保坍剂保坍性能的评价方法研究

李殿权

（重庆建研科之杰新材料有限公司，重庆 402760）

混凝土是我国使用量最大的建筑材料，但现阶段混凝土用原材料的品质参差不齐，不管是普通的工程项目还是高速、高铁等单体项目中，混凝土经时损失大，泵送施工性能差等问题比较常见，而聚羧酸保坍剂具有降低混凝土经时损失、提高混凝土工作性能的特点[1-2]，因此在各大混凝土工程中均在使用聚羧酸保坍剂，但市场中保坍剂的保坍性能千差万别，如何针对不同的混凝土正确选择保坍剂是一个非常棘手的技术问题，只有通过不断的技术积累，正确认识并评价不同保坍剂的保坍性能后才能指导我们选择合适的保坍剂，提高混凝土的质量。

为了客观评价保坍剂的保坍性能，本文选择 6 种具有不同性能的聚羧酸保坍剂进行对比分析，这些保坍剂在减水率、缓释能力（持续释放时间为 1h、2h、3h）上有一定差异，几乎涵盖了目前市场上保坍剂的种类。同时细骨料作为影响保坍剂经时损失的关键材料，其 MB 值和含粉量是至关重要的因素，本文重点选择在MB 值和含粉量上有明显差异的 6 种细骨料，考察这些因素对不同保坍剂经时损失的影响，通过水泥净浆、砂浆和混凝土流动性，找出三者之间的对应关系，以指导对保坍剂保坍性能的评价。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

（1）保坍剂：6 种保坍剂的匀质性指标见表 1。

表 1 保坍剂匀质性指标

（2）胶凝材料

水泥：冀东 P·O42.5R，技术指标如表 2 所示；粉煤灰：需水比 107%。

表 2 水泥技术指标

（3）粗骨料：粒径为 5～10mm 的小碎石以及粒径为 10～20mm 的大碎石。

（4）细骨料：均为碎石破碎的机制砂，细度模数、MB 值和含粉量如表 3 所示。

表 3 细骨料技术指标

1.2 水泥净浆流动度

水泥净浆流动度按照 GB/T 8077—2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行测试，水泥用量 300g，用水量 87g，保坍剂用量根据净浆流动度调整。

1.3 混凝土拌合物性能测试

试验用配合比按照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》进行设计，设计的配合比应使混凝土具有良好的和易性。根据细骨料不同，混凝土配合比如表4 所示，编号 A 和 B 的细骨料使用配合比 Ⅰ、编号 C的细骨料使用配合比Ⅱ、编号 D、E、F 的细骨料使用配合比 Ⅲ。混凝土拌合物性能测试按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》的要求进行。

表 4 混凝土配合比

1.4 砂浆流动度测试

试验用砂浆配合比应参照混凝土配合比，去掉石子，用水量降低 10～20kg/m3，砂浆初始扩展度宜控制在 200～250mm 之间。

测试砂浆流动性时，采用符合 JC/T 681—2005《行星式水泥胶砂搅拌机》要求的胶砂搅拌机，试验环境温度为 (20±3)℃。将水泥、粉煤灰、砂一次投入搅拌机，干拌均匀，再加入掺有外加剂的拌合水一起搅拌90s。

出料后，用小勺将搅拌锅内的砂浆搅拌均匀，再进行砂浆的初始流动度测试。

测试完初始扩展度后，应将搅拌的砂浆留下足够一次砂浆流动度的试验数量，并装入用湿布擦过的试样筒内，容器加盖，静置至规定时间内（从加水搅拌时开始计算），然后用小勺将翻拌至均匀后，再按照砂浆流动度测试方法测定。

2 结果与讨论

2.1 保坍剂净浆流动度性能分析

保坍剂具有缓释功能，在水泥浆体的碱性环境中不断水解，持续释放吸附基团以维持其分散功能[3]，因此保坍剂的净浆流动度表现为在一定时间内，随着时间的推移，净浆流动度不断增加的趋势。1#～6# 保坍剂样品在不同掺量、不同时间段的净浆流动度如表 5 所示。

从表 5 可以看出，除了 5# 号保坍剂外，其余保坍剂在 1.1～2.6g 的掺量范围内均没有初始净浆流动性；6# 保坍剂样品在该掺量范围内的任意时间段内均没有净浆流动性；5# 保坍剂在低掺量（1.1～1.4g）下表现出较好的缓释功能，随着时间的推移，其净浆流动度先增加后降低，在 2～3h 时净浆流动度达到最大值，而当掺量大于 1.4g 时，3h 后均出现明显的泌水抓底现象，说明此时已经过掺。1#～4# 保坍剂样品，在 1.1～2.6g的掺量范围内，不管哪个时间段均没有出现泌水抓底现象。1# 保坍剂样品的掺量在 1.1～1.7g 时几乎没有净浆流动性，当掺量增加到 2.0g 时，其 3h 净浆流动度达到 186mm，继续增加掺量时，同样表现出净浆流动性随时间先增加后降低的现象，且在 3h 后达到最大的净浆流动度；2# 保坍剂样品的掺量达到 1.4g 及以上时表现出较好的缓释性能，净浆在静置 2h 后就表现出较好的流动性，但是当掺量增加到 2.0g 后，继续增加掺量并不会显著提高净浆在各个时间段的流动度；4# 保坍剂样品表现出和 2# 保坍剂样品相近的缓释性能，但其5h 的净浆流动度明显大于 2# 保坍剂样品；3# 保坍剂样品的掺量达到 1.7g 时，其 2h 净浆流动度达到 175mm，3h 净浆流动度达到最大值 192mm，其后便逐渐降低，继续增加掺量时，其净浆流动度在各个时间段均有所增加。1#～4# 保坍剂样品中，当掺量提高到 2.6g 时，1#和 4# 保坍剂样品的 5h 净浆流动度均为 206mm，明显大于 2# 和 3# 保坍剂样品的 165mm。

2.2 保坍剂混凝土工作性能分析

表 5 不同保坍剂的净浆流动度 mm

通过测试新拌混凝土的初始工作性能及不同时间段的经时损失判断保坍剂的保坍性能，1#～6# 保坍剂样品的混凝土工作性能如表 6 所示。从表中可以看出，无论使用何种机制砂，6# 保坍剂样品的经时损失均比较大。使用 A 机制砂时，1#～5# 保坍剂样品在各个时间段的混凝土工作性能比较相近；使用含粉量或 MB 值相对较高的机制砂（B～F）时，1# 保坍剂样品均表现出最小的混凝土经时损失，说明在各个样品中 1# 样品的保坍性能最佳。从混凝土经时损失数据看，2# 保坍剂样品保坍性能次于 1# 样，其后依次为 4#、5# 和 3# 保坍剂样品。对比保坍剂净浆流动度和混凝土工作性能，1# 保坍剂样品在掺量足够的前提下，其净浆流动度的保持能力较强，这与其混凝土经时损失表现一致，但混凝土试验时同种砂各保坍剂样品的用量一致，同时 4#样品并没有像净浆流动度一样，在混凝土中表现出和1# 样品相同的经时损失，同时 2#、3# 样的净浆流动度相近，但 2# 样的混凝土经时损失却明显偏小，也说明使用净浆流动度来判断保坍剂的保坍性能是不客观的，因为保坍剂最终应用于混凝土，混凝土其他原材料，例如细骨料，对保坍剂保坍性能的影响是无法忽略的。

2.3 保坍剂砂浆流动度性能分析

砂浆流动度相比于水泥净浆流动度多了细骨料，而相比于混凝土又少量粗骨料，因此砂浆流动度在判断保坍剂保坍性能时有着承上启下的作用，特别是砂浆中包含胶凝材料、细骨料等对外加剂吸附最大的原材料，对判断保坍性能有较大的借鉴意义。表 7 所示为不同机制砂下 6 种保坍剂的砂浆流动度数据。

从表 7 中可以看出， 在不同机制砂中，6# 保坍剂样品拌制的砂浆在 2h 后均没有流动性，表现出最大的经时损失，说明其保坍性能最差；使用除 A 外的其他机制砂时，1# 和 2# 保坍剂样品拌制的砂浆在 4h 时均有一定的流动性，特别是 1# 样品的 4h 砂浆流动度均在200mm 左右，说明 1# 样品的保坍性能最佳，2# 样品次之；其余样品的经时损失也表现出和混凝土相同的规律，说明砂浆流动度与混凝土流动度具有明显的正相关性；从砂浆初始流动看，5# 样品的砂浆初始流动度最大，这可能与该种保坍剂具有较高的减水率有关，因为其对应的混凝土初始扩展度也最大，同时其净浆流动度在低掺量下也能获得较大的流动性，该样品不管是在净浆、砂浆还是混凝土中均表现出较大的初始流动度，但在砂浆和混凝土中并没有表现出经时损失小的特性，一方面说明水泥净浆无法客观全面地反映保坍剂的缓释性能，另一方面说明细骨料严重影响保坍剂的保坍性能，因此砂浆流动度与混凝土工作性能之间才有很强的正相关性。

3 结论

（1）各保坍剂样品的净浆流动度及其经时损失差异较大，其中 5# 保坍剂样品在水泥净浆、砂浆和混凝土中均具有较大的初始流动度，说明该样品具有最高的减水率。

表 6 不同保坍剂的混凝土工作性能

表 7 不同保坍剂的砂浆流动度

（2）各保坍剂样品的砂浆数据与混凝土数据之间有相同的规律，1# 保坍剂样品在砂浆和混凝土中均表现出最小的经时损失，其保坍性能最佳。

（3）砂浆流动度与混凝土工作性能之间有较强的正相关性，砂浆流动度及其经时损失能够反映混凝土的工作性能，该方法评价保坍剂的保坍性能比较客观，对工程应用中选择适合的保坍剂有一定的指导作用。