減水劑對混凝土質量影響的分析

秦偉杰

【摘要】減水劑可以減少混凝土的拌合物的用水量，提高混凝土的強度和耐久性、抗滲性；改善混凝土的工作性，提高施工速度和施工質量，滿足機械化施工要求，減少噪聲及勞動強度，節約水泥用量等。

【關鍵詞】減水劑 混凝土 強度 影響

前言

隨著科學技術的發展，人們對混凝土的性能提出了各種新的更高的要求。從上世紀40年代開始推廣混凝土外加劑以來，它的發展不但從微觀亞微觀層次改變了硬化混凝土的內部結構，并且在工藝過程改變了新拌混凝土的結構。減水劑又稱分散劑或塑化劑，是最常用和最重要的外加劑。

1.減水劑對新拌混凝土流變性質的影響

要制備流動性質好的新拌混凝土，必須拆開降低水泥顆粒間阻礙流動的粘滯結構，使水泥顆粒在水介質中充分分散。影響水泥膠融的性質很多，如水泥的礦物組成，水泥顆粒的形狀尺寸，礦物結晶的完整程度以及操作條件和環境因素等。上述各種因素直接或間接地控制著漿體中水泥顆粒的穩定性。介質條件不同就有可能改變漿體中水泥顆粒所帶電荷的數值，即改變顆粒間的靜電斥力。

當新拌混凝土中適量加入減水劑后，水泥顆粒所帶的電位增大，而水泥顆粒間的電性斥力大大增加，導致新拌混凝土的粘度下降，這樣就促使整個分散體系的穩定性提高，流動性得到改善。

一般在水泥漿體中摻入適量減水劑能促使新拌混凝土顯示出較強的觸變性。這是由于水泥顆粒表面對減水劑的吸附溶劑化膜層的形成以及電位的提高等原因，若稍加振動又會表現出較好的流動性。不加減水劑的新拌混凝土的觸變性要弱很多。

2.減水劑對新拌混凝土和易性的影響

影響新拌混凝土和易性的因素很多，主要是水泥，集料，用水量，外加劑的性質和用量，溫度等因素。當其它條件相同時和易性則與減水劑的種類和摻量有一定關系。新拌混凝土的和易性通常用塌落度值測定來衡量。混凝土拌制后到澆灌需要有一段運輸等候停放時間，往往使混凝土和易性變差，造成施工困難。實驗證明摻用減水劑能改善混凝土的初始和易性，但往往其坍落度損失要比不摻減水劑的基準混凝土要大些，其原因有：

⑴水泥中礦物吸附減水劑能力有強弱。水泥中主要礦物吸附減水劑能力順序為C3A >C4AF>C3S>C2S，一加水攪拌，就促使較多分散劑涌聚到水泥顆粒表面，整個液相中減水劑濃度下降，當澆灌時，對水泥起分散作用的減水劑量漸顯不足，因而坍落度隨時間而逐漸減小。

⑵氣泡外溢及水分蒸發。即使是非引氣性減水劑在摻入混凝土中時也有一定氣派引入，而在運輸等過程中氣泡不斷外溢消散，并伴隨著水分蒸發，高效減水劑表現的尤為顯著。

⑶摻入減水劑后由于分散、濕潤等作用，使水泥初期水化速度過快，水化產物增多，固體量增加，整個體系粘度增加，致使坍落度值下降較快，高溫條件下更甚。

坍落度隨減水劑的摻量增加而增大。減水劑摻量為水泥用量的0.5%以內時，其坍落度增大幅度較大，若超過0.5%，其坍落度增加的幅度明顯下降。但是普通減水劑的常用量為0.25%，超摻量會顯示出強烈延緩凝結和硬化作用，而高效減水劑的常用摻量為0.50%-0.75%。在常用摻量下，當配合比和用水量相同時，摻普通減水劑者坍落度可增大2倍以上，而高效減水劑可增大3倍以上。

3.減水劑對混凝土凝結時間的影響

混凝土凝結時間是施工中一項重要的參數，尤其是對大體積混凝土施工更為重要。適量的摻加緩凝劑可延緩混凝土的凝結時間，便于解決施工中所出現的問題。

溫度對摻減水劑混凝土的凝結時間影響規律與普通混凝土相類似，隨著溫度的提高，水泥的水化反應速率加快，其凝結時間和硬化過程也相應縮短。

4.減水劑對混凝土抗壓強度的影響

抗壓強度是混凝土最重要的力學性質之一。長期以來研究混凝土強度理論的基本出發點都是把水泥石的抗壓強度性能作為主要影響因素，水泥石空隙率與密實度與強度之間的關系式： R=ARC（C/W-B）。式中：R-混凝土抗壓強度；A B-經驗常數；RC-水泥的實際強度；C/W-灰水比。

由上式可看出混凝土強度的重要因素是水泥漿的水灰比和水化程度有關。在加入減水劑后使混凝土中水灰比有較大幅度的下降，水泥石內部空隙體積明顯減少，水泥石更加致密，使混凝土的抗壓強度有顯著的提高。

普通減水劑不同摻量與混凝土抗壓強度之間的關系在標準養護條件下普通減水劑的適宜摻量為0.25%左右，若摻量超過0.3%時個齡期混凝土的抗壓強度顯著下降。

5.減水劑對混凝土耐久性能的影響

5.1對抗凍融性的影響

混凝土的抗凍融性在其他條件相同的情況下，很大程度上是受水灰比和合氣量這兩個重要因素制約。實驗發現，混凝土的水灰比愈小，其抗凍融性能愈好，摻入具有一定引氣作用的減水劑，其抗凍融性能有更大的改善。目前國內常用的減水劑均有不同程度的減水和引氣作用，因此也將有利于提高混凝土的抗凍融性。

另外需加以誰明，混凝土這種多孔多相聚集體其包含著各種不同尺寸的孔隙，孔中水的性質隨孔徑不同而有很大差異。從混凝土氣泡結構和抗凍融性能的關系的研究結果發現，即使混凝土中引入相同數量的空氣，由于外加劑的品種不同，氣泡在混凝土中的結構，即氣泡直徑和分布形狀的不同，因而對抗凍融性能的影響也有明顯的差異。一般在混凝土中引入2%的氣體上就可以改善混凝土的耐久性，若引氣量超過6%，則不但會使混凝土的強度顯著降低，而且耐久性也會有下降趨勢。所以適宜的含氣量控制范圍一般為2%-5%。

5.2對抗滲性的影響

一般影響抗滲性較大的是水灰比，當水灰比大于0.55時，由于拌和混凝土所使用的水遠遠超過水泥水化所需要的水，因此在混凝土中存在著水化剩余水、早期蒸發水和泌水通道等留下的原生孔縫將導致混凝土的透水性急劇增加，但若水灰比太低，由于混凝土的和易性太差而導致無法制成充分密實的混凝土結構，其抗滲性能還是無法提高。

采用減水劑或引氣減水劑，在和易性相同情況下，就可大幅度地減少拌和用水量。若摻入引入適量微小氣泡的減水劑，由于減少泌水通道，從而對提高其抗滲及抗凍性能均會起好的作用，若在減水劑中適量復合些膨脹劑，在有限條件下也是制成抗滲性能良好的密實混凝土的一個有效途徑。

5.3對碳化及鋼筋銹蝕的影響

混凝土的碳化與鋼筋混凝土結構的耐久性密切相關?；炷两Y構從表面開始遭受CO2的作用，混凝土中的水化產物Ca（OH）2慢慢地變成CaCO3喪失堿性。當碳化作用深入到鋼筋部位后，就使原來起保護鋼筋的“鈍化膜”遭到破壞從而使鋼筋受到電化學腐蝕。當加入外加劑，外加劑中含有大量氯離子，則對鋼筋的電化學腐蝕作用將明顯加劇。有試驗結果表明，摻優度減水劑的混凝土碳化速度比不摻減水劑的混凝土有明顯緩慢，可以克服礦渣水泥抗碳化性能低的缺陷，使之達到普通水泥抗碳化的水平，混凝土總鋼筋產生銹蝕的危害明顯減輕。若在減水劑中再復合此阻銹劑（如亞硝酸鈉等）那鋼筋的阻銹能力將進一步提高，而混凝土的整體耐久性將有明顯提高。

6.結論與展望

（1）減水劑的作用極大程度地改善了新拌混凝土的物理性能，提高了硬化后混凝土的強度等級和耐久性，節約了水泥用量。

（2）減水劑對水泥性能的影響存在多重作用，評價減水劑對混凝土性能影響時應充分給予考慮。根據不同的作用目的，選擇不同減水劑，對諸影響因素有所取舍。

（3）減水劑與水泥的相容性也是評價減水劑性能的指標之一，若出現不相容性則會使混凝土性能改善不明顯，甚至使混凝土構件更易出現裂紋。