[摘要] 本文選擇目前市場(chǎng)上3 種較具代表性的聚羧酸外加劑，針對(duì)12 個(gè)不同廠家品種的水泥樣品，進(jìn)行水泥凈漿流動(dòng)度和有關(guān)混凝土性能試驗(yàn)，比較聚羧酸外加劑與不同水泥的相容性；同時(shí)，在水泥不同熟化時(shí)間和不同溫度狀態(tài)條件下，對(duì)摻用聚羧酸外加劑的水泥凈漿和混凝土性能變化進(jìn)行了試驗(yàn)研究。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，聚羧酸外加劑在拌制水泥漿尤其是混凝土的性能表現(xiàn)，受所用水泥品質(zhì)和使用時(shí)水泥的溫度影響。
[關(guān)鍵詞] 水泥凈漿；聚羧酸外加劑；溫度；熟化時(shí)間；流動(dòng)度；相容性；混凝土.
[中圖分類號(hào)] TU528.42 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1002-3550-(2006)04-0034-06
1 前言
近幾年，聚羧酸系減水劑作為第三代新型混凝土高效減水劑，因相對(duì)于萘系高效減水劑具有高減水率、低收縮、高強(qiáng)度、低泌水和坍落度損失小等性能優(yōu)點(diǎn)，其生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展很快。目前，國(guó)內(nèi)從事聚羧酸外加劑研發(fā)、生產(chǎn)、供貨的單位有幾十家，主要產(chǎn)品達(dá)十幾種。北京、上海、天津、廣州等城市的許多預(yù)拌混凝土攪拌站，都已經(jīng)應(yīng)用或正在嘗試使用聚羧酸外加劑配制混凝土。起初，聚羧酸外加劑主要用于配制高強(qiáng)、自密實(shí)、高流態(tài)等特種和高性能混凝土?，F(xiàn)在，隨著聚羧酸外加劑生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)不斷提高，產(chǎn)品逐漸系列化和成本逐漸降低，聚羧酸外加劑同樣可用于配制中低強(qiáng)度的高性能混凝土。國(guó)內(nèi)目前混凝土生產(chǎn)使用的聚羧酸外加劑，還主要以西卡、麥斯特等國(guó)外品牌產(chǎn)品為主；但隨著國(guó)產(chǎn)聚羧酸外加劑產(chǎn)品性能不斷改進(jìn)，其應(yīng)用也越來(lái)越多。隨著聚羧酸外加劑的推廣應(yīng)用，對(duì)其性能特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)也不斷深化，即聚羧酸外加劑同樣也存在與混凝土其它材料（ 尤其水泥）的適應(yīng)性問(wèn)題。了解不同聚羧酸外加劑產(chǎn)品和不同水泥品種的相容性特點(diǎn)，對(duì)正確使用和充分發(fā)揮聚羧酸外加劑的性能有重要意義。
該項(xiàng)試驗(yàn)選取目前北京地區(qū)預(yù)拌混凝土生產(chǎn)常用的幾種有代表性的水泥和聚羧酸外加劑產(chǎn)品，進(jìn)行有關(guān)水泥凈漿和混凝土性能的對(duì)比試驗(yàn)，比較聚羧酸外加劑對(duì)水泥不同品種和不同狀態(tài)的適應(yīng)性，為更好地推廣和應(yīng)用聚羧酸外加劑提供參考。
2 試驗(yàn)用原材料
2.1 聚羧酸外加劑
選擇目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)較具代表性的3 種聚羧酸外加劑產(chǎn)品，其中包括兩種國(guó)外品牌產(chǎn)品和一種國(guó)內(nèi)品牌產(chǎn)品。三種外加劑的有關(guān)技術(shù)參數(shù)試驗(yàn)結(jié)果列于表1 中。
2.2 水泥
選用北京地區(qū)預(yù)拌混凝土生產(chǎn)常用的國(guó)內(nèi)6 個(gè)不同廠家生產(chǎn)的共12 種水泥樣品，P.O32.5 和P.O42.5 各6 種。各種水泥的有關(guān)物理參數(shù)試驗(yàn)結(jié)果列于表2。
2.3 砂、石、粉煤灰
表3、表4、表5 分別是試驗(yàn)所用砂、石、粉煤灰的有關(guān)參數(shù)。
3 水泥凈漿試驗(yàn)
3.1 試驗(yàn)方法
水泥凈漿試驗(yàn)依據(jù)GB/T8077-2000 規(guī)定的方法進(jìn)行。水灰比取0.35。凈漿出機(jī)后靜停15 分鐘測(cè)試流動(dòng)度損失。外加劑按液體重量計(jì)量。
3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析
（1）三種外加劑與各種水泥的適應(yīng)性試驗(yàn)對(duì)比表6 是外加劑摻量不變條件下，各種水泥與三種外加劑配制的水泥凈漿試驗(yàn)結(jié)果。3 種外加劑的試驗(yàn)摻量分別是：西卡1.0%，冶建2.0%，麥斯特1.6%。在后面的各項(xiàng)水泥凈漿試驗(yàn)中，除另外說(shuō)明，上述外加劑摻量保持不變。根據(jù)表6 試驗(yàn)結(jié)果：
?、?西卡外加劑：多數(shù)水泥配制的水泥凈漿具有較好的初始流動(dòng)性，漿體沒(méi)有出現(xiàn)沉底和泌漿現(xiàn)象；除鼎新P.O32.5 和P.O42.5 水泥外，其余所有水泥配制的水泥凈漿靜停15min 后，流動(dòng)度均有不同程度的損失。
?、?冶建外加劑：除琉璃河水泥凈漿流動(dòng)度相對(duì)較小外，其他多數(shù)水泥的凈漿流動(dòng)度過(guò)大，在290mm-330mm 范圍，且有泌水沉底現(xiàn)象。而且，各種水泥凈漿靜停15min 后，除個(gè)別水泥出現(xiàn)凈漿流動(dòng)度損失外，多數(shù)水泥都出現(xiàn)了流動(dòng)度增加的情況。分析原因，這與外加劑摻量達(dá)到過(guò)飽和有關(guān)。
?、?麥斯特外加劑：除拉法基P.O42.5 和冀東P.O42.5 兩種水泥的凈漿流動(dòng)度在260mm-280mm 范圍，其余10 種水泥凈漿流動(dòng)度均在310mm-340mm 范圍，且靜停15min 后，流動(dòng)擴(kuò)展度變化較小。因此，對(duì)于水灰比0.35 的水泥凈漿，麥斯特外加劑1.6%摻量同樣顯得過(guò)多。
?。?）水泥溫度對(duì)水泥凈漿流動(dòng)性能影響
分別將水泥控制在25℃、50℃和70℃，比較不同水泥溫度對(duì)聚羧酸外加劑適應(yīng)性。該組試驗(yàn)選用冶建外加劑。
圖1 和圖2 是摻用冶建聚羧酸外加劑后，12 種水泥在25℃、50℃、70℃三種溫度狀態(tài)，水泥凈漿試驗(yàn)的初始流動(dòng)度和流動(dòng)度損失試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比曲線?？梢钥闯?，水泥溫度對(duì)各種水泥凈漿的初始流動(dòng)度影響不大，但隨著水泥溫度升高，凈漿流動(dòng)度損失除個(gè)別水泥外，總體上呈增大趨勢(shì)。
?。?）水泥出磨時(shí)間對(duì)水泥凈漿流動(dòng)性能影響針對(duì)京都P.O32.5 和拉法基P.O42.5 兩種水泥，分別測(cè)試
其出磨1 天、出磨后7 天及1 個(gè)月的摻聚羧酸外加劑水泥凈漿流動(dòng)度變化情況。
圖3- 圖6 分別是對(duì)京都P.O32.5 和拉法基P.O42.5 兩種水泥出磨1 天、7 天和1 個(gè)月三種情況下的水泥凈漿試驗(yàn)結(jié)果?？梢钥闯?，對(duì)應(yīng)于三種聚羧酸外加劑，兩種水泥隨出磨后熟化時(shí)間延長(zhǎng)，除麥斯特外加劑與出磨后1 個(gè)月的京都P.O32.5水泥結(jié)合時(shí)，凈漿流動(dòng)度結(jié)果差異較大外，其他各組試驗(yàn)的水泥凈漿初始流動(dòng)度和靜停流動(dòng)度損失變化值都不大，也沒(méi)有呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性變化特征。
4 混凝土試驗(yàn)
4.1 配合比及試驗(yàn)方法
混凝土試驗(yàn)的配合比如表7 所示，其中P.O32.5 水泥的混凝土試驗(yàn)均采用1# 配合比，P.O42.5 水泥的混凝土均采用3#配合比。各種混凝土試驗(yàn)測(cè)試方法依據(jù)國(guó)家現(xiàn)行普通混凝土拌合物和力學(xué)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
另外，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，混凝土含氣量值與所用水泥品種有關(guān)。琉璃河水泥配制的混凝土含氣量較高，能夠達(dá)到2.0%以上，這也可能其混凝土和易性能較好的主要原因。
?。?）三種P.O42.5 水泥與三種不同聚羧酸外加劑對(duì)比試驗(yàn)分別選用北京京都、興發(fā)拉法基和北京琉璃河的P.O42.5水泥。相對(duì)于每種外加劑品種，三種水泥采用相同的外加劑摻量。試驗(yàn)時(shí)，調(diào)整用水量使各組試驗(yàn)的混凝土出機(jī)坍落度盡可能一致。試驗(yàn)結(jié)果如表9 所示。
根據(jù)表9 試驗(yàn)結(jié)果，三種水泥相比，琉璃河水泥配制的混凝土和易性較好，且1 小時(shí)后混凝土和易性保持良好。每組試驗(yàn)混凝土的靜停1 小時(shí)后坍落度損失普遍小于C30 混凝土，除與水泥品種有關(guān)，這可能與聚羧酸外加劑的摻量相對(duì)較高有關(guān)。
比較三種外加劑，基于相應(yīng)的試驗(yàn)摻量，冶建外加劑的混凝土減水率較大，這與前面水泥凈漿的試驗(yàn)結(jié)果是一致的；而麥斯特外加劑混凝土坍落度損失較快，尤其與拉法基P.O42.5和京都P.O42.5 水泥結(jié)合時(shí)，靜停1 小時(shí)后，混凝土幾乎失去流動(dòng)性。
從圖表10—圖表12 的對(duì)比分析結(jié)果看，水泥品種和外加劑品種變化對(duì)混凝土早期和后期強(qiáng)度影響不大，但C60 強(qiáng)度等級(jí)的各種聚羧酸外加劑混凝土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)仍比較明顯。這說(shuō)明，在配制高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土?xí)r，聚羧酸外加劑比萘系外加劑對(duì)混凝土后期強(qiáng)度的發(fā)展作用更大。
（3）水泥出磨時(shí)間對(duì)混凝土性能的影響針對(duì)拉法基P.O42.5 和京都P.O32.5 兩種水泥，在水泥剛出磨1 天和出磨后7 天、1 個(gè)月三種情況下，比較摻聚羧酸外加劑混凝土的性能變化。試驗(yàn)均摻用冶建聚羧酸外加劑。有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果列于表10 中。
表10 中的試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)應(yīng)于京都P.O32.5 和拉法基P.O42.5 兩種水泥，冶建外加劑2.0%和2.6%的摻量，不能有效緩解新出磨水泥的坍落度損失，其靜停1 小時(shí)后的坍落度損失都在60%以上。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，相比剛出磨1 天和出磨后7 天、1
個(gè)月的水泥三種不同情況，用聚羧酸外加劑配制的混凝土和易性和坍落度保持性能，沒(méi)有呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性，這與前面的水泥凈漿試驗(yàn)結(jié)果也基本是一致的。對(duì)比混凝土抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果，則可以看出，新出磨1 天和出磨后7 天、1 個(gè)月水泥配制的混凝土抗壓強(qiáng)度差別不大，但總體變化趨勢(shì)比較明顯，即隨水泥出磨后庫(kù)存時(shí)間延長(zhǎng)，混凝土的3 天、7 天和28 天抗壓強(qiáng)度都呈下降趨勢(shì)。
?。?）水泥溫度對(duì)混凝土性能的影響表11 是興發(fā)拉法基P.O42.5 水泥和冶建聚羧酸外加劑（ 摻量為2.8%），在25℃、50℃、70℃三種水泥溫度條件下，混凝土試驗(yàn)的結(jié)果。
從表11 的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，水泥溫度對(duì)混凝土坍落度損失影響較大?；炷脸跏继涠燃疤涠缺３中阅?，隨著溫度的升高而降低。水泥70℃時(shí)，出機(jī)混凝土靜停1 小時(shí)后幾乎完全失去工作性；而水泥25℃時(shí)，靜停1 小時(shí)后坍落度損失率不到20%。根據(jù)表11 試驗(yàn)結(jié)果，隨著水泥溫度升高，聚羧酸外加劑混凝土的3 天強(qiáng)度略有增加；而水泥溫度對(duì)混凝土的后期強(qiáng)度影響不大。
（5）聚羧酸外加劑摻量變化對(duì)混凝土性能影響圖表13- 圖表14 是興發(fā)P.O42.5 水泥和冶建聚羧酸外加劑，在不同外加劑摻量時(shí)，混凝土試驗(yàn)的分析結(jié)果。根據(jù)圖表13的試驗(yàn)分析結(jié)果，隨著聚羧酸外加劑摻量增加，混凝土坍落度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。在低混凝土坍落度范圍，增加外加劑摻量對(duì)提高混凝土出機(jī)坍落度的效果比較明顯；當(dāng)出機(jī)坍落度達(dá)到200mm以上后，增加聚羧酸外加劑用量對(duì)提高坍落度效果不大，但可以繼續(xù)提高混凝土流動(dòng)性和坍落度保持性能。而且，試驗(yàn)結(jié)果
表明，如果聚羧酸外加劑摻量過(guò)飽和，混凝土也容易出現(xiàn)泌漿和沉底現(xiàn)象。這類似于萘系高效減水劑的情況，只是情況稍好一些。圖表14 的試驗(yàn)分析結(jié)果表明，在水膠比確定條件下，聚羧酸外加劑的摻量變化對(duì)混凝土早期和后期抗壓強(qiáng)度影響不大。
5 試驗(yàn)結(jié)論
1 對(duì)于目前北京地區(qū)常用的12 種水泥，所試驗(yàn)的西卡、冶建和麥斯特三種外加劑樣品，其水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)結(jié)果（ 個(gè)別水泥例外）具有較好的穩(wěn)定性，離散不大。這在一定程度上反映了聚羧酸外加劑與不同水泥相對(duì)較好的適應(yīng)性。但聚羧酸外加劑對(duì)每種水泥仍然存在最佳適應(yīng)性調(diào)整問(wèn)題。
2 與萘系高效減水劑相比，聚羧酸外加劑混凝土早期和后期強(qiáng)度均增長(zhǎng)較快，尤其高強(qiáng)混凝土的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)更加明顯。對(duì)于不同水泥品種，聚羧酸外加劑混凝土的強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律基本一致。
3 在所試驗(yàn)的水泥溫度范圍內(nèi)，隨著水泥溫度升高，水泥凈漿流動(dòng)度和混凝土坍落度損失加快；同時(shí)，隨著水泥溫度升高，聚羧酸外加劑混凝土3 天強(qiáng)度略有增加，而混凝土的后期強(qiáng)度變化很小。
4 水泥出磨時(shí)間變化對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度和混凝土出機(jī)工作性能沒(méi)有呈現(xiàn)出規(guī)律性影響。新出磨1 天和出磨后7 天、1 個(gè)月水泥配制的混凝土抗壓強(qiáng)度差別不大，但總體變化趨勢(shì)比較明顯，即隨水泥出磨后庫(kù)存時(shí)間延長(zhǎng)，混凝土的3 天、7 天和28天抗壓強(qiáng)度都呈下降趨勢(shì)。
5 對(duì)于每一種水泥，各種聚羧酸外加劑都存在一個(gè)最佳摻量。在低摻量范圍，增加聚羧酸外加劑用量，外加劑減水和混凝土坍落度保持效果增加明顯；在高摻量范圍，繼續(xù)增加聚羧酸外加劑用量，外加劑減水和混凝土坍落度保持效果相對(duì)降低。聚羧酸外加劑過(guò)飽和摻加時(shí)，水泥漿或混凝土同樣存在泌漿、沉底、和易性變差等問(wèn)題，但敏感程度比萘系高效減水劑小。在水膠比固定條件下，聚羧酸外加劑摻量變化對(duì)混凝土強(qiáng)度影響不大。
6 從反映聚羧酸外加劑的相對(duì)減水效果角度看，水泥凈漿與混凝土的試驗(yàn)結(jié)果有較好的一致性。但是，所試驗(yàn)聚羧酸外加劑的水泥凈漿流動(dòng)性、保水性及流動(dòng)度保持性效果好并不表明相應(yīng)混凝土具有同樣較好的和易性和坍落度保持性能，反之亦然。因此，外加劑的水泥凈漿試驗(yàn)結(jié)果不能完全反映混凝土中外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性，聚羧酸外加劑與水泥的適應(yīng)性最終必須依據(jù)混凝土的試驗(yàn)結(jié)果。
