减水剂在混凝土中应用原理及质量控制

1  概述外加剂已成为混凝土中不可缺少的第五种组分，常用的外加剂多属于带阴离子的表面活性剂，例如减水剂，其对混凝土具有减水、增强、缓凝或促凝作用，减少泌水、离析，提高保水能力和可塑性，改善和易性，增大流动性，降低水化热等，因此被广泛的应用于工程施工中。掺用减水剂能改善混凝土的性能，主要是改善混凝土的和易性和泵送混凝土的可泵性，在不影响混凝土强度和质量的前提下，由于减水剂的作用，在水灰比不变的情况下，可以节约一定数量的水泥，降低工程的造价。同样混凝土中掺入减水剂，在不增加用水量的情况下，可以大幅度的提高混凝土的坍落度，制成流态混凝土，以利于钢筋密集的混凝土结构、水下灌注桩混凝土工程及预应力混凝土工程等的浇注和保证工程质量。2  减水剂在混凝土中作用的原理减水剂一般为有机化合物，是一种表面活性物质，其在混凝土中减水的原理是：水泥在加水拌和以后，由于水泥颗粒之间存在着凝聚力，因而存在着许多絮凝状结构，在这种絮凝状的结构中存在着一定数量的游离水，这部分游离水在混凝土混合料中对水泥颗粒不能起到很好的润滑、分散作用，对改善混凝土的流动性作用不大。当加入减水剂后，这些表面活性物质便定向吸附在水泥颗粒的表面，水泥颗粒因吸附其阴离子而带电，从面增大了水泥颗粒之间的相互排斥力，使水泥颗粒相互分散，破坏了原来的絮凝状结构，使原絮凝状结构中的游离水释放出来，从而有效的增加了混合料的流动性，同时水泥颗粒充分被水包裹，增加了水泥颗粒与水的接触面积，有利于水泥颗粒的水化，发挥了水泥颗粒的水化效应，提高了混凝土的强度。3  外加剂的使用先张法大梁预制C50配合比设计，要求稠度为50～70mm，原材料要求是中粗砂，5～25mm碎石，我们经过多次试拌和选取，选用 FDN高效减水剂，其掺加量是水泥用量的8‰，经搅拌无泌水现象，稠度好，强度增长较为较快，缩短了脱模的时间，保证了预制大梁的模板周转，也保证了质量和工期。钻孔灌注桩水下混凝土，坍落度要求大、和易性好，且要保证连续浇注施工，还要保持混凝土的流动性和凝结时间，我们选用金陵4#--Ⅲ高效缓凝减水剂，在保证混凝土工作性的同时，28天混凝土强度提高8%。4  减水剂的质量控制减水剂的质量控制是减水剂在使用中的一个重要环节，通常从以下几个方面对外加剂的质量进行控制：（1）要求供货单位的提供资料如产品说明书，并标明主要成分；出厂合格证；掺外加剂混凝土性能的检测报告。（2）取代表性的样品检测与试配时材料一致（对进场外加剂检测应与试配一致，否则停止使用）。（3）存放要求如标识一定要清楚，否则在使用中可能出现混用的现象。（4）过期使用要求如对粉状的要防止受潮结块，对液体防止变质。（5）计量要准确（标识清楚，计量准确，不应大于外加剂用量的2%）。（6）应根据工程条件进行试配试验，测定其减水率和强度及与水泥的适应性。因为外加剂的试验报告都是在标准条件下进行的试验，因为在外加剂检测条件中原材料是符合标准要求的，但工程条件与外加剂报告中的原材料及基准水泥不一样，因此要找到适用的外加剂不能只根据说明书，而应进行现场试验。通过表1我们看5#、6#、7#配合比混合料都是使用FDN的外加剂， 但由于其原材料的工业萘来自不同的钢厂，而导致使用鱼峰P·O42.5级水泥混凝土拌合物的性能发生了明显变化。在使用华宏P·O42.5级水泥，混凝土拌合物的性能较好，说明水泥与减水剂适应性良好。同时还因为我们现场所用的配合比相对来讲都比较经济，减水剂的质量稍有变动，就有可能造成质量事故。同时也由于每批减水剂进的数量比较多，且减水剂的质量又容易出现不均的现象，如表1中1#、2#、3#、4#水泥混凝土混料就是同一种江西NF-2000III型高效减水剂，但其来自不同的批次，而使混合料的工作性有了明显的不同，所以其质量一定要控制好。

表1  外加剂对C50水泥混凝土混合料工作性的影响序号水泥种类外加剂外加剂掺量（%）配合比（重量比）（kg/m3）混合料工作性情况说明CSGW1华红42.5级NF2000III1.84706361234160第一批外加剂：出料2min30s后，T=118mm；再过2min后测75mm，T衰减很快          （W/C=0.34）2NF2000III1.84446451251160第二批外加剂：成型气泡多，且容重轻，3分钟后T=120mm           （W/C=0.36）3NF20001II1.84706361234160此批与第二批外加剂有明显不同，混合料无气泡且无扩展，坍落度T=53mm         （W/C=0.34）4鱼峰42.5级NF2000III1.84856061229160第一批NF2000III成型无气泡，但这次气泡很多，在10分后，T仍很大， 粘聚性差，15minT>150mm        （W/C=0.33）5鱼峰42.5级FDN0.74716521212165昆明处的FDN原料，测T很大，崩塌，与水泥的适应性不好60.75006261214160武汉处的FDN原料，混合料均匀，和易性好，T=65mm7华红42.5级FDN0.74716521212165昆明处FDN原料与华红水泥和易性明显改善T=6.7/5.5/66mm

使用时的注意事项（1）掺加量的控制：减水剂的掺加量是施工中的一个重要环节，一定要严格控制好。因为掺加量少了起不了作用，影响混凝土的质量；掺多了同样影响混凝土的质量，如泌水、离析且外观不美、出现推迟凝结时间等现象。（参见表2）我们在施工中一定要用量具准确称量，做到掺量准确。

表2   外加剂对水泥混凝土混合料工作性的影响序号水泥种类外加剂外加剂掺量（%）配合比（重量比）（kg/m3）混合料工作性情况说明CSGW1江苏淮安32.5级金陵4-II高效缓凝减水剂1.53906501206168出料测T=170mm，过15min后，测T=110mm有泌水，棍度差，难搅拌。21.03846541213165混合料无泌水，棍度好，和易性好；出料测T=180mm，20min后测T=90mm

（2）减水剂的保存：保存粉状减水剂不要有受潮现象，受潮后严禁直按掺配使用，因为受潮后减水剂小颗粒成团，在使用时难以搅拌均匀，同时质量也不一样，不但起不了作用而且还影响混凝土的质量和外观。（3）减水剂的选择：减水剂的选择应根据施工和设备的要求来选用粉剂或水剂、或品种，一般情况下选用粉剂为佳，且坍落度损失小。水剂的浓度难以保证且掺加量一般比水剂大。