孙铖
中国葛洲坝集团第一工程有限公司 湖北省宜昌 443002
摘要：减水剂技术在预拌混凝土中广泛采用，且在混凝土质量控制中起重要作用，由于超量使用现象时有发生，本文针对减水剂超掺量时对混凝土性能的影响进行分析，提出处理方法。
关键词：减水剂掺量；混凝土性能；影响
混凝土中使用外加剂已被公认为是提高混凝土的强度、改善性能、节约水泥用量及节省能耗等方面的有效措施。最早使用的外加剂主要为氯化钙、氯化钠和石膏等无机盐类。二十世纪三十年代，美国、英国、日本等国家已相继在公路、隧道、地下等工程中开始使用引气、防冻等外加剂。随着混凝土制品品种日益增多、结构日趋复杂、构筑物向大型化发展，出现了许多超大型的特种结构物（如海上钻采平台，大跨径桥梁，运输液化天然气的水泥船，混凝土塔等），仅仅依靠振动、加压、真空等工艺已不能满足工程施工的要求。
1、减水剂的作用机理
减水剂技术在预拌混凝土中广泛采用，且在混凝土质量控制中起重要作用，由于超量使用现象时有发生，本文针对减水剂超掺量时对混凝土性能的影响进行分析，提出处理方法。
本文所论述的减水剂为聚羧酸系高性能减水剂，系以羧酸类聚合物为主体的复合添加剂，具有大减水、高保坍、高增强等功能，特别适用于配制高耐久性、高流态、高保坍、高强以及对外观质量要求高的混凝土工程。减水剂在混凝土中可起到三个方面的作用。
用水量不变的情况下可以改善混凝土的和易性，增大混凝土坍落度；坍落度不变的情况下可以减少用水量，从而降低水胶比，提高混凝土强度；用水量不变的情况下达到相同强度可以减少胶凝材料用量，节约成本。一般需根据不同的使用条件通过试配选择合适的减水剂品种和掺量，以达到适用性和经济性要求。
2、减水剂少量超掺对混凝土性能的影响
（1）若减水剂掺量增加，用水量不变，则可能出现流动性超过预期范围，混凝土和易性变差。在混凝土本身状态不好的情况下可能导致泌水增加，对泵送施工造成不良影响，并且泌水量增加可能导致混凝土表面强度和外观质量下降。
（2）对于有缓凝作用的减水剂，超掺可能使凝结时间延长，早期强度较正常掺量混凝土降低，一般在48小时内凝结，通常对后期强度无不良影响。但要求加强对混凝土的早期养护，避免现场混凝土在塑性状态下失水过多，导致混凝土表面开裂，影响混凝土的强度和结构耐久性。
（3）对于复配了引气组分的减水剂，超掺后含气量增大，混凝土早期及后期强度都可能有所降低，一般含气量在4.5以下对混凝土强度影响不大，且含气量的适量提高对抗冻、抗有害介质被腐蚀均能起到有利作用；若含气量超过5，则对混凝土的各龄期强度都将造成严重下降，有可能导致质量事故的发生。
总之，减水剂掺量在正常掺量2倍以内，混凝土状态良好，含气量小于4.5，浇筑后适当加强养护，不会对混凝土性能造成不利影响。
3、减水剂掺量超掺数倍对混凝土性能的影响
第一种情况，在超高强混凝土中，因水胶比≤0.3甚至低至0.2，在此情况下通常表现出混凝土状态对减水剂掺量不敏感，为达到理想的流动性状态，减水剂掺量通常为一般正常掺量的5-8倍，即聚羧酸掺量需达到5%-8%。对于C50以下混凝土，如此高的掺量是不可思议的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但试验结果表明，在该掺量下混凝土各龄期强度发展良好，原因在于：减水剂对水泥的分散仅仅是物理吸附作用，减水剂分子吸附在水泥颗粒表面，通过空间位阻作用和静电斥力作用，使水泥颗粒絮凝结构解体，释放出被包裹的游离水，从而使混凝土的流动性增加，且聚羧酸系减水剂因其特殊的梳状结构，可以在一定时间内阻止水泥颗粒再次凝聚。因此具有良好的坍落度保持性能。一旦超过一定时间后，水泥水化产物将吸附在水泥颗粒表面的减水剂分子完全包裹，减水剂分子被屏蔽后分散作用完全消失，随后不再对混凝土有任何作用和影响，水泥正常水化，混凝土强度正常发展。当然，因减水剂掺量较高，混凝土液相中减水剂分子浓度大，在部分分子被水泥水化产物覆盖后，又有新的分子吸附在水泥水化物表面，阻止水泥颗粒迅速搭接形成网络，从而在一定程度上使得凝结时间有所延长，但一般水泥凝结不超过24小时。
第二种情况，减水剂本身具有一定的引气性和缓凝性，数倍超掺可能对混凝土性能产生较大不利影响。一般来说，缓凝组分的用量是根据气温环境、工程要求和减水剂正常掺量确定的，若缓凝组分超掺数倍，因缓凝组分在胶凝材料颗粒表面的大量吸附，影响胶凝材料的正常水化，轻则使凝结时间显著延长，重则导致混凝土数天不凝或永久性不凝。一般2天甚至更长时间凝结的混凝土，因水化过程被过于延缓，水化产物的种类和数量发生变化，造成混凝土强度永久性降低。
引气型减水剂超掺数倍，在正常掺量时混凝土含气量适当的情况下，超掺数倍后使含气量大大增加，混凝土浆体异常丰富，铲起时混凝土轻而飘，严重时混凝土如面包状疏松多孔，混凝土强度严重下降。
第三种情况，即使减水剂本身无引气型和缓凝型，成倍超掺后，若不注意及时调整用水量，也可能使新拌混凝土的和易性严重变差，产生严重的泌水、离析、抓底、板结等现象，且浇注后均一稳定性差，出现内分层现象，导致钢筋周围的混凝土水胶比增大，强度下降，使钢筋握裹力严重下降。严重超掺导致的大量泌水也会出现在混凝土表面及与模板接触的部位，导致这些部位的强度下降，拆模时易出现裂缝、蜂窝、麻面等缺陷，使混凝土抵御外界侵蚀的能力大大降低，严重影响混凝土的耐久性。
4、试验结果证明
在现场对超量使用减水剂的混凝土构件进行采样和试验室做成的模拟试块表明，聚羧酸型减水剂因在生产时采用了消泡措施，其含气量并不严重。
经无损检测，在超量使用减水剂的混凝土构件下显示出少量部位出现离析、露砂、存在微小气孔的现象。此时用水量降低能改善混凝土受超量使用减水剂的负面影响。超量使用减水剂对早期混凝土存在负面影响，表现在现场拆模时发现混凝土表面颜色有差异，强度低等缺陷。如果及时采取措施，如加强混凝土早期的湿温养护，延迟拆模的时间等，是可以得到一些补偿的。3天以后影响逐渐消失。对混凝土28天强度以及耐久性无负面影响。粒子相互接近时，会同时受到粒子间的静电斥力和范德华引力的作用。整个体系的位能（Vt）为相斥位能（Vr）和吸引位能（Va）之和。当总位能存在最大值（Vmax）时，粒子必须克服此能垒，才能发生凝聚。当水泥掺入了过多的减水剂后，水泥粒子吸附金属阳离子和有机阴离子形成的双电层相吸引，使已经分散的水泥粒子再次凝聚，剪切应力增大。
决定强度的重要因素是空隙率，而空隙率的大小又与水灰比及水泥的水化程度有关。当加入减水剂后因其减水作用可明显降低水灰比，因其分散作用可强化水泥的水化程度，因而混凝土内部孔隙体积可以大幅度减小，混凝土更加致密，抗压强度显著提高。混凝土的抗压强度的增长率与减水剂的减水能力有着密切的关系。这正合我们试验的结果相符。
参考文献
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[3]李永德.高性能减水剂的研究现状和发展方向[J].混凝土.2011（9）
[4]冉千平，游有鲲．聚羧酸类高效减水剂现状及研究方向[J]化学建材 2011（12）
论文作者:孙铖
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/12
标签：混凝土论文; 减水剂论文; 强度论文; 水泥论文; 水化论文; 羧酸论文; 气量论文; 《建筑学研究前沿》2018年第7期论文;