木质素磺酸钙减水剂对混凝土强度的影响

王庆彦 王建林 马艺斌

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

木质素磺酸钙减水剂是阴离子型高分子表面活性剂，能使界面上的分子性质和相间分子相互作用特性发生较大变化，掺入水泥浆中，离解成大分子阴离子和金属阳离子Ca2+，呈现较强的表面活性的大分子阴离子吸附在水泥粒子的表面上，使水泥粒子带负电荷，由于相同电荷相互排斥使水泥粒子分散。具有亲水性，吸附层在水泥粒子周围的溶剂化的膜也能阻碍水泥凝聚，游离水增多，使水泥浆的流动性提高。其能降低气液表面张力，有一定的引气性，微气泡的滚动和浮托能改善水泥浆和易性。除了含有糖之外，本身的分子中含有缓凝基团羟基和醚键，有缓凝作用。

1 混凝土实验

1.1 实验原理

在实验中依照实验原理设置两组实验。一组为未加入木质素磺酸钙减水剂的混凝土试压块作为对照实验的对照物，另一组为加入了木质素磺酸钙减水剂的混凝土试压块。变量为木质素磺酸钙减水剂的使用量。同时也使用了其他三种高效减水剂作为对木质素磺酸钙减水剂作为对比，分别是聚羧酸高效减水剂、萘磺酸盐减水剂、粉末聚羧酸酯。

1.2 实验设计

设计空白对照试压块36 块，规格100m×100mm。加入减水剂有：木质磺酸素减水、密胺系减水剂（1.0%）、萘磺酸盐减水剂（1.5%）、粉末聚羧酸酯（2.3%）四种减水剂，分别制作了不同减水剂种类，不同减水剂掺加量的试压块，规格100m×100mm。包括空白对照所需的36块试压块共计制作了81块试压块。

所用粗石为机械碎石，且最大直径为20mm。空白实验所需混凝土的配合比，水：灰：砂：石=175:348:425:1120。

根据所得出的配合比制作40L的C30混凝土，得出坍落度为9cm。共计6 组36 块试压块，规格100m×100mm，水泥为祁连山牌P.O42.5，碎石最大直径为20mm。最后将36块试压块置于实验室混凝土养护室进行养护。

对养护了7d的试压块取出，在TYE-2000B压力试验机中进了抗压强度的测试，得出如图1所示的强度分布。

图1 空白试压块强度分布

由图1可知，已经养护了7d的34个（2个试压块按照实验原则要求已经去除）试压块的抗压强度分布相对均匀，且其平均值为257.02KN，即25.702MPa。空白试压块抗压强度均符合C30混凝土7d抗压强度要求。

1.3 掺加木质素磺酸钙减水剂试压块

设计三组共计27个试压块。分别是，一组掺入有0.1%木质素磺酸钙减水剂的9个试压块，一组是掺入有0.2%木质素磺酸钙减水剂的9个试压块，一组掺入有三种减水剂，聚羧酸减水剂掺入1.0%、某高效减水剂掺入1.5%、某高效减水剂掺入2.3%，各三块，作为对木质素磺酸钙减水剂试压块的对照组。脱模完成后以及养护了3d后对掺加有减水剂的试压块在TYE-2000B压力试验机上进行了抗压强度测试，其结果如下列图表。

由图2和图3可知，掺加了0.1%的木质磺酸钙减水剂在3d的抗压强度可以与没有加入减水剂的7d试压块强度相当，掺加了0.2%的木质素磺酸钙减水剂3d的试压块抗压强度仅仅比加入0.1%的低了2.58%。在混凝土早期强度方面同样对混凝土试压体具有早强影响。

对加入了0.5%、1%、2%木质素磺酸钙减水剂的3d试压体在TYE-2000B压力测试机上进行了抗压强度测试具体抗压强度值见表3。

表1 木质素磺酸钙减水剂掺加量为0.1%（单位：KN）

图2 掺加0.1%木质素磺酸钙减水剂抗压强度分布

表2 木质素磺酸钙减水剂掺量为0.2%（单位：KN）

图3 掺加0.2%木质素磺酸钙减水剂抗压强度分布

表3 抗压强度测试具体抗压强度值（单位：KN）

在掺加了木质素磺酸钙减水剂有0.5%～2%的不同试压体中数值较为稳定，3种掺加量的9个试压体，其掺加了1%木质素磺酸钙减水剂的抗压强度最高，均值为262.8KN，即26.28MPa。

与加入木质素磺酸钙减水剂做对照的其他三种高效减水剂对此次抗压强度影响较大，主要是某高效减水剂对3d试压体的早期强度影响最大，其中掺加某高效减水剂的试压体的抗压强度值高达334.4KN，即33.44MPa，是同规格同期同配合比掺入木质素磺酸钙减水剂试压块最高值的118.5%。但未知后期强度是否有下降及其他性能是否有提高或能否一直保持不变。

实验中统计的出其抗压强度为26.2MPa，比空白试压体7d，25.702MPa高出0.498MPa。而高出的0.498MPa为3d的抗压强度，但就抗压强度，加入减水剂的试压体的确对未加入减水剂的试压体要高很多，整体加入减水剂的7d抗压强度高于空白试压体44.2MPa。

图4 全部81个试压体抗压强度分布

2 结果分析

木质素磺酸钙减水剂对混凝土强度的影响存在，特别是对其早期强度影响较大，由实验可知掺加有木质素磺酸钙减水剂的3d抗压强度是不加减水剂空白混凝土试压体抗压强度的118.5%。在同配合比同期同规格试压体抗压强度分布中，是不加减水剂空白试压体抗压强度的144.2%。

在混凝土减水剂中，本实验所用的其他三种高效减水剂的减水效率远高于木质素磺酸钙减水剂，同时对混凝土强度的影响也大于木质素磺酸钙减水剂，掺加有三种高效减水剂的混凝土试压体的抗压强度是掺加木质素磺酸钙减水剂试压体的119.3%，是空白试压体抗压强度的129.9%。

3 结语

在实际生产中，木质素磺酸钙减水剂也存在着许多问题。在混凝土生产中加入减水剂的量过大，导致混凝土自身产生缺陷。常规情况下掺加过量不大于2倍时会使得混凝土凝结时间延长，影响工程进度，且混凝土的引气量增加，内部产生过量气泡，导致混凝土内部结构疏密度过小，强度下降，严重时甚至会引起工程事故[1]，我国应加强减水剂的研发及推广应用工作，更好地应用于工程质量的提高。