保坍劑保坍性能的評價方法研究

李殿權

（重慶建研科之杰新材料有限公司，重慶 402760）

混凝土是我國使用量最大的建筑材料，但現階段混凝土用原材料的品質參差不齊，不管是普通的工程項目還是高速、高鐵等單體項目中，混凝土經時損失大，泵送施工性能差等問題比較常見，而聚羧酸保坍劑具有降低混凝土經時損失、提高混凝土工作性能的特點[1-2]，因此在各大混凝土工程中均在使用聚羧酸保坍劑，但市場中保坍劑的保坍性能千差萬別，如何針對不同的混凝土正確選擇保坍劑是一個非常棘手的技術問題，只有通過不斷的技術積累，正確認識并評價不同保坍劑的保坍性能后才能指導我們選擇合適的保坍劑，提高混凝土的質量。

為了客觀評價保坍劑的保坍性能，本文選擇 6 種具有不同性能的聚羧酸保坍劑進行對比分析，這些保坍劑在減水率、緩釋能力（持續釋放時間為 1h、2h、3h）上有一定差異，幾乎涵蓋了目前市場上保坍劑的種類。同時細骨料作為影響保坍劑經時損失的關鍵材料，其 MB 值和含粉量是至關重要的因素，本文重點選擇在MB 值和含粉量上有明顯差異的 6 種細骨料，考察這些因素對不同保坍劑經時損失的影響，通過水泥凈漿、砂漿和混凝土流動性，找出三者之間的對應關系，以指導對保坍劑保坍性能的評價。

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

（1）保坍劑：6 種保坍劑的勻質性指標見表 1。

表 1 保坍劑勻質性指標

（2）膠凝材料

水泥：冀東 P·O42.5R，技術指標如表 2 所示；粉煤灰：需水比 107%。

表 2 水泥技術指標

（3）粗骨料：粒徑為 5～10mm 的小碎石以及粒徑為 10～20mm 的大碎石。

（4）細骨料：均為碎石破碎的機制砂，細度模數、MB 值和含粉量如表 3 所示。

表 3 細骨料技術指標

1.2 水泥凈漿流動度

水泥凈漿流動度按照 GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質性試驗方法》進行測試，水泥用量 300g，用水量 87g，保坍劑用量根據凈漿流動度調整。

1.3 混凝土拌合物性能測試

試驗用配合比按照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》進行設計，設計的配合比應使混凝土具有良好的和易性。根據細骨料不同，混凝土配合比如表4 所示，編號 A 和 B 的細骨料使用配合比 Ⅰ、編號 C的細骨料使用配合比Ⅱ、編號 D、E、F 的細骨料使用配合比 Ⅲ。混凝土拌合物性能測試按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》的要求進行。

表 4 混凝土配合比

1.4 砂漿流動度測試

試驗用砂漿配合比應參照混凝土配合比，去掉石子，用水量降低 10～20kg/m3，砂漿初始擴展度宜控制在 200～250mm 之間。

測試砂漿流動性時，采用符合 JC/T 681—2005《行星式水泥膠砂攪拌機》要求的膠砂攪拌機，試驗環境溫度為 (20±3)℃。將水泥、粉煤灰、砂一次投入攪拌機，干拌均勻，再加入摻有外加劑的拌合水一起攪拌90s。

出料后，用小勺將攪拌鍋內的砂漿攪拌均勻，再進行砂漿的初始流動度測試。

測試完初始擴展度后，應將攪拌的砂漿留下足夠一次砂漿流動度的試驗數量，并裝入用濕布擦過的試樣筒內，容器加蓋，靜置至規定時間內（從加水攪拌時開始計算），然后用小勺將翻拌至均勻后，再按照砂漿流動度測試方法測定。

2 結果與討論

2.1 保坍劑凈漿流動度性能分析

保坍劑具有緩釋功能，在水泥漿體的堿性環境中不斷水解，持續釋放吸附基團以維持其分散功能[3]，因此保坍劑的凈漿流動度表現為在一定時間內，隨著時間的推移，凈漿流動度不斷增加的趨勢。1#～6# 保坍劑樣品在不同摻量、不同時間段的凈漿流動度如表 5 所示。

從表 5 可以看出，除了 5# 號保坍劑外，其余保坍劑在 1.1～2.6g 的摻量范圍內均沒有初始凈漿流動性；6# 保坍劑樣品在該摻量范圍內的任意時間段內均沒有凈漿流動性；5# 保坍劑在低摻量（1.1～1.4g）下表現出較好的緩釋功能，隨著時間的推移，其凈漿流動度先增加后降低，在 2～3h 時凈漿流動度達到最大值，而當摻量大于 1.4g 時，3h 后均出現明顯的泌水抓底現象，說明此時已經過摻。1#～4# 保坍劑樣品，在 1.1～2.6g的摻量范圍內，不管哪個時間段均沒有出現泌水抓底現象。1# 保坍劑樣品的摻量在 1.1～1.7g 時幾乎沒有凈漿流動性，當摻量增加到 2.0g 時，其 3h 凈漿流動度達到 186mm，繼續增加摻量時，同樣表現出凈漿流動性隨時間先增加后降低的現象，且在 3h 后達到最大的凈漿流動度；2# 保坍劑樣品的摻量達到 1.4g 及以上時表現出較好的緩釋性能，凈漿在靜置 2h 后就表現出較好的流動性，但是當摻量增加到 2.0g 后，繼續增加摻量并不會顯著提高凈漿在各個時間段的流動度；4# 保坍劑樣品表現出和 2# 保坍劑樣品相近的緩釋性能，但其5h 的凈漿流動度明顯大于 2# 保坍劑樣品；3# 保坍劑樣品的摻量達到 1.7g 時，其 2h 凈漿流動度達到 175mm，3h 凈漿流動度達到最大值 192mm，其后便逐漸降低，繼續增加摻量時，其凈漿流動度在各個時間段均有所增加。1#～4# 保坍劑樣品中，當摻量提高到 2.6g 時，1#和 4# 保坍劑樣品的 5h 凈漿流動度均為 206mm，明顯大于 2# 和 3# 保坍劑樣品的 165mm。

2.2 保坍劑混凝土工作性能分析

表 5 不同保坍劑的凈漿流動度 mm

通過測試新拌混凝土的初始工作性能及不同時間段的經時損失判斷保坍劑的保坍性能，1#～6# 保坍劑樣品的混凝土工作性能如表 6 所示。從表中可以看出，無論使用何種機制砂，6# 保坍劑樣品的經時損失均比較大。使用 A 機制砂時，1#～5# 保坍劑樣品在各個時間段的混凝土工作性能比較相近；使用含粉量或 MB 值相對較高的機制砂（B～F）時，1# 保坍劑樣品均表現出最小的混凝土經時損失，說明在各個樣品中 1# 樣品的保坍性能最佳。從混凝土經時損失數據看，2# 保坍劑樣品保坍性能次于 1# 樣，其后依次為 4#、5# 和 3# 保坍劑樣品。對比保坍劑凈漿流動度和混凝土工作性能，1# 保坍劑樣品在摻量足夠的前提下，其凈漿流動度的保持能力較強，這與其混凝土經時損失表現一致，但混凝土試驗時同種砂各保坍劑樣品的用量一致，同時 4#樣品并沒有像凈漿流動度一樣，在混凝土中表現出和1# 樣品相同的經時損失，同時 2#、3# 樣的凈漿流動度相近，但 2# 樣的混凝土經時損失卻明顯偏小，也說明使用凈漿流動度來判斷保坍劑的保坍性能是不客觀的，因為保坍劑最終應用于混凝土，混凝土其他原材料，例如細骨料，對保坍劑保坍性能的影響是無法忽略的。

2.3 保坍劑砂漿流動度性能分析

砂漿流動度相比于水泥凈漿流動度多了細骨料，而相比于混凝土又少量粗骨料，因此砂漿流動度在判斷保坍劑保坍性能時有著承上啟下的作用，特別是砂漿中包含膠凝材料、細骨料等對外加劑吸附最大的原材料，對判斷保坍性能有較大的借鑒意義。表 7 所示為不同機制砂下 6 種保坍劑的砂漿流動度數據。

從表 7 中可以看出， 在不同機制砂中，6# 保坍劑樣品拌制的砂漿在 2h 后均沒有流動性，表現出最大的經時損失，說明其保坍性能最差；使用除 A 外的其他機制砂時，1# 和 2# 保坍劑樣品拌制的砂漿在 4h 時均有一定的流動性，特別是 1# 樣品的 4h 砂漿流動度均在200mm 左右，說明 1# 樣品的保坍性能最佳，2# 樣品次之；其余樣品的經時損失也表現出和混凝土相同的規律，說明砂漿流動度與混凝土流動度具有明顯的正相關性；從砂漿初始流動看，5# 樣品的砂漿初始流動度最大，這可能與該種保坍劑具有較高的減水率有關，因為其對應的混凝土初始擴展度也最大，同時其凈漿流動度在低摻量下也能獲得較大的流動性，該樣品不管是在凈漿、砂漿還是混凝土中均表現出較大的初始流動度，但在砂漿和混凝土中并沒有表現出經時損失小的特性，一方面說明水泥凈漿無法客觀全面地反映保坍劑的緩釋性能，另一方面說明細骨料嚴重影響保坍劑的保坍性能，因此砂漿流動度與混凝土工作性能之間才有很強的正相關性。

3 結論

（1）各保坍劑樣品的凈漿流動度及其經時損失差異較大，其中 5# 保坍劑樣品在水泥凈漿、砂漿和混凝土中均具有較大的初始流動度，說明該樣品具有最高的減水率。

表 6 不同保坍劑的混凝土工作性能

表 7 不同保坍劑的砂漿流動度

（2）各保坍劑樣品的砂漿數據與混凝土數據之間有相同的規律，1# 保坍劑樣品在砂漿和混凝土中均表現出最小的經時損失，其保坍性能最佳。

（3）砂漿流動度與混凝土工作性能之間有較強的正相關性，砂漿流動度及其經時損失能夠反映混凝土的工作性能，該方法評價保坍劑的保坍性能比較客觀，對工程應用中選擇適合的保坍劑有一定的指導作用。