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(qiáng)度和耐久性、抗?jié)B性；改善混凝土的工作性，提高施工速度和施工質(zhì)量，滿足機(jī)械化施工要求，減少噪聲及勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約水泥用量等。

【關(guān)鍵詞】減水劑 混凝土 強(qiáng)度 影響

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)混凝土的性能提出了各種新的更高的要求。從上世紀(jì)40年代開(kāi)始推廣混凝土外加劑以來(lái)，它的發(fā)展不但從微觀亞微觀層次改變了硬化混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且在工藝過(guò)程改變了新拌混凝土的結(jié)構(gòu)。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(duì)新拌混凝土流變性質(zhì)的影響

要制備流動(dòng)性質(zhì)好的新拌混凝土，必須拆開(kāi)降低水泥顆粒間阻礙流動(dòng)的粘滯結(jié)構(gòu)，使水泥顆粒在水介質(zhì)中充分分散。影響水泥膠融的性質(zhì)很多，如水泥的礦物組成，水泥顆粒的形狀尺寸，礦物結(jié)晶的完整程度以及操作條件和環(huán)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(wěn)定性。介質(zhì)條件不同就有可能改變漿體中水泥顆粒所帶電荷的數(shù)值，即改變顆粒間的靜電斥力。

當(dāng)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(dǎo)致新拌混凝土的粘度下降，這樣就促使整個(gè)分散體系的穩(wěn)定性提高，流動(dòng)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(qiáng)的觸變性。這是由于水泥顆粒表面對(duì)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(dòng)又會(huì)表現(xiàn)出較好的流動(dòng)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(duì)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(zhì)和用量，溫度等因素。當(dāng)其它條件相同時(shí)和易性則與減水劑的種類和摻量有一定關(guān)系。新拌混凝土的和易性通常用塌落度值測(cè)定來(lái)衡量。混凝土拌制后到澆灌需要有一段運(yùn)輸?shù)群蛲７艜r(shí)間，往往使混凝土和易性變差，造成施工困難。實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)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(qiáng)弱。水泥中主要礦物吸附減水劑能力順序?yàn)镃3A >C4AF>C3S>C2S，一加水?dāng)嚢瑁痛偈馆^多分散劑涌聚到水泥顆粒表面，整個(gè)液相中減水劑濃度下降，當(dāng)澆灌時(shí)，對(duì)水泥起分散作用的減水劑量漸顯不足，因而坍落度隨時(shí)間而逐漸減小。

⑵氣泡外溢及水分蒸發(fā)。即使是非引氣性減水劑在摻入混凝土中時(shí)也有一定氣派引入，而在運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中氣泡不斷外溢消散，并伴隨著水分蒸發(fā)，高效減水劑表現(xiàn)的尤為顯著。

⑶摻入減水劑后由于分散、濕潤(rùn)等作用，使水泥初期水化速度過(guò)快，水化產(chǎn)物增多，固體量增加，整個(gè)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(nèi)時(shí)，其坍落度增大幅度較大，若超過(guò)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(huì)顯示出強(qiáng)烈延緩凝結(jié)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(dāng)配合比和用水量相同時(shí)，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(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

混凝土凝結(jié)時(shí)間是施工中一項(xiàng)重要的參數(shù)，尤其是對(duì)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(jié)時(shí)間，便于解決施工中所出現(xiàn)的問(wèn)題。

溫度對(duì)摻減水劑混凝土的凝結(jié)時(shí)間影響規(guī)律與普通混凝土相類似，隨著溫度的提高，水泥的水化反應(yīng)速率加快，其凝結(jié)時(shí)間和硬化過(guò)程也相應(yīng)縮短。

4.減水劑對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

抗壓強(qiáng)度是混凝土最重要的力學(xué)性質(zhì)之一。長(zhǎng)期以來(lái)研究混凝土強(qiáng)度理論的基本出發(fā)點(diǎn)都是把水泥石的抗壓強(qiáng)度性能作為主要影響因素，水泥石空隙率與密實(shí)度與強(qiáng)度之間的關(guān)系式： R=ARC（C/W-B）。式中：R-混凝土抗壓強(qiáng)度；A B-經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；RC-水泥的實(shí)際強(qiáng)度；C/W-灰水比。

由上式可看出混凝土強(qiáng)度的重要因素是水泥漿的水灰比和水化程度有關(guān)。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(nèi)部空隙體積明顯減少，水泥石更加致密，使混凝土的抗壓強(qiáng)度有顯著的提高。

普通減水劑不同摻量與混凝土抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下普通減水劑的適宜摻量為0.25%左右，若摻量超過(guò)0.3%時(shí)個(gè)齡期混凝土的抗壓強(qiáng)度顯著下降。

5.減水劑對(duì)混凝土耐久性能的影響

5.1對(duì)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(gè)重要因素制約。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，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(guó)內(nèi)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(shuí)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(zhì)隨孔徑不同而有很大差異。從混凝土氣泡結(jié)構(gòu)和抗凍融性能的關(guān)系的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使混凝土中引入相同數(shù)量的空氣，由于外加劑的品種不同，氣泡在混凝土中的結(jié)構(gòu)，即氣泡直徑和分布形狀的不同，因而對(duì)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(guò)6%，則不但會(huì)使混凝土的強(qiáng)度顯著降低，而且耐久性也會(huì)有下降趨勢(shì)。所以適宜的含氣量控制范圍一般為2%-5%。

5.2對(duì)抗?jié)B性的影響

一般影響抗?jié)B性較大的是水灰比，當(dāng)水灰比大于0.55時(shí)，由于拌和混凝土所使用的水遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)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(fā)水和泌水通道等留下的原生孔縫將導(dǎo)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(dǎo)致無(wú)法制成充分密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)，其抗?jié)B性能還是無(wú)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(duì)提高其抗?jié)B及抗凍性能均會(huì)起好的作用，若在減水劑中適量復(fù)合些膨脹劑，在有限條件下也是制成抗?jié)B性能良好的密實(shí)混凝土的一個(gè)有效途徑。

5.3對(duì)碳化及鋼筋銹蝕的影響

混凝土的碳化與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性密切相關(guān)?；炷两Y(jié)構(gòu)從表面開(kāi)始遭受CO2的作用，混凝土中的水化產(chǎn)物Ca（OH）2慢慢地變成CaCO3喪失堿性。當(dāng)碳化作用深入到鋼筋部位后，就使原來(lái)起保護(hù)鋼筋的“鈍化膜”遭到破壞從而使鋼筋受到電化學(xué)腐蝕。當(dāng)加入外加劑，外加劑中含有大量氯離子，則對(duì)鋼筋的電化學(xué)腐蝕作用將明顯加劇。有試驗(yàn)結(jié)果表明，摻優(yōu)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(dá)到普通水泥抗碳化的水平，混凝土總鋼筋產(chǎn)生銹蝕的危害明顯減輕。若在減水劑中再?gòu)?fù)合此阻銹劑（如亞硝酸鈉等）那鋼筋的阻銹能力將進(jìn)一步提高，而混凝土的整體耐久性將有明顯提高。

6.結(jié)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(qiáng)度等級(jí)和耐久性，節(jié)約了水泥用量。

（2）減水劑對(duì)水泥性能的影響存在多重作用，評(píng)價(jià)減水劑對(duì)混凝土性能影響時(shí)應(yīng)充分給予考慮。根據(jù)不同的作用目的，選擇不同減水劑，對(duì)諸影響因素有所取舍。

（3）減水劑與水泥的相容性也是評(píng)價(jià)減水劑性能的指標(biāo)之一，若出現(xiàn)不相容性則會(huì)使混凝土性能改善不明顯，甚至使混凝土構(gòu)件更易出現(xiàn)裂紋。