溫度及攪拌時間對聚羧酸減水劑使用性能的影響

單繼雄

（河北省道路結構與材料工程技術研究中心，河北 石家莊 050000）

0 引言

施工單位為保證施工進度，有時需要在較低溫度下進行混凝土澆筑。生產中常通過對拌合水進行加熱來解決，一方面可以保證混凝土的入模溫度，一方面有助于減弱低溫下混凝土坍落度隨時間延長而增大的滯后效應。通常認為溫度越高，水泥顆粒對聚羧酸減水劑吸附越多，同時溫度越高水泥水化產物對聚羧酸減水劑的消耗越明顯。在兩個作用的綜合影響下表現為隨著溫度升高，混凝土的流動性變差[1]。這個結論很好解釋突然降溫時混凝土流動性增大，以及溫度升高時混凝土坍落度損失增大的現象。但施工中卻發現，低溫時混凝土流動性差，而提高拌和水溫度后，混凝土出機流動度增大，此為上述結論不能解釋。為此通過試驗進行分析，找出矛盾出現的原因，給出混凝土適宜的溫度范圍。

1 試驗材料與試驗方法

1.1 材料準備

試驗所用水泥為武漢亞東 P·O42.5 水泥。減水劑為武漢港灣新材料有限公司生產的 CP-J 聚羧酸減水劑，減水率 30.3%，固含量 34.2%。水采用地下水。

1.2 試驗方法

為研究拌和水溫度對聚羧酸減水劑分散效果的影響。分別制備 0℃、10℃、20℃、30℃、40℃的水進行水泥—減水劑相容性試驗。試驗方法參照 GB/T 8077-2012《混凝土外加劑勻質性試驗方法》進行。測試并記錄攪拌 120s、標準攪拌、出機 30min 時水泥凈漿的擴展度與漿體溫度。水泥凈漿配合比見表 1。

表 1 水泥凈漿配合比

2 試驗結果與討論

2.1 溫度、時間對減水劑分散效果的影響

工程施工中混凝土的攪拌時間通常≤120s。試驗人員常通過此時的狀態來判斷混凝土工作性是否滿足要求。試驗結果如表 2 所示。

表 2 水泥凈漿流動度測試

由表 2 結果可知攪拌 120s 時水泥凈漿擴展度隨溫度升高先增大后減小。使用 30℃ 水制得的水泥凈漿擴展度最大。0℃、10℃ 及 40℃ 拌和水制得水泥凈漿均出現較為明顯的黏模現象，顯示減水劑初始減水率不足。

標準攪拌時間下，隨拌合水溫度升高，水泥凈漿擴展度亦先增大后減小。與攪拌 120s 不同的是，各組試樣的擴展度均有所增大，其中使用 20℃ 拌合水制備的水泥凈漿擴展度最大。

出機 30min 后認為混凝土處于現場澆筑狀態。由試驗結果可知，出機 30min 后各組水泥凈漿的擴展度均有所增大。水溫達到 30～40℃ 時，隨溫度升高流動度開始減小。0℃、10℃ 拌合水制備的水泥凈漿擴展度與標準攪拌時間相比顯著增大，顯示低溫下聚羧酸減水劑分散效果存在明顯的時效性。

2.2 原因與分析

分析認為，當出機時間較短時，水泥凈漿擴展度隨溫度升高先增大后減小。造成這種現象的原因為溫度同時對水泥水化速率和減水劑的吸附速率產生影響。溫度升高時減水劑分子的吸附速率越快，早期分散效果越好。同時水泥水化速率加快，水化產物對減水劑的消耗增多，使流動性降低。水泥凈漿的初始擴展度受這兩個因素的綜合作用。

當拌和水溫度≤10℃ 時，減水劑吸附速率與水泥水化速率均較小。其中減水劑在水泥顆粒上的吸附為控制因素，由于溫度低時減水劑在水泥顆粒上吸附慢，初始減水率低，表現為水泥凈漿初始流動度小。當拌和水溫度在 20～30℃ 時，減水劑吸附速率和水泥水化速率同時增大，而減水劑分子吸附速率增長的更明顯，表現為水泥凈漿初始流動度增大。當拌和水溫度≥40℃ 時，水泥水化速率明顯增大，逐漸成為控制因素。導致減水劑分子的凈吸附速率（吸附速率減去消耗速率）減小，水泥凈漿也表現為減水不足。因此認為拌合水在20～30℃、水泥凈漿溫度在 18～22℃ 時，減水劑的初始分散效果最好。

當出機時間較長時，水泥凈漿擴展度與通常認為的結論一致。當時間充裕時，各溫度下聚羧酸減水劑均可在水泥顆粒上吸附至飽和，而低溫下水泥水化消耗的減水劑較少，故隨時間延長，水泥凈漿擴展度隨溫度升高而降低。

資料顯示水溫每提高 10℃，混凝土溫度約提高3℃[2]，故拌和水溫度不宜超過 60℃。

3 結語

本試驗考慮溫度效應的同時，注意了時間對聚羧酸減水劑分散效果的影響，使所得結論更具體，更貼近工程實際。所得結論如下：

（1）低溫下，聚羧酸減水劑的分散效果存在明顯的時效性。隨攪拌時間延長，水泥漿出機的流動度增大。隨拌和水溫度升高，水泥漿的出機擴展度先增大后減小。混凝土的出機狀態與現場澆筑狀態可存在明顯差異。

（2）低溫施工時，對拌和水加熱有助于改善混凝土流動性滯后的現象。施工中要注意對水溫的控制，水泥漿溫度在 18～22℃，出機流動度最好。防止水溫過高導致混凝土流動性下降的現象出現。

（3）出機時間較長時，隨溫度升高，水泥凈漿擴展度降低。