温度及搅拌时间对聚羧酸减水剂使用性能的影响
温度及搅拌时间对聚羧酸减水剂使用性能的影响
0 引言
施工单位为保证施工进度，有时需要在较低温度下进行混凝土浇筑。生产中常通过对拌合水进行加热来解决，一方面可以保证混凝土的入模温度，一方面有助于减弱低温下混凝土坍落度随时间延长而增大的滞后效应。通常认为温度越高，水泥颗粒对聚羧酸减水剂吸附越多，同时温度越高水泥水化产物对聚羧酸减水剂的消耗越明显。在两个作用的综合影响下表现为随着温度升高，混凝土的流动性变差[1]。这个结论很好解释突然降温时混凝土流动性增大，以及温度升高时混凝土坍落度损失增大的现象。但施工中却发现，低温时混凝土流动性差，而提高拌和水温度后，混凝土出机流动度增大，此为上述结论不能解释。为此通过试验进行分析，找出矛盾出现的原因，给出混凝土适宜的温度范围。
1 试验材料与试验方法
1.1 材料准备
试验所用水泥为武汉亚东 P·O42.5 水泥。减水剂为武汉港湾新材料有限公司生产的 CP-J 聚羧酸减水剂，减水率 30.3%，固含量 34.2%。水采用地下水。
1.2 试验方法
为研究拌和水温度对聚羧酸减水剂分散效果的影响。分别制备 0℃、10℃、20℃、30℃、40℃的水进行水泥—减水剂相容性试验。试验方法参照 GB/T 8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行。测试并记录搅拌120s、标准搅拌、出机 30min 时水泥净浆的扩展度与浆体温度。水泥净浆配合比见表 1。
2 试验结果与讨论
2.1 温度、时间对减水剂分散效果的影响
工程施工中混凝土的搅拌时间通常120s。试验人员常通过此时的状态来判断混凝土工作性是否满足要求。试验结果如表 2 所示。
由表 2 结果可知搅拌 120s 时水泥净浆扩展度随温度升高先增大后减小。使用 30℃ 水制得的水泥净浆扩展度最大。0℃、10℃ 及 40℃ 拌和水制得水泥净浆均出现较为明显的黏模现象，显示减水剂初始减水率不足。
标准搅拌时间下，随拌合水温度升高，水泥净浆扩展度亦先增大后减小。与搅拌 120s 不同的是，各组试样的扩展度均有所增大，其中使用 20℃ 拌合水制备的水泥净浆扩展度最大。
出机 30min 后认为混凝土处于现场浇筑状态。由试验结果可知，出机 30min 后各组水泥净浆的扩展度均有所增大。水温达到 30～40℃时，随温度升高流动度开始减小。0℃、10℃ 拌合水制备的水泥净浆扩展度与标准搅拌时间相比显著增大，显示低温下聚羧酸减水剂分散效果存在明显的时效性。
2.2 原因与分析
分析认为，当出机时间较短时，水泥净浆扩展度随温度升高先增大后减小。造成这种现象的原因为温度同时对水泥水化速率和减水剂的吸附速率产生影响。温度升高时减水剂分子的吸附速率越快，早期分散效果越好。同时水泥水化速率加快，水化产物对减水剂的消耗增多，使流动性降低。水泥净浆的初始扩展度受这两个因素的综合作用。
当拌和水温度10℃ 时，减水剂吸附速率与水泥水化速率均较小。其中减水剂在水泥颗粒上的吸附为控制因素，由于温度低时减水剂在水泥颗粒上吸附慢，初始减水率低，表现为水泥净浆初始流动度小。当拌和水温度在 20～30℃时，减水剂吸附速率和水泥水化速率同时增大，而减水剂分子吸附速率增长的更明显，表现为水泥净浆初始流动度增大。当拌和水温度≥40℃ 时，水泥水化速率明显增大，逐渐成为控制因素。导致减水剂分子的净吸附速率（吸附速率减去消耗速率）减小，水泥净浆也表现为减水不足。因此认为拌合水在 20～30℃、水泥净浆温度在 18～22℃ 时，减水剂的初始分散效果最好。
当出机时间较长时，水泥净浆扩展度与通常认为的结论一致。当时间充裕时，各温度下聚羧酸减水剂均可在水泥颗粒上吸附至饱和，而低温下水泥水化消耗的减水剂较少，故随时间延长，水泥净浆扩展度随温度升高而降低。
资料显示水温每提高10℃，混凝土温度约提高 3℃[2]，故拌和水温度不宜超过 60℃。
3 结语
本试验考虑温度效应的同时，注意了时间对聚羧酸减水剂分散效果的影响，使所得结论更具体，更贴近工程实际。所得结论如下：
（1）低温下，聚羧酸减水剂的分散效果存在明显的时效性。随搅拌时间延长，水泥浆出机的流动度增大。随拌和水温度升高，水泥浆的出机扩展度先增大后减小。混凝土的出机状态与现场浇筑状态可存在明显差异。
（2）低温施工时，对拌和水加热有助于改善混凝土流动性滞后的现象。施工中要注意对水温的控制，水泥浆温度在 18～22℃，出机流动度最好。防止水温过高导致混凝土流动性下降的现象出现。
（3）出机时间较长时，随温度升高，水泥净浆扩展度降低。
参考文献
[1] 王子明，王亚丽．混凝土高效减水剂[M]．北京：化学工业出版社，2011．
[2] 廖艺文．混凝土温度控制的主要措施[J]．广东建材，2006(11): 23-24．
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