萘系减水剂掺加方式对砂浆性能的影响

龚英，熊焕淮，戴国强，胡招波，丁晶晶

（1.江西省水利科学研究院，江西 南昌　330029；2.江西省水工安全工程技术研究中心，江西 南昌　330029；3.河海大学 港口海岸与近海工程学院，江苏 南京　210098）

萘系减水剂掺加方式对砂浆性能的影响

龚英1，2，熊焕淮1，2，戴国强1，2，胡招波3，丁晶晶1

（1.江西省水利科学研究院，江西 南昌330029；2.江西省水工安全工程技术研究中心，江西 南昌330029；3.河海大学 港口海岸与近海工程学院，江苏 南京210098）

虽然减水剂后掺法技术能更有效地发挥减水剂的作用，但应用技术参数如滞水时间、添加次数对砂浆性能的影响未明确，制约了减水剂后掺法技术的发展。试验探讨了萘系减水剂按不同滞水时间、不同添加次数掺入，对砂浆性能的影响规律；在此研究基础上，对比分析了调整萘系减水剂掺量或改变掺入方式对砂浆性能影响的差异。推荐一种技术可行的应用方案，为萘系减水剂在水工砂浆中的应用技术提供参考。

萘系减水剂；后掺法；同掺法；砂浆

0　引言

减水剂已成为现代混凝土中不可缺少的重要组成部分。减水剂的掺加技术主要有：先于水掺入（先掺法）、与水同时掺加（同掺法）、滞后于水掺入（后掺法）等3种方法。减水剂后掺法技术可克服混凝土拌和物或砂浆在运输途中和易性变差的问题［1-4］，减水剂的作用效果也有所提高；在相同配合比及流动性情况下，后掺法与先掺法或同掺法相比，减水剂掺量可减少1/3左右［5-6］。这主要与不同掺加方式下减水剂的作用机理不同有关［7-8］。

虽然减水剂后掺法技术简单、经济、效果显著，但目前减水剂仍多采用同掺法。这主要是因为后掺技术中某些问题仍未解决，如减水剂滞后于水多长时间加入，减水剂是一次还是分次加入。这些问题对砂浆性能的影响如何，目前相关研究甚少，要使减水剂后掺法技术得到推广应用，就必须解决这些问题。

本文采用某种水工砂浆设计配合比，将萘系减水剂FDN-3按不同滞水时间、不同添加次数掺入，研究萘系减水剂不同掺入方法对砂浆性能（主要包括砂浆稠度、泌水率、凝结时间、抗压强度）的影响规律；探讨2种技术方案（提高掺量与仅改变掺入方法）的砂浆性能差异，试验推荐合理的技术方案，达到既增大砂浆稠度又对砂浆性能无负面作用的效果。

1　试验

1.1原材料

水泥：弋阳海螺水泥有限责任公司生产的海螺P·O42.5水泥，其物理性能指标符合GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》标准要求（见表1）。砂：中砂，采用浮梁县寿安镇丰旺村华谊料场的人工砂，细度模数为3.0。外加剂：荆州鑫城特种材料有限公司生产的萘系缓凝高效减水剂FDN-3，其技术性能指标见表2（折固掺量为0.8%）。水：自来水。

表1　水泥的物理性能

表2　FDN-3的技术性能

1.2试验方案

将FDN-3与水混合配制成浓度为20%的溶液，试验所涉及的FDN-3掺量均为折固掺量。滞水法时，FDN-3掺量为0.8%，滞水时间分别为3、5、10、15、30 min；二次添加法时，FDN-3的总掺量为0.8%，分2次添加，调整前后2次掺量；同掺法时，以FDN-3掺量0.8%为基准，分别提高至1.0%、1.2%。

砂浆的稠度、泌水率、抗压强度按照SL 352—2006《水工混凝土试验规程》第8章（水泥砂浆）相关试验方法进行测试。砂浆抗压强度试件为边长70.7 mm的立方体，砂浆凝结时间参照SL 352—2006中的贯入阻力法进行测试。砂浆配合比按照SL 352—2006中的附录B进行设计，以FDN-3掺量为1.2%时砂浆稠度约9 cm的条件来调整用水量。砂浆试验均采用相同配合比（kg/m3）：m（水泥）∶m（砂）∶m（水）＝470∶1424∶235，水灰比为0.5。

2　试验结果与分析

2.1萘系减水剂掺入方法对砂浆性能的影响

在砂浆配合比相同的情况下，固定FDN-3的掺量为0.8%，仅改变FDN-3的掺入方法，研究其对砂浆性能的影响。FDN-3掺入方法试验设计见表3。FDN-3掺入方法对砂浆稠度的影响见图1，每条曲线的起始点代表FDN-3掺入0.8%的即时稠度。FDN-3掺入方法对砂浆泌水率、凝结时间及抗压强度的影响见表4。

由图1可知，与同掺法T0.8相比，采取滞水法或二次添加法，砂浆的即时稠度明显增大；无论最短滞水时间3 min或最长滞水时间30 min，其砂浆初始稠度均可达到9.5 cm左右；FDN-3掺入越迟，即滞水时间越长，砂浆即时稠度略有增加，这主要与FDN-3掺入的时间效应有关；在滞水时间相同情况下，Z30与E1、E2相比，一次或二次添加对砂浆稠度的影响较小。

表3　FDN-3不同掺入方法试验设计

图1　FDN-3不同掺入方法对砂浆稠度的影响

表4　FDN-3掺入方法对砂浆泌水率、凝结时间和抗压强度的影响

由表4可知，与同掺法T0.8相比，采取滞水法或二次添加法，砂浆的泌水率增大、凝结时间延长、抗压强度提高Z10、Z30与E1相比，滞水时间长短、一次或二次添加对砂浆性能（泌水率、凝结时间及抗压强度）的影响差异较小。

2.2萘系减水剂掺量与掺入方法对砂浆性能影响对比

在砂浆配合比相同的情况下，以FDN-3掺量0.8%（推荐掺量）为基准，对比分析提高掺量、改变掺入方法对砂浆性能影响的差异。由2.1的试验结果可知，采用滞水法与二次添加法的砂浆性能差异较小（如Z30与E1、E2），同时考虑操作相对较简便，故试验对比分析中掺入方法仅考虑同掺法和滞水法。不同FDN-3掺量或掺入方法对砂浆稠度的影响见图2，每条曲线的起始点代表掺入FDN-3的即时稠度。

图2　FDN-3掺量或掺入方法对砂浆稠度的影响

由图2可知，掺入FDN-3的砂浆即时稠度比未掺的明显增大；随着FDN-3掺量的增加，砂浆即时稠度逐渐增大；仅改变FDN-3掺入方式时，采用滞水法可明显增大砂浆的即时稠度；Z03与T1.2的砂浆稠度经时变化曲线比较接近，Z30的砂浆即时稠度比T1.2的明显大。

不同FDN-3掺量或掺入方法对砂浆泌水率、凝结时间、抗压强度的影响规律见表5。

由表5可见，在砂浆配合比相同的情况下，即水灰比和用水量均相同的条件下，FDN-3掺量由0增至1.2%时，砂浆泌水率先增大后减小，砂浆凝结时间明显延长，砂浆抗压强度呈减小的趋势；仅改变掺入方法时，采取滞水法，会增大砂浆泌水率，延长砂浆凝结时间，提高砂浆抗压强度；Z03与T1.2相比，其对砂浆稠度的增大效果基本相当；但采取提高掺量，砂浆凝结时间明显延长，砂浆抗压强度明显降低。故推荐改变掺入方法的技术方案，这样既能增大砂浆稠度，又不会对砂浆抗压强度产生不利影响。需要说明的是，实际应用中若采取滞水法，可适当减少用水量（保持水灰比不变），以避免砂浆泌水较多。

2.3萘系减水剂作用机理探讨

（1）采用同掺法时，水泥颗粒会吸附表面带负电荷的FDN-3，水泥颗粒被有效分散，减少了水泥颗粒的团聚，该团聚结构中的“自由水”会被释放出来。随着FDN-3掺量的增加，水泥颗粒对FDN-3的吸附量逐渐增大，水泥颗粒被分散的程度越高，从而释放出的“自由水”也越多。因此，砂浆配合比相同情况下，即水灰比和用水量均相同，随着FDN-3掺量的增加，砂浆即时稠度逐渐增大。

（2）与未掺FDN-3相比，同掺法时，掺入FDN-3可释放出“自由水”，无形中增大了砂浆的泌水可能性，对砂浆泌水性起正作用。然而随着FDN-3掺量的增加，水泥浆体流动性逐渐增大，渐渐填充砂粒间的空隙，使砂浆结构体系逐渐密实，可降低砂浆泌水的可能性，对砂浆泌水性起负作用。在上述正负因素的共同作用下，当砂浆配合比相同情况下，即水灰比和用水量均相同，随着FDN-3掺量的增加，砂浆泌水率呈先增后减的变化趋势。

（3）同掺法与后掺法（滞水法或二次添加法）相比，作用机理的差异主要表现在：同掺法中，FDN-3与水同时掺入，起初大量的FDN-3被水泥颗粒吸附；后掺法中，待水泥与水先接触进行水化反应后再掺入FDN-3，这样大大减少了水泥颗粒对FDN-3的吸附量，则溶液中FDN-3的浓度相对较高，会不断破坏水泥浆体中的絮凝结构，逐渐释放出被包围在絮凝结构内的“自由水”。因此，在砂浆配合比与FDN-3掺量均相同的情况下，与同掺法相比，后掺法的砂浆凝结时间更长、泌水率更大、砂浆即时稠度也更大。

3　结语

（1）FDN-3掺入时间越迟，即滞水时间越长，砂浆即时稠度略有增大，这主要与FDN-3掺入的时间效应有关。滞水时间长短对砂浆泌水率、凝结时间、抗压强度的影响差异较小；一次或二次添加对砂浆性能影响差异较小。

（2）在砂浆配合比和FDN-3掺量均相同情况下，与同掺法相比，采取后掺法技术可明显增大砂浆的即时稠度、增大砂浆泌水率、延长砂浆凝结时间、提高砂浆抗压强度。

（3）为达到进一步增大砂浆即时稠度且对砂浆其它性能无不利影响的要求，提高掺量与仅改变掺入方法（滞水法）相比，推荐改变萘系减水剂掺入方法的方案，且符合技术经济原则。

［1］徐清.掺高效减水剂混凝土坍落度损失的控制［J］.新型建筑材料，2000（8）：16-18.

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Influence of naphthalene superplasticizer adding way on mortar property

GONG Ying1，2，XIONG Huanhuai1，2，DAI Guoqiang1，2，HU Zhaobo3，DING Jingjing1
（1.Jiangxi Province Water Conservancy Science Research Institute，Nanchang 330029，Jiangxi，China；
2.Jiangxi Province Hydraulic Safety Engineering Technology Research Center，Nanchang 330029，Jiangxi，China；
3.Hohai University，Port of Coastal and Offshore Engineering Institute，Nanjing 210098，Jiangsu，China）

Although Naphthalene superplasticizer added behind water can work more effectively，the influence of different lag time or adding times act on mortar property is not clear.The problem restricts the technical development of naphthalene superplasticizer added behind water.Influence of naphthalene superplasticizer with different lag time or adding times on mortar property was discussed.Based on it，differential influence of naphthalene superplasticizer on mortar performance by changing its dosage and adding-way was studied.An applied technology of naphthalene superplasticizer was given，which would be an example for naphthalene superplasticizer used in hydraulic mortar.

naphthalene superplasticizer，method of adding after water，method of adding with water，mortar

TU528.042.2

A

1001-702X（2015）10-0008-03

江西省水利厅科技项目（KT201414）

2015-06-23；

2015-07-27

龚英，女，1984年生，江西临川人，工程师，主要从事水工新材料应用研究。