减水剂掺量对混凝土性能的影响探究.pdf

52：2023年5月江西建材试验与研究减水剂掺量对混凝土性能的影响探究唐振清福建省惠信检测技术有限公司，福建惠安362100摘要：除减水剂掺量外，文中试验保持混凝土其他原材料配合比不变，分析了不同掺量减水剂对混凝土和易性、泌水率、凝结时间和抗压强度等性能的影响。试验结果表明，减水剂应用需根据原材料实际情况和混凝土设计要求找到最佳掺量和合理使用范围，可为改善混凝土性能和质量控制提供借鉴。关键词：减水剂；掺量；抗压强度；影响中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 5-0 0 52-0 4Research on the Influence of Water Reducing Agent Content onConcrete PerformanceTang ZhenqingFujian Huixin Testing Technology Co.Ltd.,Huian,Fujian 362100Abstract:In addition to the amount of water reducing agent added,the experiment in this article maintains the mix proportion of other rawmaterials of concrete unchanged,and analyzes the effects of different amounts of water reducing agents on the workability,bleeding rate,setting time,and compressive strength of concrete.The experimental results indicate that the application of water reducing agents needs tofind the optimal dosage and reasonable range of use based on the actual situation of raw materials and concrete design requirements,whichcan provide reference for improving concrete performance and quality control.Key words:Water reducing agent;Dosage;Compressive strength;Influence0引言各种混凝土减水剂的应用改善了新拌和硬化混凝土的性能，促进了混凝土新技术的发展和工业副产品在胶凝材料系统中的更多应用，有助于节约资源和保护环境，减水剂已经逐渐成为优质混凝土必不可少的材料1。减水剂又称分散剂或塑化剂，是预拌混凝土行业常用的外加剂，能在改善新拌混凝土和易性的情况下减少单方混凝土的用水量，提高混凝土的强度和耐久性2 。1试验原料1.1水泥福建省永安万年水泥有限公司生产的PO42.5R水泥，检测数据见表1。表1水泥检测结果细度比表面积标准稠度初凝时间终凝时间CI含量烧失量氧化镁三氧化硫28d抗折28d抗压安定性1%/(m:kg*)1%/min/min1%1%1%1%/MPa/MPa2.032326.2合格1542030.0083.142.481.898.550.21.2碎石永春县产5 2 0 mm碎石，检测数据见表2、表3。表2碎石检测数据表观密度堆积密度紧密密度压碎指吸水率含泥量泥块针片状颗氧化镁三氧化硫28d抗折28d抗压I(kgm3)/(kg m3)/(kg m)标值/%1%1%含量/%粒含量/%1%1%/MPa/MPa26501480158061.20.40.142.481.898.550.2表3碎石颗粒级配数据方孔筛筛孔边长尺寸/mm项目31.526.519.016.09.54.752.36标准级配累计筛余/%0010/40809010095100实测累计筛余/%05257495100作者简介：唐振清（19 8 6-），男，福建泉州人，本科，工程师，主要研究方向为工程检测。53表6减水剂匀质性指标检测数据2023年5月试验与研究江西建材1.3机制砂采用仙游县盖尾镇生产的机制砂，检测数据见表4和表表4机制砂检测数据表观密度堆积密度紧密密度含泥量泥块吸水率三氧化硫28d抗折28d抗压细度模数区属CI含量/%/(kgm3)/(kgm3)/(kg m3)1%含量/%1%1%/MPa/MPa2630152016401.20.20.22.7I区0.0051.898.550.2表5机制砂筛分析数据方孔筛筛孔边长尺寸/mm项目9.54.752.361.180.600.300.15II区标准级配累计筛余/%001002510504170709290100实测累计筛余/%039296480951.4减水剂科之杰新材料集团有限公司产Point-400S高效减水剂（缓凝型），检测数据见表6、表7。CI含量/%总碱量1%Na2SO4含量/%含固量/%密度/(kgm3)pH值0.0500.48.501.0166.0表7减水剂物理指标检测数据凝结时间之差（初抗压强度比/%减水率1%含气量/%泌水率比/%收缩率比/%凝）/min7d28d193.111+1751401351082试验方法2.1配合比设定的13 个配合比方案见表8。方案控制水泥、砂、石和水的用量不变，配合比方案A（基准）的落度达到（8 0 10）mm时，开始试验。表8试验配合比汇总表配合比方案编号减水剂掺量/%减水剂掺量/（kg?m）水泥/（kgm)机制砂/(kgm)碎石/(kgm3)A0.00.003307301100B0.10.333307301100C0.20.663307301100D0.30.993307301100E0.41.323307301100F0.61.983307301100G0.82.643307301100H1.03.30330730110011.23.9633073011001.44.623307301100K1.65.283307301100L1.85.943307301100M2.06.603307301100为避免试验数据的偶然性，保证数据准确、可靠，每一配合比方案各进行3 次试验，分不同日期进行，且每次一个系列13盘（编号从AM即为一个系列），按标准试验方法取3 次试验的平均值。2.2试验依据为确保试验结果的准确性及可重现性，试验用配合比依据GB/T8076一2 0 0 8 混凝土外加剂确定。所用原材料在试验前均进行匀质性处理，保证了材料的充足和品质的一致。和易性、泌水试验和凝结时间试验按GB/T500802002普通混凝土拌合物性能试验方法标准方法测试，抗压强度试验按GB/T50081一2 0 0 2 普通混凝土力学性能试验方法标准方法测试。3试验结果与分析3.1掺量与和易性的关系542023年5月试验与研究江西建材表9拌和物性能试验数据配合比方案落扩展度落度/mm黏聚性保水性流动性泌水率/%初凝时间/h终凝时间/h编号/mmA80200良好良好差5.36.088.50B95200良好良好差5.46.178.65C100200良好良好差5.66.258.79D105200良好良好5.86.389.00E115210良好良好差6.26.799.42F125220良好良好一般7.27.129.88G140260良好良好一般7.97.4510.52H180315良好良好一般8.87.9611.121195345良好良好一般14.68.3211.96J200400好良好良好15.48.9612.56K210485好好良好16.610.1212.95L175490一般差良好19.810.8814.22M145495差差好24.611.9516.12表9 表明，在保持混凝土配比中水泥、砂、石和用水量不变的情况下，随着减水剂掺量的增加，混凝土内部自由水增多，混凝土拌和物的状态得到改善。减水剂掺量不大于1.6%时，落度和落扩展度随掺量的增加呈现增加的趋势，减水剂掺量每增加0.1%0.2%，混凝土落度增加5 15mm；减水剂掺量在1.4%1.6%时，混凝土状态最佳；掺量超过1.6%后，混凝土拌和物出现离析和石子堆积现象。这说明，减水剂应用应根据原材料实际情况和混凝土设计要求，找到最佳掺量和合理使用范围3 。应用减水剂对混凝土状态进行调整，应根据实际情况计算合理用量，例如，把混凝土落度从140 mm调整到18 0 mm，可以增加减水剂0.2%左右。3.2掺量与泌水率的关系表9 显示，在保持混凝土配比中用水量不变的情况下，随着减水剂掺量的增加，因减水作用释放出来的混凝土内部自由水增多，泌水率呈现逐渐增大的趋势。掺量超过1.6%后，泌水率急剧增加，出现离析现象，混凝土状态越来越差。自由水越多，水与水泥分离时间越长，混凝土越易泌水。所以，在保证混凝土性能的情况下，应尽量降低水胶比，以减少单位用水量4。3.3掺量与凝结时间的关系由表9 可知，在保持混凝土配比用水量不变的情况下，凝结时间随减水剂掺量的增加呈现递增的趋势，初凝和终凝的时间差介于2.42 3.3 3 h。减水剂掺量在0.1%0.6%时，凝结时间增加趋势不明显；掺量大于0.6%时，呈现较为明显的上升趋势，说明减水剂的表面活性作用只有掺量达到一定程度时才能充分发挥出来。掺量超过1.6%时，自由水和缓凝成分均大量增加，混凝土出现离析现象，包裹性差，同时出现凝结时间过长的现象。使用减水剂时，应根据温湿度、风力风向和原材料的情况，合理掺人缓凝成分，避免出现混凝土超凝现象，影响混凝土质量和施工工期53.4掺量与抗压强度的关系表10混凝土抗压强度试验数据与方案A的抗压强度之比1%与方案A抗压强度比差值/%方案编号3d7d28d3d7d28dA100.00100.00100.000.000.000.00B89.6684.5684.10-10.34-15.44-15.90C97.13.91.1291.28-2.87-8.88-8.72D100.1297.6891.030.12-2.32-8.97E106.32105.4195.906.325.41-4.10F101.52110.04101.031.5210.041.03G100.00107.7295.130.007.72-4.87H99.43101.1693.08-0.571.16-6.921101.44107.3491.541.447.34-8.46J102.32107.7293.692.327.72-6.31K102.88111.2098.722.8811.2-1.28L104.02101.5484.874.021.54-15.13M112.1297.3080.0012.12-2.70-20.00注：表中正值代表强度上升，负值代表强度下降。据表10 可知，减水剂掺量为0.6%和1.6%时，抗压强度数据与基准混凝土最接近，说明在不同落度状态下，根据混凝土抗压强度要求，减水剂都存在最佳掺量选择的问题。减水剂掺量在0.1%0.6%时，混凝土抗压强度呈现逐渐增大的趋势；减水剂掺量在0.6%1.2%时，混凝土抗压强度呈现递减趋势；减水剂掺量在1.2%1.6%时，混凝土抗压强度又呈现逐渐增大的趋势；掺量超过1.6%后，混凝土抗压强度又呈现递减趋势6 4结论本文结合本地区混凝土原材料的质量特性和试验成果，将减水剂的应用要点总结如下。（1）减水剂应用应根据原材料实际情况和混凝土设计要求，找到最佳掺量和合理使用范围。（下转第57 页）57上接第54页）2023年5月江西建材试验与研究土水化早期，物理反应占据主导，粉煤灰一般作为惰性材料，其掺人量增加未能导致水化热出现较明显的差值；随着水化的进一步深人且反应充分，当粉煤灰掺人量增加，混凝土水化热会出现较明显的下降而后逐渐趋于不明显，当粉煤灰掺人量进一步增加，混凝土水化热没有出现进一步下降的趋势。（3）当粉煤灰掺量增加，混凝土水化热出现明显下降趋势，温度降低使得分子之间相互反应变得缓慢，反应速率降低。因此，替换水泥的粉煤灰用量增加，可以有效降低混凝土初始温度，进而降低水化热温度，最终减少混凝土出现裂缝的概率。（4）加人粉煤灰的混凝土出现水化热峰后，也会出现降温趋势。对不同时间段的温度值进行测试记录，发现其与基准混凝土同期对比温度更高，并且随着粉煤灰掺量增多，该现象更加明显，这是由于粉煤灰在水泥水化产物Ca（O H）下进行二次水化反应，加人粉煤灰的混凝土水化热总和与基准混凝土的水化热总和相当，这也是应用粉煤灰替代部分水泥，混凝土强度并未降低的主要原因之一。2.3不同掺量粉煤灰对混凝土碳化深度的影响本试验采用快速碳化法，试块尺寸为10 0 mm100mm100mm，标养2 8 d后，进行快速碳化，控制碳化箱参数，使得箱内二氧化碳浓度为（2 0 3）%，温度为（2 0 5），湿度为(705)%。碳化深度的试验方法：标养后的试块通过压力试验机切成两块，切开裂面层尽量保持平整、干净。将切裂面两侧的残留物去除干净，然后将酚酰酒精溶液均匀地喷涂在切裂面两侧，使其出现显色反应，然后测量切裂面的平均碳化深度。基于C40混凝土强度等级的配合比设计，分析不同掺人量粉煤灰对混凝土碳化深度的影响，选取混凝土试块3d、7 d、14d和2 8 d的碳化深度进行研究，试验结果见表4。表4不同掺入量粉煤灰的C40混凝土碳化深度试验结果碳化深度/mm编号粉煤灰掺量/%3d7d14d28dS106.06.06.06.1S2156.97.17.27.5S3307.88.38.48.8S4458.89.89.811.9S5609.012.412.815.7（1）由表4可知，当混凝土中掺人粉煤灰的比例增加，碳化深度也增加。当粉煤灰替换水泥掺量小于30%时，早期碳化（2）减水剂中缓凝成分的引人，要根据原材料实际情况和气候状况确定其掺量。（3）使用减水剂时，宜控制混凝土单方用水量，避免大量泌水现象出现。（4）应用减水剂调整混凝土状态时，要根据试验结果合理选择用量，不宜随意添加。参考文献【1白黎明.浅谈建筑材料对混凝土结构工程质量的影响J.科技资讯.2 0 12（6）：12 6-12 7.2 谭俊华。不同类型高效减水剂对混凝土性能的影响【J.科研与速度加快，中后期无明显继续碳化趋势，碳化深度未进一步加深；当粉煤灰替换水泥掺量大于30%时，早期碳化速度加快，中后期碳化速度并未出现明显下降趋势；当粉煤灰替换水泥掺量达到6 0%时，碳化速度变化较明显，碳化深度是未掺人粉煤灰的一倍多，容易对建筑钢筋产生破坏，不利于保证工程质量5-6（2）混凝土掺人粉煤灰后，粉煤灰中的活性成分会进一步进行水化，与混凝土中的Ca（O H）2 发生反应，形成混凝土外观保护膜水泥凝胶，混凝土的密实性和包浆性均有所改善，抗压强度也得到提高。随着粉煤灰替换水泥的比例增加，混凝土中的碱性物质被进一步消耗，可供电化物质减少，混凝土碳化速度加快，碳化深度变大。3结论（1）大体积混凝土应尽量减少水泥用量，多选择水化热较低的水泥和活性较好的粉煤灰。通过试验可知，粉煤灰替代水泥用量为30%时，混凝土施工性能较好，产生裂缝的概率较低。（2）在保证混凝土强度的前提下，应尽量控制混凝土的内外温度差，连续施工，防止因不连续施工造成大体积混凝土温度差裂缝。（3）大体积混凝土浇筑后，应及时进行现场养护，加盖薄膜及浇水，提高混凝土早强强度，同时起到保湿作用，控制混凝土内外温度差，防止温差裂缝产生，降低后续出现强度离散的可能性。参考文献1 YANG J,HU Y,ZUO Z,et al.Thermal analysis of mass concreteembedded with 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