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减水剂对混凝土性能的影响研究

减水剂又称为塑化剂、分散剂,其有利于改善混凝土性能,尤其可以显著改良新拌和的硬化混凝土性能,能够降低混凝土制备对水的需求,大幅减少混凝土用水量,并改善混凝土结构耐久性,提高混凝土整体强度,目前已经成为混凝土工程中不可或缺的掺合剂之一。为探究不同减水剂掺量下混凝土泌水率、和易性、抗压强度和凝结时间差异,文章设计实验开展分析,以期为类似工程实践带来启发。


1试验材料及方法


1.1试验材料


(1)所用水泥材料均采购某水泥有限公司,强度等级为P·O42.5R级,水泥各项主要性能见表1。


(2)粗骨料为取材自当地的碎石,主要性能及集配情况见表2、表3。


(3)细骨料为当地河砂中砂,主要性能及集配情况见表4、表5。


(4)减水剂为缓凝型高效减水剂,主要组成及性能见表6、表7。



1.2试验设计


1.2.1配合比设计


选择减水剂掺量为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%、2.0%,其余组分掺量保持不变,配合比设计见表8。各组均配置相同混凝土3次,每次试验时取一份进行实验,最终试验结果取3次试验所得结果的平均值。


1.2.2试验方法


以GB/T8076《混凝土外加剂》中相关规定为依据确定各组材料配合比,试验开展前对各组材料进行匀质性处理,确保材料品质质量一致且质量达标。以GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》中内容为依据测试混凝土抗压强度性能,以GB/T50080《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》中相关规定为依据,测试混凝土拌和物的凝结时间、泌水性及和易性。


2试验结果及分析


2.1和易性


混凝土拌和物性能见表9、及图1所示。


根据表9、图1可知,在掺量不变的基础上,混凝土中减水剂掺量提升,会使得其结构内部自由水占比增加,有利于改良混凝土拌和物状态。其中,减水剂掺量在1.6%及以下时,减水剂掺量提升会导致混凝土拌和物落度及落扩展度有所增加,减水剂掺量增加0.1%,落度大约提升5~15mm,且掺入1.4%~1.6%减水剂时,混凝土拌合料在和易性方面达到最佳状态,在此基础上进一步提高减水剂掺量则很容易导致结构内石子堆积,混凝土拌和物出现离析,因而建议工程实践中应根据材料状态灵活确定减水剂用量,尽量通过工程试验找到减水剂掺量最佳范围。如需通过调整减水剂掺量来调整混凝土拌合料状态,则可参考上表内容大致调整,如需混凝土落度为140mm时,可通过提高0.2%减水剂用量来将其提升至180mm。



2.2泌水率


根据表9可知,混凝土泌水率会随减水剂用量增加而逐渐提升,其原因在于试验中各组混凝土用水量相同,而减水剂用量提升则会导致混凝土内部自由水总量提升,因而容易出现泌水问题。其中减水剂掺量在1.6%以上时,泌水率快速提升,并伴随出现混凝土离析问题,其原因在于混凝土拌和物体系中自由水含量过多,水泥和水之间保持长期分离,因而出现混凝土泌水。由此,工程实践中应尽量减少混凝土水胶比,以减少用水量。


2.3凝结时间


混凝土凝结时间与减水剂掺量之间关系如图2所示。


根据图2可知,随着减水剂用量提升,混凝土凝结时间逐渐延长,其中,减水剂掺量较低时,混凝土终凝时间与初凝时间之间差值在2.4h~3.4h范围内,减水剂掺量在0.6%以下时,随减水剂掺量提升,凝结时间增加幅度较小。在此基础上进一步增加减水剂掺量,凝结时间则会明显延长,其原因在于减水剂掺量达到一定程度后才能够充分发挥其表面活性作用。而减水剂掺量在1.6%以上时,混凝土体系中自由水组分极多,缓凝组分含量较高,混凝土包裹性较差,并出现离析,且凝结时间较长。


2.4抗压强度


以GB/T50081《普通混凝土力学性能试综验方法标准》为依据测试混凝土抗压强度性能,试合验结果如图3所示。


根据图3可知,在掺人0.6%及论以下含量的减水剂时,随减水剂掺量增加,混凝土述抗压强度提升,进一步提升减水剂掺量至1.2%,混凝土抗压强度有所降低。减水剂含量从1.2%提升至1.6%,混凝土抗压强度略有提升,但幅度较小。减水剂掺量超过1.6%时,混凝土抗压强度再次下降。由此可见,混凝土减水剂掺量存在一个最佳掺量,工程实践中需结合材料特征确定最佳掺量。


3结论


(1)掺入减水剂量为1.4%~1.6%时,混凝土拌合料在和易性方面达到最佳状态,减水剂掺量在1.6%以上时,混凝土泌水率快速提升,并伴随出现离析问题。减水剂掺量在0.6%以下时,凝结时间随减水剂掺量提升而增加,但幅度较小,进一步增加减水剂掺量则会导致凝结时间明显延长。


(2)混凝土抗压强度随减水剂掺量的增加呈现先增大、后降低、再增大、再降低的变化趋势,减水剂掺存在一个最佳掺量区间。


(3)推荐取1.4%~1.6%为减水剂掺量,此时混凝土拌合料和易性、泌水率和凝结时间均达到良好状态,且抗压强度较高。(来源:《河南建材》2025.10)