一種快速測定高性能減水劑減水率的方法

姜云平

(山西宜通工程技術有限公司 朔州市 038399)

0 引言

減水劑具有較好的減水率、保坍性能，而且在品質較差、含泥量較高的砂石料下所發揮的效果更加明顯，能夠在一定程度上提高混凝土的和易性[1-2]。減水劑可以使混凝土具有較好的力學性能和較強的抗壓強度，從而保持良好的耐久性[3]。所以高性能減水劑在我國的發展亦進入高速階段，并且作為一種常用的外加劑被廣泛用來提高混凝土的工作性[4]。

依據國家標準GB 8076-2008《混凝土外加劑》[5]測定高性能減水劑的減水率需要拌和混凝土，通過3批基準混凝土和摻減水劑混凝土在一周內不同日期拌和才能得出其減水率的大小，人員需要2～3人，耗時需要3～4d。而實際施工時，施工單位的工期緊任務重，能夠對減水率進行快速的測定已成為一個必要條件。而且減水劑的摻加應控制在適宜的用量，經調查研究發現，在混凝土早期開裂的現象中，有超過70%的原因是外加劑的含水率過高引起的。如果大幅度減少混凝土用量，那么便會導致水泥漿層過于薄弱，更易產生微裂縫，在一定程度上影響混凝土的抗拉強度，會造成混凝土開裂的現象。所以本試驗通過對減水率與流動度大小的關系進行研究，通過一種新型快速的測定方法，來選擇適合現場施工的高性能減水劑。

1 試驗材料、儀器及環境條件

1.1 試驗材料

(1)基準水泥

本試驗中選用的水泥符合GB 8076-2008《混凝土外加劑》標準附錄A的要求，其密度為3040kg/m3，可專門用于檢驗混凝土外加劑性能。

(2)水

本試驗中選用蒸餾水或飲用水。

(3)高性能減水劑

本試驗所研究的聚羧酸高性能減水劑由內蒙古恒眾工程材料有限公司提供，規格型號為PCA-5型，建議摻量1.0%[6]。通過GB8076-2008《混凝土外加劑》規范中的相關規定實測減水率分別為25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%時的流動度，試驗共計10個樣品。

1.2 儀器設備

(1)水泥凈漿攪拌機

符合JC/T 729-2005《凈漿攪拌機》的要求。

(2)凈漿流動度試模

上口直徑36mm，下口直徑60mm，高度為60mm，內壁光滑無接縫的金屬制品。

(3)電子天平

量程2000g，分度值0.01g。

(4)玻璃板

尺寸為400mm×400mm×5mm，中間有定位試模圓環標記，兩條垂直線帶有刻度，如圖1所示。

圖1 玻璃板示意圖(單位：mm)

1.3 環境條件

(1)試驗室溫度為20±2℃，相對濕度不應低于50%。

(2)基準水泥試樣、拌和水、儀器和用具的溫度應與試驗室一致。

2 試驗過程

本次研究的快速測定方法基于對水泥凈漿流動度的多次試驗，從而得出了減水率與其流動度大小的關系式，可以快速地測定高性能減水劑的減水率。

2.1 水泥凈漿制備

(1)稱取水泥500g，稱取水150g，減水劑按照摻量稱取5g。

(2)先將120g水分多次倒入放置減水劑的容器內，經多次洗滌減水劑容器，最終倒入攪拌鍋內，再將500g水泥在5～10s內倒入攪拌鍋內。

(3)將鍋放在攪拌機鍋座上，升至攪拌位置，啟動攪拌機，低速攪拌60s，停15s，同時將葉片和鍋壁上的水泥漿刮入鍋中間，接著高速攪拌120s。再低速攪拌60s，同時將剩余的30g水在10s內倒入攪拌鍋內。

2.2 凈漿流動度測定

(1)提前在水平的操作臺上放置玻璃板，用水平尺校核玻璃板是否水平，調節玻璃板四角直至調平為止，并用濕布覆蓋待用。

(2)將拌和好的凈漿迅速注入試模內，用刮刀刮平，將試模垂直提起，同時開啟秒表計時，任水泥漿在玻璃板上流動，至10s，迅速在玻璃板刻度線上讀取兩個垂直方向的流動度值，精確至1mm，取兩個值的算數平均值作為試驗結果。

3 檢測結果

(1)分別對10組不同減水率減水劑檢測其凈漿流動度值，其結果詳見表1。

表1 不同減水率凈漿流動度測定值

(2)將表1中減水率與流動度的數據繪制回歸曲線圖，如圖2所示。

圖2 減水率與流動度關系曲線圖

將實驗數據進行整理后可得到減水率與流動度之間的曲線方程式：y=0.1029x+3.2195。式中y為減水率(%)；x為流動度(mm)。

由曲線方程可以看出，減水率和流動度之間幾乎是呈線性關系的，隨著減水率的不斷提高，其流動度也會相應增大。

(3)結果分析

對一個線性回歸方程進行判定時，R2是趨勢線擬合程度的重要指標，它的數值大小直接關系到擬合程度的高低，同時也說明了趨勢線的可靠度。

從上述回歸曲線的相關系數來看，R2=0.998，其相關性良好，在以后的減水劑測定中，可以先依據上述試驗方法測試流動度，然后根據流動度值反算出減水率的大小。

4 試驗注意事項

(1)本試驗采用的玻璃板為特制玻璃板，為保證試驗人員操作安全，需采用加厚玻璃板，且四條邊需要磨邊，因本試驗需要在15s內讀數，為了方便快速讀數，所以在玻璃板底面需印有刻度。

(2)本次試驗基準水泥用量為500g，是經過大量試驗從200g至800g，最終得出500g樣品是既具有代表性，又節約成本的最佳用量。

(3)本次試驗用水量總計150g，是經過多次試驗后得出的最佳用量，最初200g用水量造成漿體泌水嚴重，后來逐漸從190g間隔10g開始減水，一直到150g漿體狀態良好，最終確定用水量150g。

(4)本次試驗一定要注意加水過程，需先加120g水邊洗滌減水劑容器邊加水，是由于減水劑加入的質量本來就很少，如果有殘留將會大大影響試驗結果的準確性。留置30g水最后加入，是由于直接加入150g水在快速攪拌過程中容易造成漿體飛濺，留置30g水在后期慢速攪拌中加入，效果更好。

(5)流動度值10s讀數是關鍵，讀的早流動度偏低，讀的晚流動度值則偏大，所以一定要把握好讀數的最佳時間。

5 結論

(1)減水劑是混凝土工程項目中重要的原材料，其質量的好壞直接影響到混凝土拌和物的性能、凝結硬化后的力學性能以及耐久性能。而減水劑中的減水率是減水劑所有指標中最重要的指標，它是控制減水劑摻量的主要依據，如果使用減水率較高的減水劑，會導致混凝土中的含水量過低，混凝土易產生泌水離析，從而影響其使用質量。因此過分強調減水率是對減水劑認識的一大誤區，最正確的是應根據不同的施工環境選擇適合的減水率，并在施工過程中進行嚴格控制。

(2)本次研究在大量試驗的基礎上得出結論，可以作為一種快速的檢測減水率的方法，為今后的生產施工提供一定的參照。