减水剂对水泥砂浆干缩性能的影响

常鸿雁

减水剂对水泥砂浆干缩性能的影响

常鸿雁

通过试验研究了几种不同减水剂在固定水灰比和水泥浆体量的情况下对水泥砂浆干缩性能的影响,试验结果表明：砂浆干缩值尤其是早期收缩值随着减水剂掺量的增加而增大,且高效减水剂比普通减水剂增大砂浆干缩值的效果更加明显。

减水剂,水泥砂浆,干缩

0 引言

减水剂作为混凝土的第五组分,在混凝土的生产中已经大量使用。随着外加剂研究的发展,高效减水剂的种类也日益丰富,从开始的萘系磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物和三聚氰胺甲醛缩合物三种发展到目前的磺化聚苯乙烯、马来磺酸盐聚氧乙烯酯等多种类型[1]。这些新型高效减水剂的出现,使得混凝土的工作性能更好,坍落度损失减小[2]。但是,有关这些高效减水剂对混凝土耐久性能影响的研究较少,对干缩性能影响的研究更少。我国长期以来,混凝土质量基本上是以强度值的高低来衡量,而忽视其变形性能等方面的问题,导致混凝土的体积稳定性缺乏有效的测试方法和控制指标,混凝土生产厂家在此方面基本上处于无约束状态,也很少做这方面的检验测试工作,指导施工的工法与措施大多数只是经验的总结。所以,在混凝土收缩性能和抗裂性能测试技术方面,尚有许多工作需要进行。干缩是混凝土的一项主要的性能指标,在影响混凝土干缩的因素中,除了混凝土的配合比以及养护条件外,水泥和外加剂等材料因素是十分重要的一个方面。为了得到性能优良的混凝土,对水泥和外加剂进行干缩性能检测是必要的。

1 试验原材料及试验方案

1.1 原材料

本试验采用山西太原狮头水泥厂生产的狮头牌 42.5普通硅酸盐水泥;砂子采用符合GB 178-77的水泥强度用标准砂;水为自来水;试验采用了四种不同的减水剂,分别为山西黄腾化工有限公司生产的 HT-HPC型聚羧酸系高效减水剂、UNF-1萘系减水剂、MG-1木质素磺酸盐减水剂和HT-A氨基磺酸盐减水剂。

1.2 研究方案

根据 JC/T 603-2004水泥胶砂干缩试验方法和 GB 8076-2008混凝土外加剂,采用固定水灰比和水泥浆体量的方法来成型水泥砂浆试件。采用 25mm×25mm×280 mm棱柱体试件并预埋黄铜测头,胶砂比为 1∶2,水泥砂浆流动度控制在 130 mm～140mm之间。试件在温度为(20±2)℃,相对湿度控制在 RH≥50%±5%的成型室里浇筑成型,成型后的试件放入(20±2)℃,RH≥90%的标准养护室中带模养护 24h,然后拆模并测定试件长度以作为初始读数,再将试件放入(20±3)℃,RH≥50%±5%的干燥室中养护,分别测定其 1 d,2 d,3 d,7 d,14 d,21 d,28 d的干缩率。

本文研究思路是：分三种情况讨论不同减水剂对砂浆干缩性能的影响。

方案一：采用固定水灰比,改变外加剂品种来测试比较不同类型减水剂对水泥砂浆干缩性能的影响。本文采用的水灰比为0.35,减水剂掺量为推荐掺量的中间值。

方案二：采用一种减水剂比较其在不同掺量下水泥砂浆干缩性能的变化情况。

方案三：分别采用水灰比为 0.35和 0.5的砂浆,在某一种减水剂的推荐掺量下,比较砂浆干缩性能的变化。

根据上述试验方案,砂浆配合比见表 1。

表1 砂浆配合比

1.3 试验结果及分析

各组砂浆干缩率见表 2,图 1～图 4。

表2 砂浆收缩率

由图 1可见,水灰比为 0.35时,与基准砂浆相比,掺减水剂的砂浆干缩率明显增大,这种增大作用主要发生在早期,后期则逐渐放缓;且掺高效减水剂的砂浆比掺普通减水剂的砂浆干缩率略大。图 2,图 3均可以看出,与图 1类似,砂浆的干缩主要发生在早期,后期逐渐放缓。综合图 2,图 3说明,不论是掺高效减水剂还是普通减水剂的砂浆干缩率都随着减水剂掺量的增加而逐渐增大。

图 4反映水灰比分别为 0.35和 0.5时,掺加相同掺量萘系减水剂的砂浆与基准砂浆相比,在低水灰比的情况下,减水剂对砂浆干缩性能影响更为显著。因此,采用低水灰比来比较减水剂对砂浆干缩性能的影响更为合适。

2 讨论

在水灰比和水泥浆体用量相同的情况下,不同类型减水剂对砂浆干缩性能有不同影响。在 0.35水灰比时,掺加减水剂均增大砂浆干缩率,随着掺量的增加干缩率逐渐增大,尤其是早期收缩增加更为明显,且高效减水剂比普通减水剂增大砂浆干缩效果更为显著。

这种现象被认为是由于掺加高效减水剂后,由于高效减水剂的吸附、分散、起泡等作用,不仅增加砂浆的流动性,更重要的是将粗毛细孔“分散”为细毛细孔,有试验证明掺加高效减水剂后水泥砂浆中 3 nm～25 nm孔径含量明显增大。因此在同样失水量的情况下,由于毛细孔的细化,产生的毛细表面张力将大大增大,故掺加高效减水剂的砂浆具有更大的干缩率。但由于不同种类减水剂的结构不同,溶液性质不同,与水泥间的相互作用也存在差异,对砂浆干缩率的影响也不尽相同。

在不同水灰比情况下,低水灰比比高水灰比砂浆干缩率更为显著。原因认为是,相同湿度养护条件下,低水灰比砂浆比高水灰比砂浆结构更加致密,外部水分无法浸入内部,因此在放入干燥室养护之前,由于水泥水化作用,低水灰比砂浆大毛细孔中水分基本被消耗,进入养护室后,失水即为小毛细孔中的水,因此产生的干缩必然较大;而高水灰比砂浆结构相对疏松,由于水分的浸入,放入养护室之前大毛细孔呈饱水状态,进入干燥环境先失去大毛细孔水分,而这种失水并不会引起大的收缩。

所以,综合上述分析可知：采用低水灰比、掺加高效减水剂可以有效分析减水剂对砂浆干缩性能的影响作用。

3 结语

干缩是混凝土收缩最为常见的一种形式,也是目前为止研究最多的一类收缩,它是混凝土浇筑 3 d后的最主要收缩组成部分,此外自收缩现象也是目前关注较多的收缩性能,其形成机理也是干燥收缩,只是失水的方式不同,结构设计中设计混凝土收缩的计算大多是基于干缩试验的结果估算的。本文探讨了减水剂对砂浆干缩的影响并得到相关结论,对实际工程中保持水泥砂浆的体积稳定性提供了借鉴。

[1]陈建奎.混凝土外加剂原理与应用[M].北京：中国计划出版社,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]杨医博,文莘芸.高效减水剂对水泥砂浆收缩性能的影响[J].建筑材料学报,2002,12(4)：4-5.

[4]谭俊华,任义宁.高效减水剂对混凝土性能的影响[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

常鸿雁(1984-),男,助理工程师,太原市市政工程总公司,山西太原 030002