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 　　摘　要:介紹了高效減水劑的分類、特性及使用高效減水劑的經濟性,并著重介紹了高效減水劑對配制高性能混凝土的作用。

　　關鍵詞:高效減水劑,高性能混凝土

　　中圖分類號：TU37  文獻標識碼：A   文章編號：2095-2104（2012）

　　1 引言
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　　在工程建筑用材中，混凝土的用量之大、范圍之廣是其它任何材料所不能取代的。普通混凝土已不能滿足現代化施工的要求，化學外加劑已成為混凝土除了水泥、砂、石和水之外的第五種必不可少的組分。混凝土外加劑(Concrete Additives)是指在混凝土的拌制過程中, 摻入的用以改善混凝土性能的物質, 其摻量不多(一般不大于5%), 但對改善拌和物的和易性, 調節混凝土的凝結硬化時間, 控制強度發展和提高耐久性等方面起著顯著的作用[1]。20世紀90年代初出現的高性能混凝土( High Performance Concrete ,以下簡稱HPC) 就是超塑化劑與混凝土材料科學相結合的成功范例。對于HPC的定義，目前國內外雖有不同解釋,但有幾點則是共同認定的,即它必須在混凝土施工過程中具有極好的可施工性,在應用中應有較好的力學性能及良好的耐久性能[2]。許多國家將HPC作為跨世紀的新材料,投入大量人力、物力進行研究和發展,部分國家已開始用于一些重要工程。

　　2 高效減水劑簡介

　　2.1 高效減水劑的分類

　　當前常用的高效減水劑主要有:萘系(萘磺酸鹽甲醛縮聚物) 高效減水劑，磺化三聚氰胺甲醛樹脂高效減水劑，聚羧酸系減水劑以及氨基磺酸鹽系高效減水劑等[3]。

　　2．2 高效減水劑的特性:

　　① 減水率高,可減水18%～20%。② 減少坍落度損失。③ 在保持強度恒定值時,則能節約水泥10%以上。④ 不含氯離子,對鋼筋無銹蝕作用。

　　2.3 使用高效減水劑的經濟性

　　在混凝土中摻入適量的減水劑,可在保持新拌混凝土和易性相同的情況下,顯著地降低水灰比;倘若基準混凝土的水灰比為0.5 ,混凝土中的水泥用量為360 kg/m3 ,摻入高效減水劑后,在相同坍落度的條件下,減水率為20% ,則水灰比可降至0.40 (混凝土中的用水量可減少36kg/m3 以上) 。由于減水,將對混凝土的強度、抗凍、抗滲等一系列物理力學性能產生良好的影響,摻減水劑后,新拌混凝土的減水率一般為6%～10% ,若摻加具有較強分散能力的減水劑時,其減水率可達12%～25%。

　　3 高效減水劑對配制高性能混凝土的作用

　　3.1 力學性能方面

　　由于混凝土是一種非均質材料,強度受諸多因素的影響,但各種強度之間有一定的關系,一般可以用抗壓強度的關系表現。水灰比是影響混凝土強度的主要因素,對于普通混凝土,隨著水灰比的降低,混凝土的抗壓強度增大,但對于HPC ,由于低水灰比下存在攪拌困難、振搗不充分等問題,其強度提高不是無限制的,最高達到水泥的強度界限[4]。在HPC中摻入礦物超細粉可以填充水泥顆粒之間的空隙,改善界面結構,提高混凝土的密實度,提高強度。但由于礦物細粉過細，所需水灰比就會很大，而摻入高效減水劑后,其對水泥的分散能力強、減水率高,可大幅度降低混凝土單方用水量，從而降低硬化水泥漿體的孔隙率及改善孔隙尺寸分布使混凝土的強度增大。

　　3.2 耐久性方面

　　混凝土的耐久性破壞主要有:混凝土碳化、氯離子侵蝕、鋼筋銹蝕、堿- 骨料反應、凍融破壞等。混凝土碳化是指由大氣環境中的二氧化碳引起的混凝土pH 值下降的過程,碳化的主要負面影響是引起鋼筋的銹蝕問題。氯離子侵蝕是指混凝土生產或結構使用過程中侵入氯離子,當混凝土中的氯離子含量達到一定限值時,會促成混凝土中鋼筋的銹蝕。鋼筋銹蝕是鋼筋表面鈍化膜破壞后在水和氧氣充足的情況下發生的電化學銹蝕,鋼筋銹蝕會減小鋼筋的有效面積,導致混凝土保護層膨脹脫落,破壞鋼筋與混凝土之間的粘結,影響結構物的安全性。堿- 骨料反應是指混凝土中的堿與具有活堿性的骨料之間發生膨脹性反應,反應后混凝土體積膨脹、力學性能下降。凍融破壞是指混凝土在飽水狀態下因凍融循環產生的破壞作用,其破壞作用主要是使混凝土發生凍脹開裂和表面剝蝕,危害結構物的安全。目前,對于HPC 耐久性的評定沒有統一的指標和方法,對其進行試驗和評價基本仍沿用普通混凝土的方法和指標。

　　要改善混凝土的耐久性，就要在保證混凝土拌和物所需流動性的同時，盡可能降低用水量，減少水灰比，使混凝土的總孔隙，特別是毛細管孔隙率大幅度降低。水泥在加水攪拌后，會產生一種絮凝狀結構。在這些絮凝狀結構中，包裹著許多拌和水，從而降低了新拌混凝土的工作性。施工中為了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必須在拌和時相應地增加用水量，這樣就會促使水泥石結構中形成過多的孔隙。當加入減水劑的定向排列，使水泥質點表面均帶有相同電荷。在電性斥力的作用下，不但使水泥體系處于相對穩定的懸浮狀態，還在水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，同時使水泥絮凝體內的游離水釋放出來，因而達到減水的目的。許多研究表明，當水灰比降低到0.38 以下時，消除毛細管孔隙的目標便可以實現，而摻入高效減水劑，完全可以將水灰比降低到0.38 以下。所以高效減水劑在HPC中應用,可以顯著減少混凝土拌和用水,降低水膠比,改善混凝土孔結構,提高混凝土密實性。

　　3．3 工作性方面

　　坍落度是評價混凝土工作性的主要指標,反應混凝土拌和物在重力作用下的流動和變形能力。在HPC的配制過程中加入高效減水劑和礦物質超細粉, 可以很好的控制坍落度,但在與普通混凝土在坍落度相同的情況下,粘度較大,這使其在泵送過程中需施加更大的壓力。而在振搗的過程中,由于HPC粘性大,粗骨料的下沉速度慢,在相同振動時間內,下沉距離短,穩定性和均勻性好。同時,由于加入高效減水劑，HPC 的水灰比低,自由水少,且摻入超細粉,基本上無泌水,其水泥漿的粘性大,很少產生離析的現象。而自密實混凝土不需機械振搗,在施工現場無振動噪聲,可進行夜間施工,混凝土質量均勻,鋼筋布置較密或者構件體型復雜時也可進行澆筑,施工速度快,現場勞動小。

　　3.4 體積穩定性方面

　　混凝土的體積穩定性是指混凝土在抵抗物理、化學作用下產生變形的能力。混凝土的體積變形包括收縮變形、彈性變形、徐變變形和溫度變形。收縮變形是混凝土的固有特性,不均勻的收縮變形會引起混凝土的內應力產生裂縫,影響強度和耐久性;彈性變形是所有材料共有的變形,彈性模量越大,變形越小;徐變變形是混凝土在荷載作用下隨時間增加而產生的不利變形,會影響結構的使用安全;溫度變形是指混凝土在約束條件下熱脹冷縮或者因內外溫差而產生的變形。體積穩定性不良的混凝土會產生收縮開裂,使混凝土的抗滲性及其物理、化學、力學性能降低,耐久性下降。影響混凝土體積穩定性的因素很多,包括水泥顆粒的細度、用水量、骨料情況等。

　　高效減水劑對于改善高性能混凝土膠凝體系收縮有著顯著的影響[5]。眾所周知，脆性性能是混凝土體積穩定性的一個重要指標，而混凝土強度的拉壓比(標準試件抗拉強度與抗壓強度的比值)通常可以作為宏觀上衡量其脆性的一項最簡便、實用的指標，拉壓比值的降低就意味著混凝土的脆性增大，即混凝土的體積穩定性有降低的趨勢。另外高效減水劑種類不同，其對混凝土試件抗壓強度的影響也不同，其中以聚羧酸高效減水劑和氨基磺酸鹽高效減水劑對混凝土抗壓強度的影響較大，而萘系高效減水劑的影響較小。所以在摻入高效減水劑以改善混凝土體積穩定性時，要根據混凝土配合比及減水劑種類的不同進行全面考慮。

　　4 結語

　　綜合各方面可以看出，摻入高效減水劑可以大大地改善混凝土的和易性，降低泌水率，增大流動性，顯著延長混凝土的初凝時間，使早期的水化放熱降低，降低水灰比，減少干縮。在施工中可以延長可振搗時間、減少離析和提高混凝土的均質性。在新拌混凝土和易性相同的情況下，降低水灰比，提高了混凝土的強度，使混凝土致密，因而抗滲性提高。可見高效減水劑對混凝土的高性能化起著至關重要的作用，成為高性能混凝土不可或缺的組分[6]。高效減水劑的開發，可以使高性能混凝土技術在工程實踐中得以廣泛應用。

　　參考文獻

　　[1] 彭小芹，馬銘彬.土木工程材料[M].重慶大學出版社.2001，94-96.

　　[2] 宋劍飛，袁海萍，王立新.高性能混凝土中摻加外加劑的應用研究.河北建筑工程學院學報.2007

　　[3] 胡柳柳，王祥.減水劑對混凝土性能的研究.山西建筑.2007

　　[4] 初少鳳, 施養杭.高性能混凝土的研究現狀與應用前景.低溫建筑技術.2007

　　[5] 馮乃謙．高性能混凝土[M]．北京：中國建筑工業出版社，1996．

　　[6] 唐建華.高性能混凝土的研究與發展現狀[J].國外建材科技,2006.