高效减水剂对水泥基材料收缩开裂的影响分析

周娜　韩文辉

摘要：社会的进步、经济的发展，推动着我国城市化建设进程不断加快，这样的背景下，建筑行业也得到了迅速发展。科学技术的发展，推动着建筑施工技术的改进与完善，为促进建筑建设质量的提高奠定了良好的基础。但除了施工技术之外，建筑建设质量还受到诸多其他因素的影响。如水泥基材料质量的优劣，便在很大程度上影响着建筑物的整体建设效率与效果。随着近代材料科学的发展，使得水泥基材料的质量稳定性、安全性、耐久性受到了建筑领域越来越多的重视。文章主要探讨了高效减水剂对水泥基材料收缩开裂的影响，以供参考借鉴。

关键词：高效减水剂；水泥基材料；收缩开裂

当今时代背景下，人们的生活水平得到了明显的提高，必须提高建筑建设质量，创造出符合人们实际需求的、高质量的建筑物，才能使建筑行业能够适应社会发展要求，得到更好的生存与发展。高效减水剂对水泥基材料收缩开裂的影响的研究，重点在于对高效减水剂对砂浆干燥收缩、砂浆自收缩的影响进行分析，但其前提是混凝土水灰比、砂浆水灰比一致。[1]下文中，笔者以混凝土收缩、混凝土开裂作为入手点，来探讨高效减水剂对水泥基材料收缩开裂的影响。

1 水泥基材料收缩开裂

混凝土收缩、混凝土开裂是水泥基材料收缩开裂的主要原因与具体体现。通常来说，混凝土裂缝比较常见的形式主要有水泥石裂缝、粘着裂缝。根据裂缝产生原因的不同，还可以将混凝土裂缝分为荷载裂缝形式以及次荷载裂缝形式，这两种裂缝形式与直接应力、次应力密切相关。非荷载裂缝出现的原因主要是混凝土的体积出现了变化。[2]自由收缩条件下，混凝土一般不会发生开裂问题，但是，通过分析建筑的实际施工设计情况发现，混凝土多数情况下为约束状态，在这样的状态下，其产生的拉应力有很大的几率会超过其自身抗拉强度，导致裂缝现象的出现。水泥基材料混凝土出现收缩变形，导致形变裂缝出现之后，便会诱发混凝土结构裂缝的出现，影响水泥基材料的质量，若将使用在建筑工程的实际建设过程中，便会给建筑工程的施工及使用埋下诸多安全隐患。加强对水泥基材料收缩开裂问题的研究，对实现建筑行业的持续发展，有着十分重要的意义。

2 高效减水剂对水泥基材料收缩开裂的影响实验

2.1 材料

按照GBT500822009中的内容，针对高效减水剂对混凝土收缩开裂及性能、聚羧酸减水剂对混凝土收缩开裂及性能这两个课题进行研究的时候，可以采取平板刀口约束方法。[3]本研究实验中所使用的材料包括：①高效减水剂。聚羧酸系高效减水剂，固含量20%，參量占水泥总用量的0.5%～1.5%；脂肪族类高效减水剂，固含量40%，参量占水泥总用量的1%～2%；粉状萘系高效减水剂，参量占水泥总用量的0.5%～15%。②硅酸盐水泥。其物理力学性能如下：比表面积382m2/kg，初凝156min、终凝231min、3d抗折强度4.7MPa、28d抗折强度8.6MPa、3d抗压强度27.2MPa、28d抗压强度532MPa。③河沙，细度模数3.0，泥块含量0.8%，含泥量22%。④粗集料石灰石碎石，粒径5mm～20mm，泥块含量024%，含泥量0.06%。

2.2 方法

使用平板刀口约束方法，对水泥基材料裂缝进行评估后，应根据相关规范要求，将制备完成的混凝土浇筑到模具中，并给予振捣处理。[4]这个过程中，需要预防骨料外露问题，还要确保混凝土表面具有理想的平实度，以避免误差的出现，确保实验结果的准确度。试件成型30min之后，应对风扇位置进行调节，并要对风速进行适当的调节，具体的调节区域是试件表面中心位置的正上方100mm处，该位置的风速为8m/s。[5]试件存储时，应严格控制温湿度，温度为18℃～20℃，湿度为55～65%。对风速、风扇位置进行调节的时候，需要对试件开裂情况进行检查，24h后，再次观察试件上的裂缝数量、长度、宽度。若是刀口中有多种裂缝，则需要将其折合为一条裂缝，使用专用裂缝测宽设备来对其进行准确的测量。试验指标包括开裂裂缝数量、平均开裂面积以及单位面积内的总开裂面积。

使用水泥砂浆收缩测量方法的时候，试验过程中，应注重骨料种类变化而带来的收缩率波动现象。就目前来说，对水泥基材料砂浆收缩进行试验研究的时候，需要使用ISO标准砂所配制的砂浆，砂浆胶凝材料450g，其水灰比与混凝土水灰比之间的比例为1：3。与此同时，应确保配比相同的自收缩试样、干缩试样可以同时成型。三联试模成型试样的尺寸为40mm×40mm×160mm。将铜侧头安装在收缩试件模器的两端位置。砂浆入模后，捣实、抹平混凝土表面，并覆盖湿布或塑料薄膜，以预防水分散失。水泥基材料龄期为≤12h的时候，每隔3h就要测读一次数据；水泥基材料龄期在12h～72h之间的时候，每隔12h测读一次数据；水泥基龄期在72h～168h之间的时候，每隔24h测读一次数据。7d为收缩测试的终龄期，7d后，干燥试样，并进行脱模处理，然后将其放到水中养护2d，水温20℃左右为宜。养护完成后，存储水泥基的时候，应严格控制环境温湿度，温度为17℃～23℃，湿度为46%～54%。

3 高效减水剂对水泥基材料收缩开裂的影响实验结果分析

3.1 对收缩性能的影响

测定高效减水剂对收缩性能的影响，其实验原理为，分析根据水泥砂浆的收缩情况，对混凝土的收缩情况进行分析。[6]本研究实验结果发现：水泥砂浆配合比、高效减水剂掺量相同的情况下，高效减水剂的类型不同，则胶砂流动度也有所差异。具体数据如下：水泥450g、水189g、ISO砂1350g、高效减水剂掺量1.2%的情况下，使用聚羧酸系高效减水剂，胶砂流动度为220mm，使用脂肪族类高效减水剂，胶砂流动度为240mm，使用粉状萘系高效减水剂，胶砂流动度为235mm。由此可以看出，与脂肪族类高效减水剂、粉状萘系高效减水剂相比，聚羧酸系高效减水剂具有抑制砂浆干燥收缩、自收缩的效果。

3.2 对开裂性能的影响

水泥砂浆收缩检测实验、水泥基混凝土抗裂性能实验过程中，必须确保混凝土混合比相同。同时应用不同类型高效减水剂，分析各种类型的高效减水剂对混凝土抗裂性能的影响。本研究实验结果发现：水泥砂浆配合比相同的情况下，不同类型的高效减水剂，坍落度、7d强度、28d强度、混凝土配合比、最大裂缝宽度等，均有所差异。具体数据如下：水泥457kg、水192kg、砂718kg、石子1033kg的情况下，聚羧酸系高效减水剂掺量为1.2%，其坍落度为210mm、7d强度为30.4MPa、28d强度为48.6MPa、最大裂缝宽度为0.25mm；脂肪族类高效减水剂掺量为1.2%，其坍落度为180mm、7d强度为29.9MPa、28d强度为45.7MPa、最大裂缝宽度为0.53mm；粉状萘系高效减水剂掺量为1.8%，其坍落度为190mm、7d强度为29.3MPa、28d强度为47.9MPa、最大裂缝宽度为0.38mm。

通过分析这些数据可以发现，高效减水剂的类型不同，其对水泥基材料开裂性能的影响，主要集中在单位面积内总开裂面积、最大裂缝宽度等方面尚。将不同类型高效减水剂对最大裂缝宽度的影响为例，应用聚羧酸系高效减水剂、脂肪族类高效减水剂之后，其混凝土单位面积总开裂面积具有相似性。而与聚羧酸系高效减水剂、脂肪族类高效减水剂相比，应用粉状萘系高效减水剂，其混凝土单位面积总开裂面积明显较高。全面分析其影响因素发现，应用聚羧酸系高效减水剂，可以降低混凝土开裂的可能性。所以说，使用聚羧酸系高效减水剂，可以在24h内有效控制混凝土的最大裂缝宽度。

本研究实验还发现，水灰比相同的条件下，水泥颗粒分散度、聚羧酸系高效减水剂掺量之间呈正相关。聚羧酸系高效减水剂掺量增加，可以提高水泥颗粒分散度。增加体积流动度游离水含量，可以实现自由水蒸发速率的提高，从而使混凝土的开裂现象加剧。与此同时，坍落度相同的的条件下，高效减水剂掺量、混凝土24h最大裂缝宽度、单位面积总开裂面积呈负相关。

4 结语

综上，高效减水剂对水泥基材料收缩开裂产生着明显的影响。与脂肪族类高效减水剂、粉状萘系高效减水劑相比，聚羧酸系高效减水剂不会加剧混凝土的开裂，可在实践过程中推广使用。

参考文献：

[1]何燕，张雄，王义廷，洪万领，顾明东.碱金属盐对萘系减水剂吸附分散性能的影响[J].建筑材料学报，2016，19（02）：347351.

[2]温金保，唐修生，刘兴荣，祝烨然，蔡明，马进南，黄国泓.聚羧酸系减水剂与减缩剂对水泥基材料收缩性能的协同效应[J].新型建筑材料，2015，42（01）：3033.

[3]马一平，游璐，薛林，王翰青，杨晓杰.水泥砂浆塑性收缩开裂多元本构方程的研究[J].粉煤灰综合利用，2017（05）：38.

[4]李申桐，杨勇，舒鑫，刘金芝，亓帅，冉千平.星梳形聚羧酸减水剂的合成及其对水泥基材料表观粘度的影响[J].新型建筑材料，2017，44（07）：15+23.

[5]朱靖塞，许金余，白二雷，高原，罗鑫.不同减水剂对纳米CaCO_3分散性及水泥基复合材料力学性能的影响[J].混凝土，2015（08）：7173.

[6]邱志强.聚羧酸高性能减水剂在水泥和辅助性胶凝材料表面的吸附特性探析[J].福建建材，2016（07）：2728+57.

作者简介：周娜（1983），女，山东济南章丘人，讲师，研究生，研究方向：材料加工工程；韩文辉（1987），男，山东济南章丘人，专科，工程师，研究方向：环境艺术设计。