進(jìn)行了未摻減水劑和摻兩種不同功能型聚羧酸系減水劑在不同初始環(huán)境溫度下的混凝土坍落度保持性能、凝結(jié)性能及強(qiáng)度性能的影響規(guī)律研究。結(jié)果表明，隨著環(huán)境溫度的升高，摻聚羧酸系減水劑混凝土的坍落度保持率均呈線性下降，未摻減水劑與摻聚羧酸系減水劑混凝土的初凝時間均呈線性縮短，聚羧酸系減水劑初凝時間差均是先減小后增大，未摻減水劑與摻聚羧酸系減水劑混凝土的1d抗壓強(qiáng)度均呈對數(shù)關(guān)系增長，28d抗壓強(qiáng)度則變化不明顯，聚羧酸系減水劑的1d抗壓強(qiáng)度比均是呈降低趨勢，28d抗壓強(qiáng)度比變化則均不明顯。

1概述

隨著水泥基材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究力度的加大，其應(yīng)用技術(shù)得到空前發(fā)展。減水劑作為混凝土原材料中的功能組分，其作用與重要性愈加顯著。隨著科技進(jìn)步的發(fā)展，減水劑在性能上也經(jīng)歷了快速發(fā)展，即由早期的普通減水劑發(fā)展到后來的高效減水劑，最終到高性能減水劑的成功問世，減水劑的飛躍發(fā)展對混凝土帶來了革命性的變化，由此提出了具備各種功能的混凝土，并在眾多重大工程中得到大量應(yīng)用，可見，減水劑的發(fā)展有力的提升了現(xiàn)代混凝土技術(shù)的進(jìn)步。

目前，聚羧酸系減水劑因具備高減水、高工作度保持性能、高增強(qiáng)及低收縮應(yīng)變等優(yōu)異性能而成為主要的高性能減水劑之一。該減水劑的成功問世為高強(qiáng)高性能混凝土配制技術(shù)的提升提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，同時為國內(nèi)高速鐵路的快速發(fā)展提供了高性能混凝土技術(shù)保障。聚羧酸系減水劑的應(yīng)用貫穿于不同季節(jié)及不同地域，因此在應(yīng)用過程中所處的環(huán)境溫度差異較大。雖然環(huán)境溫度對混凝土性能的影響的研究較多，其影響規(guī)律也是公認(rèn)的，然而關(guān)于環(huán)境溫度變化對聚羧酸系減水劑的緩凝效果以及增強(qiáng)效果的影響規(guī)律方面的研究鮮有報道，可見，進(jìn)行探索性研究環(huán)境溫度對聚羧酸系減水劑工作性能及增強(qiáng)性能的影響就顯得尤為必要。本文選取兩種不同功能型(標(biāo)準(zhǔn)型與緩凝型)聚羧酸系減水劑，進(jìn)行不同初始環(huán)境溫度下的坍落度保持效果、緩凝效果及增強(qiáng)效果特性試驗(yàn)研究，以探明環(huán)境溫度與不同功能型聚羧酸系減水劑之間性能的關(guān)系，為其應(yīng)用提高更加全面的參考依據(jù)。

2原材料與試驗(yàn)方法

2.1原材料

基準(zhǔn)水泥:山東魯城水泥有限公司生產(chǎn)，中國建筑材料科學(xué)研究院監(jiān)制。

聚羧酸系減水劑:標(biāo)準(zhǔn)型與緩凝型，標(biāo)準(zhǔn)型為含固量為20%的母液，而緩凝型則為含固量為20%的母液復(fù)合4%的有機(jī)緩凝劑，母液與緩凝劑均由南京瑞迪高新技術(shù)有限公司提供。

砂:贛江砂，細(xì)度模數(shù)為2.7。

碎石:石灰?guī)r，兩種級配，粒徑分別為5～10mm和10～20mm。

水:飲用自來水。

2.2試驗(yàn)方法

所有原材料均處于各自溫度環(huán)境下，并在各自環(huán)境溫度下拌合成型試件，試件在各自環(huán)境溫度下靜養(yǎng)24h，拆模測試1d抗壓強(qiáng)度，其余試件轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至28d進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試。凝結(jié)時間進(jìn)行初凝時間試驗(yàn)，通過在各自環(huán)境溫度下進(jìn)行貫入阻力測試求得。強(qiáng)度性能及緩凝性能配合比參照GB8076—2008《混凝土外加劑》中高效減水劑的要求來設(shè)計(jì)，即水泥用量為330kg/m3，砂率為40%，粗骨料比例為:(5～10mm碎石):(10～20mm碎石)=4:6，坍落度控制在(80±10)mm。

聚羧酸系減水劑坍落度保持性能則在各自的環(huán)境溫度下進(jìn)行60min經(jīng)時損失試驗(yàn)，通過經(jīng)時損失試驗(yàn)數(shù)據(jù)求得坍落度保持率，坍落度保持率為1h坍落度值相對于初始坍落度值的百分?jǐn)?shù)，其性能配合比參照GB8076—2008《混凝土外加劑》中高性能減水劑的要求來設(shè)計(jì)，即水泥用量為360kg/m3，砂率為45%，粗骨料比例為:(5～10mm碎石):(10～20mm碎石)=4:6，坍落度控制在(210±10)mm。

聚羧酸系減水劑坍落度保持性能則在各自的環(huán)境溫度下進(jìn)行60min經(jīng)時損失試驗(yàn)，通過經(jīng)時損失試驗(yàn)數(shù)據(jù)求得坍落度保持率，坍落度保持率為1h坍落度值相對于初始坍落度值的百分?jǐn)?shù)，其性能配合比參照GB8076—2008《混凝土外加劑》中高性能減水劑的要求來設(shè)計(jì)，即水泥用量為360kg/m3，砂率為45%，粗骨料比例為:(5～10mm碎石):(10～20mm碎石)=4:6，坍落度控制在(210±10)mm。

3結(jié)果與討論

3.1環(huán)境溫度對聚羧酸系減水劑坍落度保持性能的影響

試驗(yàn)進(jìn)行了摻兩種聚羧酸系減水劑混凝土在不同環(huán)境溫度下的坍落度經(jīng)時損失試驗(yàn)，由坍落度經(jīng)時損失數(shù)據(jù)求得坍落度保持率，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1結(jié)果表明隨著初始環(huán)境溫度的升高，兩種聚羧酸系減水劑的坍落度保持率呈線性下降，線性相關(guān)系數(shù)非常高，說明通過降低初始環(huán)境溫度可以改善混凝土坍落度保持性能，同時通過該圖可以發(fā)現(xiàn)，在同樣初始環(huán)境溫度下，緩凝型聚羧酸系減水劑的坍落度保持率要大于標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸系減水劑的坍落度保持率，說明在減水劑母液品種及母液含固量一樣的情況下，緩凝型聚羧酸系   減水劑的坍落度保持性能優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸系減水劑。

圖1環(huán)境溫度與聚羧酸系減水劑坍落度保持率的關(guān)系

3.2環(huán)境溫度對混凝土初凝時間的影響

試驗(yàn)進(jìn)行了未摻減水劑混凝土、摻標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸系減水劑混凝土及摻緩凝型聚羧酸系減水劑混凝土在不同環(huán)境溫度下的初凝時間測試，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。通過圖2可知，三種類型混凝土的初凝時間均隨著環(huán)境溫度的升高而縮短，其縮短方式均呈線性縮短，且線性相關(guān)性均很好。這與水泥水化反應(yīng)動力學(xué)相吻合，即隨著反應(yīng)溫度的升高，水泥水化速度加快，因此漿體形成凝聚結(jié)構(gòu)的時間縮短，即表現(xiàn)為初凝時間縮短。

圖2環(huán)境溫度與不同類型混凝土初凝時間的關(guān)系

3.3環(huán)境溫度對聚羧酸系減水劑初凝時間差的影響

通過對圖2數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可求得環(huán)境溫度與不同類型聚羧酸系減水劑初凝時間差的關(guān)系，即不同類型聚羧酸系減水劑在不同環(huán)境溫度下的緩凝效果，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。通過圖3結(jié)果可知，標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸系減水劑初凝時間差為負(fù)值，表現(xiàn)出了初凝時間較未摻減水劑略有提前的現(xiàn)象，而緩凝型聚羧酸系減水劑初凝時間差則為正值，表現(xiàn)出初凝時間較未摻減水劑具有延長的現(xiàn)象。同時，隨著環(huán)境溫度的升高，兩種類型聚羧酸系減水劑初凝時間差均表現(xiàn)為先升高后降低，即在較低溫度下時，兩種類型聚羧酸系減水劑的緩凝效果均隨溫度降低而降低，同時在較高溫度下時的緩凝效果則均隨溫度升高而降低。

通過對比圖2和圖3可知，三種類型的混凝土初凝時間均隨溫度降低而延長，但隨溫度降低時三種類型的混凝土初凝時間延長的幅度不一致。在低溫階段時，隨著溫度降低，摻聚羧酸系減水劑混凝土初凝時間延長的幅度要小于未摻減水劑混凝土初凝時間延長的幅度，這可能是因?yàn)樵诘蜏仉A段，主要考慮到水膠比與減水劑中緩凝成分兩個因素對水泥水化速度變化的影響，此時水膠比占主導(dǎo)地位，摻減水劑與未摻減水劑混凝土的水化速度雖然隨著溫度的降低而減慢，但由于摻減水劑混凝土水膠比較低，因此隨溫度變化時摻減水劑混凝土水化速度變化幅度要小于未摻減水劑混凝土;而在高溫階段時，隨著溫度升高，摻減水劑混凝土初凝時間延長的幅度要小于未摻減水劑混凝土初凝時間延長的幅度，這可能是因?yàn)榇藭r緩凝成分對水化速度變化的影響占主導(dǎo)地位，然而隨著溫度的升高，緩凝成分的緩凝作用逐漸減弱，因此，摻減水劑混凝土水化速度的變化幅度隨溫度的變化要大于未摻減水劑混凝土。

圖3環(huán)境溫度與不同類型減水劑初凝凝結(jié)時間差的關(guān)系

3.4環(huán)境溫度對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

試驗(yàn)進(jìn)行了未摻減水劑、摻標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸系減水劑及摻緩凝型聚羧酸系減水劑混凝土的1d和28d抗壓強(qiáng)度測試，試驗(yàn)結(jié)果見圖4和圖5。由圖4可知，無論是摻聚羧酸系減水劑混凝土還是未摻減水劑混凝土，1d抗壓強(qiáng)度均隨環(huán)境溫度升高而增長，未摻減水劑混凝土由低溫的2.3MPa增長到高溫的9.8MPa，增長幅度為7.6MPa，增長率為326%;摻標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸系減水劑混凝土由低溫的8.6MPa上升到高溫的20.0MPa，增長幅度為11.4MPa，增長率為133%;摻緩凝型聚羧酸系減水劑混凝土則由低溫的5.5MPa上升到高溫的17.3MPa，增長幅度為11.8MPa，增長率為215%。同時環(huán)境溫度與三種類型混凝土抗壓強(qiáng)度均呈對數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均非常高。結(jié)果表明隨著環(huán)境溫度升高，水泥水化反應(yīng)速度加快，且水化越充分，因此，強(qiáng)度越高。同時由圖5可知，隨著環(huán)境溫度的上升，三種類型混凝土28d抗壓強(qiáng)度均表現(xiàn)為在低溫下略有波動外，其余整體變化不大，隨環(huán)境溫度變化時，未摻減水劑混凝土28d抗壓強(qiáng)度變化幅度為2.8MPa，變化率為12%;摻標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸系減水劑混凝土28d抗壓強(qiáng)度變化幅度為3.8MPa，變化率為8.5%;摻緩凝型聚羧酸系減水劑混凝土28d抗壓強(qiáng)度變化幅度為6.3MPa，變化率為14.9%。通過對比圖4和圖5可以發(fā)現(xiàn)，初始環(huán)境溫度對28d抗壓強(qiáng)度的變化率明顯小于對1d抗壓強(qiáng)度的變化率，結(jié)果表明，初始環(huán)境溫度對不同類型混凝土1d抗壓強(qiáng)度變化較為明顯，而對28d抗壓強(qiáng)度變化則不明顯。

圖4環(huán)境溫度與不同類型混凝土1d抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

圖5環(huán)境溫度與不同類型混凝土28d抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

3.5環(huán)境溫度對聚羧酸系減水劑抗壓強(qiáng)度比的影響

通過對上述圖4和圖5的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可求得環(huán)境溫度與不同類型聚羧酸系減水劑抗壓強(qiáng)度比的關(guān)系，即不同類型聚羧酸系減水劑在不同環(huán)境溫度下的增強(qiáng)效果，試驗(yàn)結(jié)果見圖6和圖7。據(jù)圖6結(jié)果可知，對于緩凝型聚羧酸系減水劑而言，1d抗壓強(qiáng)度比隨環(huán)境溫度升高基本上呈線性緩慢下降，而對于標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸系減水劑而言，在環(huán)境溫度低于12℃時，1d抗壓強(qiáng)度比隨環(huán)境溫度升高急劇下降，在12～25℃時，1d抗壓強(qiáng)度比也是隨環(huán)境溫度升高而下降，但降低幅度明顯減小，在上升到35℃時，1d抗壓強(qiáng)度比又略有上升。同時由圖7可知，兩種類型聚羧酸系減水劑隨環(huán)境溫度的升高時，28d抗壓強(qiáng)度比變化均不大，總體趨勢都在一個水平線上?？梢姡跏嫉沫h(huán)境溫度對減水劑1d增強(qiáng)效果變化較為明顯，而對28d增強(qiáng)效果變化不明顯。

圖6環(huán)境溫度與不同類型減水劑1d抗壓強(qiáng)度比的關(guān)系

4結(jié)論

1)初始環(huán)境溫度對不同類型聚羧酸系減水劑的坍落度保持性能有影響，其影響規(guī)律為隨著環(huán)境溫度的升高，坍落度保持率呈線性下降，且在初始環(huán)境溫度相同時，具有相同母液品種及母液含固量的緩凝型聚羧酸系減水劑的坍落度保持性能優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸系減水劑。

圖7環(huán)境溫度與不同類型減水劑28d抗壓強(qiáng)度比的關(guān)系

2)初始環(huán)境溫度對不同類型混凝土初凝時間影響較大，即隨著環(huán)境溫度的升高，初凝時間均呈線性縮短。

3)初始環(huán)境溫度對不同類型的聚羧酸系減水劑的緩凝效果的影響規(guī)律相似，即隨著環(huán)境溫度的升高，初凝時間差均是先增大后減小。

4)初始環(huán)境溫度對不同類型混凝土1d抗壓強(qiáng)度變化較為明顯，即隨著環(huán)境溫度的上升，強(qiáng)度均呈對數(shù)方式增大，而對28d抗壓強(qiáng)度變化則不明顯。

5)初始環(huán)境溫度對減水劑1d抗壓強(qiáng)度比變化較為明顯，即隨著初始環(huán)境溫度的升高，標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸系減水劑1d抗壓強(qiáng)度比在溫度低于12℃時急劇下降，超過12℃時則緩慢下降而后略有上升，緩凝型聚羧酸系減水劑1d抗壓強(qiáng)度比則隨環(huán)境溫度升高而緩慢下降。初始環(huán)境溫度對28d抗壓強(qiáng)度比變化不明顯。

作者：溫金保，祝燁然，唐修生，劉興榮，黃國泓，馬進(jìn)南，蔡明，如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題，請及時聯(lián)系，我們將盡快處理。轉(zhuǎn)自溫金保、祝燁然 中國外加劑網(wǎng)