减水剂和粉煤灰对水泥净浆工作性和胶砂强度的影响实验报告

建筑材料试验报告

1.实验目的

1.1.了解水泥质量控制的一些基本参数(水泥的标准稠度用水量、凝结时间、安定性和胶

砂强度)的获取方法。

1.2.考察减水剂对水泥净浆流动度的影响，了解减水剂的作用和原理。

1.3.通过在胶砂中变动水胶比和用矿物掺合料取代部分水泥，了解水胶比和矿物掺合料对

胶砂新拌工作性和强度发展历程的影响。

2.实验内容

2.1.减水剂对水泥净浆扩展度的影响

2.2.水胶比和粉煤灰对胶砂强度的影响

3.实验结果及分析

3.1.实验1：减水剂对水泥净浆扩展度的影响

1. 称取水泥300g，自来水87g。依照水泥质量的0%, 0.2%, 0.4%, 0.6 %, 0.8 %,

1.0 %,1.2 %,1.4%,1.6%和1.8%称取粉态萘系减水剂。

2. 将拌和水倒入搅拌锅内，然后将粉态萘系减水剂加入并搅拌均匀，再在5-10秒内

将称好的300g水泥加入上述溶液中。将搅拌锅固定在水泥净浆搅拌机的底座上，升至搅拌位置，启动搅拌机，低速搅拌120s，停15s，再高速搅拌120s，然后停机。注意：将搅拌锅取下后，再次用餐刀将浆体彻底搅拌均匀。

3. 将拌和好的水泥净浆注入截锥圆模（h:60mm; d:36mm; D64mm），刮平，提起，

30s后测量相互垂直的两直径并平均，作为净浆的流动度。

减水剂对水泥净浆流动度的影响测试结果表格

将上面原始数据整理，求平均值，得：水量均为87g 水泥量均为300g

4.思考题

4.1.简述减水剂的分类、发展历程和作用机理

答：（1）减水剂分类：

外观形态分为水剂和粉剂。水剂含固量一般有20%，40%（又称母液），60%，粉剂含固量一般为98%。

根据减水剂减水及增强能力，分为普通减水剂（又称塑化剂，减水率不小于8%）、高效减水剂（又称超塑化剂，减水率不小于14%）和高性能减水剂（减水率不小于25%），并又分别分为早强型、标准型和缓凝型。普通减水剂一般包括：木质磺酸盐及其衍生物、羟基羧酸及其衍生物或多元醇等。高效减水剂一般包括：Β-萘磺酸甲醛缩合物、磺化三聚氰胺甲醛缩合物和聚羧酸盐等。

按组成材料分为：（1）木质素磺酸盐类；（2）多环芳香族盐类；（3）水溶性树脂磺酸盐类。

普通减水剂宜用于日最低气温5℃以上施工的混凝土。高效减水剂宜用于日最低气温0℃以上施工的混凝土，并适用于制备大流动性混凝土、高强混凝土以及蒸养混凝土。

目前市场上常用的几种减水剂为：木质素磺酸钠盐减水剂，萘系高效减水剂，脂肪族高效减水剂，氨基高高效减水剂，聚羧酸高效减水剂等。

（2）减水剂发展历程：

1、减水剂的最初发展起源于美国北部地区和加拿大所有露天使用的混凝土规定要掺用引气剂，它改善混凝土的耐久性，开创了人类使用混凝土外加剂的先河。随后出现了第一代减水剂—木质磺酸盐减水剂，它不宜单独用于冬季施工，在日最低气温低于5℃时，应与早强剂或早强剂、防冻剂等复合使用，木质磺酸盐减水剂也不宜单独用于蒸养混凝土及预应力混凝土；

2、1962年，德国和日本同时独立地发明了甲醛缩聚物，分别是以三聚氰胺为原料聚磺化三聚氰胺高效减水剂和以焦化厂副产品工业奈为原料的奈磺酸盐缩甲醛高效减水剂，其对水泥以及石膏浆体具有强力的分散性能。这两个产品构成了第二代高效减水剂，延用至今，成为今天混凝土减水剂主要构成，近代来又陆续出现了氨基磺酸盐高效减水剂、脂肪族高效减水剂。

3、第三代减水剂最具代表的产品——聚羧酸系高效减水剂是现代的一种全新型的高性能减水剂，该高效减水剂主要通过不饱和单体在引气剂作用下发生共聚，将带有活性基因的侧链接枝到聚合物的主链上，因此具有一系列独特的优点。聚羧酸减水剂特别适合用于高性能混凝土，完全可以代替奈系减水剂，是21世纪国内外主要应用的混凝土外加剂。

（3）减水剂作用机理：

润滑作用：减水剂中的亲水基极性很强，因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步提高。

分散作用：水泥加水拌合后，由于水泥颗粒分子引力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，使10%～30%的拌合水被包裹在水泥颗粒之中，不能参与自由流动和润滑作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性。当加入减水剂后，由于减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷（通常为负电荷），形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构破坏，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性。

空间位阻作用：减水剂结构中具有亲水性的聚醚侧链，伸展于水溶液中，从而在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。当水泥颗粒靠近时，吸附层开始重叠，即在水泥颗粒间产生空间位阻作用，重叠越多，空间位阻斥力越大，对水泥颗粒间凝聚作用的阻碍也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。

接枝共聚支链的缓释作用：新型的减水剂如聚羧酸减水剂在制备的过程中，在减水剂的

分子上接枝上一些支链，该支链不仅可提供空间位阻效应，而且，在水泥水化的高碱度环境中，该支链还可慢慢被切断，从而释放出具有分散作用的多羧酸，这样就可提高水泥粒子的分散效果，并控制坍落度损失。

4.2. 以减水剂的掺量为横坐标，水泥净浆的扩展度为纵坐标，绘制图形并确定减水剂的饱

和点，然后分析出现饱和点的原因。

答：减水剂的饱和点出现在0.8%-1.2%之间，饱和点出现的原因：在水泥和水量不变的条件下，随着减水剂量的增大，水泥中的铝酸盐矿物已经完全被减水剂分散成为小颗粒，此过程已达到极限，铝酸盐无法进一步被分散。

5. 实验总结

这次实验理论知识并不多，自己学到了一些关于减水剂的一些知识，这些在课堂上的拓展是不多的。关于减水剂掺量与水泥净浆的扩展度的关系如图表所示，在实验中自己对这个方面也有一些感觉，另外，水泥净浆在制备的时候操作也比较简单，但要搅拌充分，另外在测量拓展后泥浆直径时可能会出现一些误差，而且在这次得到的数据中关于减水剂掺量为0.4％的水泥净浆拓展度两组的到的数据误差较大，127.3和68，这里面应该有某一组的数据有微小差错，同时通过图形也可以知道，在1.4％时，扩展度有一次增大，这也是实际与理论方面的一些差距。整体实验还是很成功的。

63.9

65.5

97.7

214.8

257.5

259.1

258

284

270.8

275.8

50

100

150

200

250

300

0%

0.20%

0.40%

0.60%

0.80%

1.00%

1.20%

1.40%

1.60%

1.80%水泥净浆的扩展度

减水剂掺量

饱和点