减水剂的最佳掺量如何测定
发布时间：
2022-09-09 23:56
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减水剂是保证混凝土强度并使之达到泵送性能的重要添加剂，对于提高和改善混凝土施工可操作性起着举足轻重的作用。泵送混凝土，除一般混凝土性能要求外，还必须具有良好的流动性、和易性、坍落度损失小、不泌水、不离析等性能。因此，在高性能的混凝土工程施工中，准确地测定混凝土减水剂的最佳掺量，验证减水剂与水泥的相溶性和适应性，以确保工程质量，降低工程成本，是一个十分重要的技术环节。
水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间的引力作用，会形成许多絮状结构，使 10%～30%的水包裹在其中，从而大大降低了混凝土拌和物的流动性。当加入适量的减水剂后，减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面，减水剂亲水基团指向水溶液，由于亲水基团的离解，使水泥颗粒表面带上电性相同的电荷，并随减水剂浓度的增大而增大，从而产生静电斥力，导致水泥颗粒相互分散，絮凝结构解体，毛细孔数量明显减少，包裹其中的拌和水释放出来，就能有效地增大混凝土拌和物的流动性和密实度。
在混凝土中掺入适量的减水剂后，可以降低混凝土的水灰比，减少水泥用量，提高混凝土早期强度，使混凝土拆模时间提前，加速模板周转，缩短施工工期，降低工程造价。
高效减水剂与混凝土各组分材料之间存在着相溶性问题，其中，同一种水泥与不同的高效减水剂之间，或同一种高效减水剂与不同水泥之间的相溶性存在着明显差异，这种差异会影响混凝土的流变性能，从而影响混凝土的工作性、强度以及耐久性。所以，对各类混凝土减水剂的选择，以及减水剂的性能、掺量等都有必要做一系列的对比试验，以确定混凝土减水剂的最佳掺量。
二、 影响减水剂作用的因素
不同的水泥有着不同的熟料组分，熟料组分中MgO的含量越高，减水剂对混凝土的性能影响就越大，就越容易造成混凝土的微裂缝。
高效减水剂对矿物熟料有选择吸附的性质，当 C3A 与水接触后立刻具有足够的吸附层，其数量越多，吸附高效减水剂的量就越多，而C3S、尤其是C2S 吸附的较少。这种不均匀的吸附性会使高效减水剂的分散作用不尽相同。C3A 含量越高的水泥与减水剂的相溶性愈差，会使高效减水剂出现减水不足或根本无减水效果的现象。
实验表明，加入减水剂的混凝土的凝结时间比未加减水剂的混凝土的凝结时间有偏长的现象。
在加入了高效减水剂的混凝土中，以低水灰比为特征的混凝土体系，其凝结和流变性与不加减水剂的水泥砂浆有很大的不同。其一，是由于用水量减少，石膏在水泥浆中的溶出量很少，其浓度不足以控制C3A的水化，造成急凝，坍落度损失很快；其二，高效减水剂的加入，干扰了水泥水化的动力，降低了石膏的溶解度，使液相中石膏的浓度更低。同时因缺少硫酸根离子，高效减水剂分子上的磺酸根基团就会与C3A结合，使液相中的高效减水剂剂量减少，失去对水泥的分散作用，加快坍落度损失。
水泥比表面积和颗粒级配影响高效减水剂的分散效果，一般来说，比表面积较大的水泥，掺同样的高效减水剂，其作用效果明显，流动性提高幅度大。
很多资料说明：碱含量非常明显地影响着减水剂的水泥体系的流动性，碱含量越高，水泥的流动性越小，实验表明高效减水剂用于高碱水泥会使减水率下降。
三、 最佳掺量测定
水泥与减水剂的适应性是双向的。在水泥与减水剂的适应性方面，减水剂的种类以及质量也起着举足轻重的作用。故应根据对水泥的适应性以及施工要求选择减水剂。高效减水剂与某种水泥不相溶时会出现以下情况：
1.混凝土在搅拌过程中即出现异常凝结。
2.拌混凝土坍落度损失大。
3.混凝土泌水、分层离析现象严重。
4.高效减水剂减水不足或根本无减水效果。
5.混凝土各龄期强度无明显增加，甚至下降。
6.混凝土收缩率增加较多，产生开裂现象。
上述的这些不相溶现象应在选择减水剂时，尽量避免。
混凝土减水剂掺量不但与水泥用量有关，且与水泥的物理特性和化学成分有很大关系。
传统的混凝土减水剂掺量的确定方法主要是根据减水剂产品说明书和水泥用量的百分比来确定。由于不同品种或不同批次的水泥化学成分和含量的不同，减水剂与水泥的相溶性和适应性及最佳掺量也会有较大的不同。仅按水泥用量的百分比来确定减水剂的掺量很难确保拌和物的最佳减水效果，容易造成减水剂的浪费。笔者经过多次试验，采用了水泥净浆流动度的方法来测定混凝土减水剂的最佳掺量，取得了较好的成效。其具体做法是依据减水剂生产厂家说明书推荐的掺量，准确称取减水剂、水和300g水泥，按规范的方法，将减水剂、水和水泥净浆进行拌和。在洁净的玻璃上，将拌和好的水泥净浆装入试模中，逐次提起试模后，观察水泥净浆流动的状况，测试水泥净浆的流动性能否满足混凝土泵送的性能要求。同时记录好不同的水泥、不同的混凝土减水剂减水率的大小和掺量，进行优选。
减水剂的掺加顺序。通过对不同的减水剂进行多次对比试验表明，减水剂的掺加先后顺序对减水剂的减水效果有一定影响。以某产品高效减水剂为例：在称取了一定量的水泥、减水剂和水后，按水泥→减水剂→水依次倒入搅拌锅内，测定的水泥净浆扩展度为 22cm～23cm。而按先加入水泥→水的顺序，在搅拌一定时间后再放入减水剂，测定的水泥净浆扩展度为 25cm～27cm。由此可见，使用相同的水泥、相同的减水剂，采用后掺法优于先掺法，有利于提高减水剂与水泥的相溶性，充分发挥减水剂的效能。同理，在混凝土实际施工中，应在混凝土拌和物搅拌一定时间后，再掺入减水剂，可取得减水的最佳效果。
四、 结束语
综上所述，由于不同品种，不同批次水泥的特性和化学成分的不同，确定减水剂的品牌及混凝土减水剂的最佳掺量，应根据不同的水泥和减水剂由试验来确定，而不应单凭减水剂生产厂家说明书及水泥用量的百分比，用水泥净浆流动度的方法来测定混凝土减水剂的掺量，简单、准确、可靠，可保证工程质量，降低工程成本，使施工工程取得最佳效果。
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