減水劑對水工混凝土性能的影響

【摘要】高性能混凝土（HPC）是當前水泥基材料的主要發(fā)展方向，HPC除用優(yōu)質(zhì)水泥、集料、水以外，必須摻加足量的活性細摻料與高效減水劑。減水劑作為一種改善新拌和硬化混凝土性能的材料，在混凝土中的使用，使混凝土迎來了新的革命。減水劑是目前研究和使用最廣泛的一種混凝土外加劑，其品種眾多，基于此，本文主要對減水劑對水工混凝土性能影響進行了簡要的分析，希望可以為相關(guān)工作人員提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】減水劑；水工混凝；性能影響

引言

減水劑是高性能混凝土的必要組分之一，可以改善混凝土的力學性能、工作性和耐久性，不僅節(jié)約了社會成本，也推動了現(xiàn)代水工的快速發(fā)展。因此為了更好的保證水工建筑混凝土性能需加強減水劑研究。

1、減水劑對混凝土作用

一是改善新拌混凝土的工作性能；二是提高硬化混凝土力學性能；三是改善混凝土耐久性；四是節(jié)約水泥。常用混凝土減水劑可分為普通減水劑和高效減水劑。普通減水劑主要是木質(zhì)素磺酸鹽系和糖蜜類減水劑；高效減水劑主要是萘系磺酸鹽、三聚氰胺磺酸鹽系、氨基磺酸鹽系、脂肪族和聚羧酸系減水劑。

2、減水劑對水工混凝土性能的影響

2.1減水劑對混凝土含氣量和流動性

在含氣量的影響上，在混凝土中加入減水劑，會降低混凝土中的水分，從而一定程度提高了含氣量。在流動性的判定上，一般采用混凝土的坍落度實驗，根據(jù)混凝土的凝結(jié)時間來判定減水劑對混凝土的流動性影響。一般來說，摻入適量的減水劑可以延長混凝土的凝結(jié)時間，如果使用過量的減水劑，則會出現(xiàn)混凝土很長時間不凝結(jié)的現(xiàn)象，從而對混凝土產(chǎn)生不利的影響。

2.2減水劑對混凝土強度和極限拉伸值的影響

混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)是決定混凝土強度的主要因素，而混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)與水膠比、水泥的水化程度有關(guān)。高效減水劑的摻入，對水膠比和水泥的水化程度造成了較大影響，主要表現(xiàn)在下面兩個方面：（1）在保持混凝土流動性不變的情況下，高效減水劑的摻入使得水膠比大幅度減小，從而混凝土內(nèi)部孔隙率減小，孔結(jié)構(gòu)得到改善。（2）用水量的減少是的水泥顆粒或者水化產(chǎn)物表面的水膜層變薄，改善了集料-水泥石界面結(jié)構(gòu)，使得混凝土更加致密，從而改善混凝土強度。同時，本試驗研究的3種高效減水劑都是聚羧酸系高效減水劑，聚羧酸系高效減水劑的分子結(jié)構(gòu)可以改善混凝土強度：側(cè)鏈分子量對于混凝土強度的影響存在一定的規(guī)律，側(cè)鏈分子量越大，混凝土強度越大。聚羧酸系高效減水劑的側(cè)鏈分子量均較大，即為長側(cè)鏈，所以對混凝土具有增強作用；其次，官能團種類也影響混凝土的強度，聚羧酸系高效減水劑中的丙稀酸羥基乙酯對于混凝土強度具有提升作用。

2.3減水劑對混凝土抗裂性能的影響

聚羧酸減水劑提高混凝土抗裂的機理主要表現(xiàn)在以下3個方面：（1）聚羧酸減水劑分子結(jié)構(gòu)中含有-COO-、-OH等基團，易與水泥水化產(chǎn)生的Ca2+形成穩(wěn)定的絡合物，降低了過渡區(qū)Ca（OH）2的濃度，增大了膠凝材料和骨料的黏結(jié)力，提高了混凝土的劈裂抗拉性能。（2）聚羧酸減水劑分子結(jié)構(gòu)中含有較多的支鏈，形成相互交叉的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其作用相當于纖維均勻地分布在混凝土中，增強了混凝土的抗劈裂性能。（3）聚羧酸減水劑分子支鏈上含有較強的極性基團，使混凝土內(nèi)部的微電場分布更加均勻，增大了膠凝材料與骨料間的黏結(jié)力，有利于改善混凝土的劈裂抗拉性能。

2.4減水劑對混凝土泌水率影響

而在泌水率的影響上，由于減水劑特別是引氣型減水劑的加入，則會導致水灰比的大幅下降，從而使得混凝土變得疏散，有效減小了混凝土的泌水率。因此，加入減水劑，能夠有效減小混凝土的水灰比，從而影響混凝土的性能。

2.5減水劑對混凝土坍落度經(jīng)時變化量影響

當含氣量提高時，混凝土的坍落度1h經(jīng)時變化量有增大的趨勢。這可能是因為混凝土的含氣量會隨時間的增長而產(chǎn)生損失。減水劑含氣量會對混凝土的和易性有改善作用，所以當含氣量損失時，混凝土的坍落度也會有相應的損失。除個別的點外，混凝土的坍落度1h經(jīng)時變化量基本都能滿足標準GB8076-2008中規(guī)定的要求。

3、混凝土減水劑的未來發(fā)展趨勢

3.1高性能化

目前高性能混凝土對于混凝土高流動性、高流動性保持能力、低粘度、高適應性等性能的需求日益提高，因此為了滿足高性能混凝土的發(fā)展需求，聚羧酸高性能減水劑的技術(shù)改進主要集中于超分散、降粘、高保坍、高適應性等高性能化方向發(fā)展。日本學者HamadaD等通過引入超支化分子結(jié)構(gòu)制備了可以降低低水膠比下混凝土粘度的聚羧酸高性能減水劑產(chǎn)品。楊錦杰和鐘振聲提出在聚羧酸高性能減水劑主鏈上引入“兩性離子類”，從而提高外加劑的飽和摻量，實現(xiàn)高分散性。另外，HamadaD等提出，將羧酸基團進行改性，調(diào)控其吸附速率和在水泥強堿性環(huán)境下的水解速率，從而達到高保坍的目的。目前上述聚羧酸減水劑的前沿技術(shù)，在國內(nèi)外均已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，正在推進著混凝土高性能化的發(fā)展。

3.2功能化

隨著我國基礎設施建設飛速發(fā)展，超高層泵送混凝土、自密實混凝土、大體積混凝土等混凝土應用形式陸續(xù)涌現(xiàn)，這些現(xiàn)代混凝土對于混凝土減水劑的要求日益提高，設計和合成具有特殊功能的聚羧酸分子結(jié)構(gòu)，使其具有超早強、減縮抗裂和阻銹等多種功能，有利于進一步推動混凝土技術(shù)向高性能化和可持續(xù)發(fā)展方向攀升。繆昌文等設想將具有超早強、減縮、阻銹功能的官能團接枝到共聚物主鏈中，從而實現(xiàn)利用化學外加劑的原位接枝而實現(xiàn)外加劑多功能化的目的。

結(jié)束語

減水劑作為現(xiàn)代混凝土的標志，具有廣闊的市場空間。隨著外加劑的出現(xiàn)，越來越受到混凝土建筑工程的青睞，因此合理利用外加劑改善混凝土的性能成為人們研究的主要方向。在外加劑的使用上，要注意對外加劑的含量控制，才能確保混凝土性能的優(yōu)越性和施工的高效性，保證工程的穩(wěn)步發(fā)展。

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