甘扶平，宋海洋，白體新

（1.科之杰新材料集團福建有限公司，江西 南昌 330209；2.建筑材料工業(yè)技術(shù)情報研究所，北京 100024）

1 研究背景

1.1 目的

在混凝土外加劑使用中，羧酸系外加劑在儲備罐儲存一段時間后，外加劑性能會降低，尤其夏季更為明顯。本項目主要研究不同溫度、存放時間對羧酸系減水劑性能的影響，通過對聚羧酸減水劑不同季節(jié)溫度和存放時間的長短具體對比試驗數(shù)據(jù)，來指導羧酸系產(chǎn)品的生產(chǎn)、儲存和使用，減少產(chǎn)品使用過程中由于品質(zhì)變化引起的質(zhì)量問題，使產(chǎn)品的品質(zhì)得到保障，穩(wěn)定客戶。

1.2 現(xiàn)狀概況

在 20 世紀末我國便開始了聚羧酸減水劑的研究，2005 年我國聚羧酸減水劑的應(yīng)用進入了快速發(fā)展階段。目前國內(nèi)聚羧酸減水劑普遍為常溫工藝合成，此合成工藝產(chǎn)品又面臨穩(wěn)定性差的問題。聚羧酸減水劑采用母液復配技術(shù)配制成成品外加劑，廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、橋梁等處的商品混凝土中，使用中常需要聚羧酸產(chǎn)品具有好的工作性能和穩(wěn)定性能，同時也要求減水劑儲存使用中品質(zhì)保持穩(wěn)定。目前市場上使用的減水劑質(zhì)保時間一般在三個月以上，能夠保證減水劑的使用，而實際中常因溫度和存放時間的不同外加劑性能變化也不一樣，特別是夏季溫度高，質(zhì)保時間較短。

1.3 經(jīng)濟社會效益分析

目前市面上常見的聚羧酸減水劑質(zhì)保時間為三個月以上，實際使用中長因季節(jié)溫度及儲存導致質(zhì)保時間存在偏差較大。本研究為區(qū)別夏冬季節(jié)不同的質(zhì)保時間，指導混凝土生產(chǎn)使用中減水劑的使用，避免使用不當而導致的質(zhì)量問題，能夠有助于提升混凝土的施工性能與耐久性能。

2 研究內(nèi)容

2.1 研究內(nèi)容

不同溫度下不同貯存時間對不同類型合成工藝羧酸系母液復配產(chǎn)品（摻入緩凝劑和防腐劑）性能的影響，聚羧酸母液合成工藝大致分為醚類常溫工藝、醚類升溫工藝與酯類工藝三種。

2.2 創(chuàng)新點

（1）不同溫度梯度（(0±2)℃、(20±2)℃、(40±2)℃）下羧酸系復配產(chǎn)品質(zhì)保時間研究。

（2）相同溫度下不同濃度羧酸系復配產(chǎn)品質(zhì)保時間研究。

（3）各個溫度階段依據(jù)實際情況聚羧酸系外加劑復配相應(yīng)量的緩凝劑與防腐劑。

2.3 技術(shù)路線

（1）將收集的 3 種不同合成工藝的母液，按工藝類型分組、分樣及編號。

（2）將上述分組分樣后的母液，按母液含固 7%、14%、20% 配制樣品，根據(jù)溫度情況摻入不同比例的緩凝劑與防腐劑。

（3）將上述配制好的成品樣品放置于溫度 (0±2)℃、(20±2)℃、(40±2)℃下進行貯存。

（4）樣品貯存方式宜采用開口貯存，與生產(chǎn)儲罐方式儲存方式一致。

（5）各組樣品初始測試一次，以后每隔 15 天測試一次，最長貯存時間為 3 個月。

（6）測試指標：0h 和 1h 水泥凈漿流動度、顏色、氣味、漂浮物（霉菌）等。每隔半個月的樣品對比測試混凝土性能，包括初始坍落擴展度、1h 坍落擴展度、強度、容重或含氣量、粘聚性（和易性）。

（7）緩凝劑選用常用的葡鈉與白糖，防腐劑用某公司防腐劑。

3 原材料

（1）水泥：某品牌 P·O42.5 水泥，標準稠度用水量為 27.4%，比表面積為 370m2/kg，初凝時間與終凝時間分別為 186min 和 238min，28 天抗折強度與抗壓強度分別為 8.8MPa 和 50.1MPa。試驗用水泥存在不同批次區(qū)別。

（2）砂：河砂，細度模數(shù) 2.8，含泥量 0.3%，堆積密度 1470kg/m3。

（3）礦粉：S95 礦粉。

（4）粉煤灰：Ⅱ級粉煤灰，細度 18.3%，需水量比 101%，燒失量 3.6%。

（5）石子：石子采用 10～20mm 粒徑，石子篩出石粉，各指標含量如表1。

（6）外加劑：試驗所使用的母液助劑見表2。

表1 石子石粉各指標含量 %

表2 母液及助劑

4 試驗配比及測試項目

按 GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》、GB/T 50080—2011《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》[1]、GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能性能試驗方法標準》[2]進行試驗，外加劑[3]性能測試為水泥凈漿流動度與 60min 凈漿流動度、pH 值、水泥膠砂減水率，混凝土相關(guān)性能測試為初始坍落度（擴展度）、60min 坍落度（擴展度）、凝結(jié)時間、抗壓強度?；炷猎囼炁浜媳纫姳?，樣品編號分組見表4。

表3 C30 配合比 kg/m3

5 試驗結(jié)果與分析

試驗采用同一配合比，除水泥存在不同批次差異外，其他原材料保障同一批次。

5.1 儲存不同時間減水劑 pH 值與發(fā)臭情況

0℃、20℃ 和 40℃ 條件下，儲存不同時間減水劑的pH值分別見表5～7。

表4 樣品編號分組

表5 0℃樣品不同時間 pH 值

試驗中發(fā)現(xiàn)，在 0℃ 存儲條件下，所有樣品均未有異臭味；在 20℃ 存儲條件下，部分樣品有異臭味，存儲時間越久異臭味越嚴重（樣品存放 45 天異臭味大），濃度越低異臭味越嚴重（樣品 1、2、3 比 7、8、9 味道更重），加防腐劑無異臭（存放 45 天樣品4、5、6 沒有異臭），三種工藝母液異臭味不一樣（酯類工藝＜醚類升溫工藝＜醚類常溫工藝，樣品 13、14、15＜樣品 7、8、9＜樣品 1、2、3）；在 40℃ 存儲條件下，樣品異臭味嚴重，15 天低濃中濃樣品均有不同程度的異臭味，加防腐劑 30 天樣品也會有不同程度的異臭味，且溫度越高，異臭味越嚴重，保質(zhì)時間越短。

表6 20℃ 樣品不同時間 pH 值

表7 40℃ 樣品不同時間 pH 值

5.2 減水劑凈漿試驗與膠砂減水率

0℃、20℃ 和 40℃ 條件下，儲存不同時間減水劑的凈漿試驗與膠砂試驗結(jié)果分別見表8～10。

0℃ 樣品凈漿流動度、60min 凈漿流動度、膠砂減水率變化??；20℃ 樣品凈漿流動度、60min 凈漿流動度、膠砂減水率隨儲存時間增長有緩慢下降趨勢；40℃樣品凈漿流動度、60min 凈漿流動度、膠砂減水率隨儲存時間增長會下降，與低溫相比保質(zhì)時間更短，使用時間宜在 2 月以內(nèi)，時間長性能會輕微下降。

表8 0℃ 樣品凈漿、膠砂試驗

5.3 減水劑混凝土性能測試分析

0℃、20℃ 和 40℃ 條件下，減水劑應(yīng)用于混凝土中的試驗結(jié)果分別見表11～16。

0℃樣品混凝土坍落度/擴展度（初始與 60min）無明顯變化，混凝土和易性無偏差，混凝土抗壓強度無明顯變化，混凝土凝結(jié)時間變化小。20℃樣品混凝土坍落度/擴展度（初始與 60min）低濃（樣品 1、2、3）隨著時間延長性能輕微下降，加防腐劑的無明顯變化，中濃與高濃樣品混凝土性能無差異，所以樣品混凝土和易性無偏差；混凝土抗壓強度（7 天與 28 天）低濃（樣品 1、2、3）隨著時間延長性能輕微下降，加防腐劑的變化小，中濃與高濃樣品混凝土性能無差異；混凝土凝結(jié)時間同強度變化，低濃未加防腐劑的凝結(jié)時間隨時間延長而出現(xiàn)輕微縮短，其他樣品未有變化。40℃樣品混凝土坍落度/擴展度（初始與 60min）低濃、中濃（樣品1、2、3、7、8、9）隨著時間延長性能出現(xiàn)下降，加防腐劑的變化更小一些，高濃樣品混凝土性能無差異，低濃樣品存放時間長出現(xiàn)混凝土和易性變差情況；混凝土抗壓強度（7 天與 28 天）隨著時間延長強度輕微下降，主要原因在于糖類緩凝劑的分解，外加劑性能下降，加防腐劑可以降低強度的下降程度；混凝土凝結(jié)時間同強度變化，樣品的凝結(jié)時間隨時間延長而出現(xiàn)嚴重縮短，加防腐劑能夠有效提升緩凝的保質(zhì)時間，濃度越高凝結(jié)時間縮短程度比濃度低的樣品凝結(jié)時間縮短程度更小一些。

表9 20℃ 樣品凈漿、膠砂試驗

表10 40℃ 樣品凈漿、膠砂試驗

表11 0℃ 樣品混凝土拌合物性能

表12 0℃ 樣品混凝土強度和凝結(jié)時間

表13 20℃ 樣品混凝土拌合物性能

表14 20℃ 樣品混凝土強度和凝結(jié)時間

表15 40℃樣品混凝土拌合物性能

表16 40℃樣品混凝土強度和凝結(jié)時間

6 結(jié)論

（1）減水劑存儲時間越久異臭味越嚴重（樣品存放 45 天異臭味大）；溫度越高越容易變質(zhì)發(fā)臭，濃度越低異臭味越嚴重；加防腐劑能夠起到延緩變質(zhì)發(fā)臭的作用；三種工藝母液保質(zhì)時間以酯類工藝母液最好（酯類工藝＞醚類升溫工藝≥醚類常溫工藝。

（2）三種工藝母液配制的樣品 pH 值不同，時間越長 pH 值會發(fā)生非常輕微的變動，濃度越低 pH 值變化率更大一些，防腐劑有一定的延緩保質(zhì)功能。

（3）減水劑儲存后的凈漿流動度、60min 凈漿流動度、膠砂減水率隨儲存時間增長有緩慢下降；溫度越高，外加劑的凈漿、砂漿性能指標變化越快，低溫的保質(zhì)時間較長，高溫較短；加防腐劑性能下降更緩慢，保質(zhì)時間適當延長。

（4）減水劑高濃樣品比低濃樣品保質(zhì)時間更長；酯類工藝母液質(zhì)保時間優(yōu)于其他兩種工藝母液。

（5）減水劑儲存時間越長混凝土性能（初始與60min 的坍落度/擴展度、7 天與 28 天抗壓強度、凝結(jié)時間）隨儲存時間增長有所下降，時間長混凝土和易性濃度低的樣品會出現(xiàn)輕微泌現(xiàn)象。

（6）溫度越高，外加劑對混凝土性能影響變化越快，低溫的保質(zhì)時間較長，而高溫較短；加防腐劑性能下降更緩慢，保質(zhì)時間適當延長。