混凝土减胶剂与不同减水剂的适应性研究

孙振平，杨海静，杨旭，刘毅，水亮亮，章记东，钱丽明

（1.同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室，上海 201804；

2.江苏优瑞科技有限公司，江苏 靖江 214500）

混凝土减胶剂与不同减水剂的适应性研究

孙振平1，杨海静1，杨旭1，刘毅1，水亮亮1，章记东2，钱丽明2

（1.同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室，上海 201804；

2.江苏优瑞科技有限公司，江苏 靖江 214500）

本文通过水泥胶砂流动度、水泥胶砂强度及水泥水化温升速率测定试验得出以下结论：混凝土减胶剂（记为：CRA）具有微弱的分散作用，在分别与聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂及脂肪族高效减水剂混合使用时能够提升三种减水剂的分散效果，其中，对萘系高效减水剂分散效果的提升作用尤为明显。另一方面，随着 CRA 掺量的增加，其对水泥胶砂强度的增强作用越加明显，与三种高效减水剂混合使用时能提高水泥胶砂 28d 抗压强度。这些结果表明，CRA 与三种减水剂的适应性良好。水泥水化温升速率测试结果表明，随着 CRA 掺量的增加，水泥早期水化被不断延缓，但 1d 内水化放热量相当，即水泥水化程度相当，因此 CRA 对胶砂强度的增强作用可能是由于其对水泥浆体内部结构的优化所致。

混凝土减胶剂；聚羧酸减水剂；萘系高效减水剂；脂肪族高效减水剂；适应性

0 前言

混凝土减胶剂（也称为混凝土增效剂，记为 CRA：Cement Reducing Agent）是近几年在建筑市场上新兴的一种功能型混凝土外加剂，其形态为无色或浅褐色半透明液体，且无氯无碱。相关厂家的技术人员在 CRA 的推广使用过程中表示，当 CRA 在混凝土中的掺量为胶凝材料的 0.6%～1.0%时，可使每方混凝土在降低 8%～15% 胶材用量的情况下，与未掺 CRA 的混凝土强度大致相当，进而达到减胶的效果。其作用机理通常被描述为：CRA通过高效激发水泥颗粒分散度，从而能够最大限度激发水泥的实际作用，使水泥的水化反应可以更加充分，因此可以增加水泥浆体的数量和粘结力，改善混凝土综合性能，节省实际工程建设中混凝土的水泥用量。同时，CRA 还可以使混凝土富余水泥发挥功效，保证混凝土的强度。

CRA 自 2009 年下半年进入市场以来，凭借着其在混凝土应用中表现出的优异的增强及减胶能力，已在全国多个地区的许多混凝土生产企业中获得应用，并带来了显著的经济效益。此外，一些科研院所也将目光投向了此类产品，从已发表的文献中我们了解到，关于 CRA 的研究主要集中在：CRA 对混凝土拌合物工作性、混凝土强度及经济效益的影响，使用 CRA 后混凝土配合比的调整方法研究及 CRA 的作用机理等。潘亚波等[1]的研究表明，CRA 加入到混凝土中，能显著改善混凝土的流动性、包裹性及保水性。程臻赟[2]指出CRA 使混凝土内部形成了稳定而细密的气孔，均化了混凝土结构，隔断了毛细孔，从而提高了混凝土的抗渗性和抗冻性能。陈泗桂[3]通过对 CRA 在山西地区使用情况资料的整理与总结，提出了一些关于 CRA 在混凝土配合比调整方法上的宝贵建议。例如，水泥方面可减少 8% 的用量，强度富余时，酌情逐步多减；而用水量在保证与基准样同坍落度的前提下，减少 5～12kg 水，保证水胶比比基准样略大 0.01～0.02；当矿渣粉掺量低于 60kg/m3时，建议不减矿渣粉，当矿渣粉掺量在 60kg/m3以上时，可以酌情减少6%～10% 左右的矿渣粉；粉煤灰用量一般不减少；在保证基准容重或基本一致的前提下，将减少的重量部分（水和胶凝材料）补充到砂石上，实际操作时应根据拌合物的情况适当调整砂石用量；CRA 按照减掉水泥和矿渣粉后总胶凝材料的 0.6%～1.0% 添加。而彭春元[4]和陈博[5]等更是将 CRA 应用到了 C60，甚至是 C80 这样的高强混凝土中，在保证了混凝土强度发展的前提下，减少了胶凝材料的用量。

减水剂是现代混凝土中最常用的一种外加剂，甚至已成为现代混凝土中不可缺少的一种组分，CRA 通常是与减水剂一起使用的。因此，展开对 CRA 与不同减水剂之间适应性的研究对 CRA 在现代混凝土中的应用具有重要意义。本文选用了聚羧酸减水剂（PC）、萘系高效减水剂（NSF）及脂肪族高效减水剂（SAF）三种常用的高效减水剂，通过水泥胶砂流动度及水泥胶砂强度试验来检测 CRA 与三种减水剂的适应性，为 CRA 在现代混凝土中的应用起到一定的指导作用。

1 试验

1.1 试验原材料

水泥：基准水泥。

砂：细度模数为 2.2 的河砂。

CRA：一种常用的市售减胶剂。聚羧酸减水剂：实验室自行合成。萘系高效减水剂：ZWL-Ⅴ 型中浓高效减水剂，由浙江五龙新材股份有限公司提供。

脂肪族高效减水剂：由浙江五龙新材股份有限公司提供。

1.2 试验方法

水泥胶砂流动度试验及水泥胶砂强度试验分别按照GB/T 2419－2005 《水泥胶砂流动度测试方法》及GB/T 17671－1999《水泥胶砂强度检测方法》规定的方法进行测试。

采用试验室自行设计的温度记录仪对掺加 CRA 的水泥浆体进行水泥水化温升速率的测定。测定原理及步骤如下：称取 60g 拌制好的待测浆体并置于保温杯中，向浆体中插入一根测温传感器后将保温杯及浆体一同放入保温箱中，利用温度记录仪记录下相同时间间隔下的浆体温度，从而得到水泥水化的温升曲线。

2 试验结果与讨论

2.1 水泥胶砂流动度试验

本文拟通过水泥胶砂流动度试验来了解 CRA 在单独使用及分别与三种高效减水剂混合使用时对水泥胶砂流动度的影响，具体试验内容如下：（1）CRA 掺量对水泥胶砂流动度的影响：将不掺加任何外加剂的水泥胶砂组记为基准组，调整水灰比（W/C）使砂浆流动度达到 (180±5)mm，在此水灰比条件下，测试不同 CRA 掺量（本试验采用了 0.30%、0.60%及 0.90% 三种掺量，相对于水泥质量的折固掺量，下同）下的胶砂流动度。（2）CRA 分别与三种高效减水剂混合使用时对水泥胶砂流动度的影响：从使用效果和经济性两方面考虑，本文研究了 CRA 在 0.60% 掺量下分别与三种高效减水剂混合使用时对水泥胶砂流动度的影响，三种高效减水剂的掺量以达到 10% 砂浆减水率时的掺量为准。

表 1 CRA 单独使用及与三种高效减水剂混合使用时对胶砂流动度的影响

由表 1 可知，CRA 单独掺加时具有一定的分散作用，且随着 CRA 掺量的增加，其分散作用越显著。此外，CRA 在与三种高效减水剂混合使用时同样也显示出一定的叠加效应，即提升了三种高效减水剂的分散效果，这也初步表明，CRA与三种高效减水剂的适应性良好。

2.2 水泥胶砂强度试验

本文研究了不同 CRA 掺量对胶砂强度的影响及 CRA 与三种高效减水剂混合使用时对胶砂强度的影响这两方面内容，具体试验内容是在 2.1 节基础上展开的，测试结果见表2。

表 2 CRA 单独使用及与三种高效减水剂混合使用时对胶砂强度的影响

从表 2 可以看出，CRA 掺量的提高对水泥胶砂抗折强度几乎没有影响，但却使水泥胶砂各龄期的抗压强度均有所提升，其中 28d 抗压强度相比于基准组分别提升了 3.5%、10.5% 和 15.0%。这表明，当 CRA 掺量大于 0.6% 后，其对强度的提升空间将减小。

从 CRA 与三种高效减水剂混合使用时对水泥胶砂强度影响的试验结果中可以看出，CRA 与 PC 混合使用时，CRA 能改善胶砂各龄期的抗折强度与抗压强度。CRA 与 NSF 相混合使用时，其胶砂抗折强度并未得到改善，而胶砂抗压强度也基本与对照组相同。CRA 与 SAF 混合使用时，其对胶砂抗折强度影响不大，但改善了胶砂各龄期抗压强度。总的来说，CRA 与三种高效减水剂混合使用时，对水泥胶砂强度并无显著的不利影响，基本上都能保证 28d 强度有所提高。

2.3 CRA 对水泥水化速率的影响

为了解 CRA 对水泥水化速率的影响，本文测试了一定水灰比（W/C=0.29）条件下不同 CRA 掺量（0、0.3%、0.6% 及0.9%）水泥水化温升的发展情况，结果如图 1 所示。

由图 1 可以看出，随着 CRA 掺量的增加，水泥的水化进程被不断延缓，虽然掺加 CRA 的水泥浆体的水化温峰显著大于基准组，但对四条曲线进行积分（积分所求的峰面积值与浆体放热量成正比）后发现，四组浆体的水化放热量相当，即四组水泥的水化程度相当。

3 结语

（1）CRA 与聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂及脂肪族高效减水剂三种减水剂具有良好的相容性，混合使用时能提高减水剂的分散效果。其中，CRA 对萘系高效减水剂分散效果的提升尤为明显。

（2）随着 CRA 掺量的提高，延缓了水泥早期水花开始的时间，但当 CRA 掺量不大于 0.9% 时，掺加 CRA 与不掺加CRA 的水泥浆体 1d 具有相当的水化放热量，即水泥水化程度相当。此时，CRA 对水泥胶砂强度的提升作用很可能与其改善浆体内部结构有关。

（3）目前，关于 CRA 在混凝土中应用技术的报道很多，但关于 CRA 作用机理及其应用于混凝土中对混凝土耐久性影响的研究并不多见且不够深入，完善此方面的工作将为CRA 的推广提供必要的理论指导和技术支持。

[1] 潘亚波，杨阳．CTF 混凝土增效剂对水泥及混凝土性能影响研究[J]．商品混凝土，2013， 9：033．

[2] 程臻赟．CTF 混凝土增效剂对混凝土耐久性的影响研究[J]. 甘肃水利水电技术，2012，48(8)：27-29．

[3] 陈泗桂，王丹，刘雅晋，等．使用 CTF 混凝土增效剂配合比调整方法总结[J]．商品混凝土，2013，10：032.

[4] 彭春元，林远煌，余斌，等．混凝土增效剂对 C60 以上混凝土性能的影响[J]．混凝土， 2011 (5): 73-74.

[5] 陈博，刘伟．CTF 混凝土增效剂于管桩当中的研究应用[J]. 广东建材，2012，28(9)：35-36．

［通讯地址］上海市嘉定区曹安公路4800号，材料科学与工程学院（201804）

Study of adaptability of cement reducing agent with different type of plasticizers

Sun Zhenping1, Yang Haijing1, Yang Xu1, Liu Yi1, Shui Liangliang1, Zhang Jidong2, Qian Liming2
(1.Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 201804; 2.Jiangsu Yourui Technology Co., Ltd., Jingjiang 214500)

A study including fl uidity, strength of cement mortar and temperature rising rate of cement hydration experiments revealed that CRA (cement reducing agent) possesses slight dispersing ability. CRA can also improve the dispersing ability of PC (polycarboxylate superplasticizer), NSF (naphthalene sulphate based superplasticizer) and SAF (sulfonated acetone-formaldehyde based superplasticizer), and this improve effect is more obvious on NSF. At the same time, mortar strength increased obviously with the increasing of CRA dosage. 28d compressive strength of mortar increased when PC/NSF/SAF was used in combination with CRA. These results showed that there is a good adaptability between CRA and PC/NSF/SAF. Temperature rising rate of cement hydration experiment result indicated that the early stage hydration of cement was delayed continuously with the increasing of CRA. But total heat release amount of hydration within one day were similar in absence and presence of CRA. This fi nding proved that CRA do not affect hydration degree of cement. According to these results, CRA improved the internal structure of cement paste was thought to be the reason why CRA can bring a reinforcing effect on mortar strength..

cement reducing agent(CRA); polycarboxylate superplasticizer(PC);naphthalene sulphate based superplasticizer (NSF); sulfonated acetone-formaldehyde based superplasticizer (SAF); adaptability

孙振平（1969－），男，同济大学材料科学与工程学院教授。