降低收缩，减少开裂风险.
图7试验期内不掺减水剂混凝土的总变形
图8试验期内掺减水剂混凝土的总收缩
5. 结论
(1)对不掺减水剂的混凝土，由于早期收缩很小，起始养护时间对早期开裂的影响较小，单从抑制收缩的角度来考虑，并不需要采取特别的养护措施. 但对掺减水剂的混凝土，起始养护时间对早期收缩的影响十分显著，特别是初凝后的8h，是收缩的急剧增加期，若根据现行规范在浇筑后12h 才开始养护，有可能失去最佳养护时间.
(2)对掺减水剂的混凝土，由于初凝后8h内的收缩急剧增加，因此，不同起始养护时间对混凝土的早期收缩影响十分显著. 特别是对水灰比较小的高强混凝土，即使仅仅推迟2h，均有可能导致混凝土的早期开裂. 若初凝后8h才开始养护，从早期收缩裂缝的控制来说，将失去任何作用. 因此，必须在混凝土初凝之前开始养护.
(3)对掺减水剂的混凝土，即使水灰比为0.50的混凝土，初凝后8h内的收缩值可达到500×10-6m/m以上，远远超过混凝土的开裂极限，且这一收缩值随水灰比的减小急剧增大. 而通过及时的早期养护，可使收缩值减小到开裂极限以内. 因此，对掺减水剂的混凝土，起始养护时间的绝对强调是控制早期收缩裂缝的关键.。