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摘要：针对聚羧酸减水剂对混凝土其他原材料选择要求高，敏感性强的应用特点，研究开发了一种快速检测聚羧酸减水剂与混凝土原材料适应性的快速测试方法。经与混凝土试验结果比对，发现该方法试验快速简便，与实际应用效果一致性强。可用于混凝土质量控制和减水剂复配试验。
关键词：聚羧酸减水剂；混凝土；适应性
减水剂是一种能够有效改善混凝土性能的化学建材，也是现代混凝土的重要功能组分。近年来，随着国家在基建工程的大量投资，对减水剂的需求持续增加。目前，以聚羧酸减水剂为代表的第三代减水剂逐步取代萘系减水剂成为市场主流。聚羧酸减水剂具有减水率高，保坍效果好等优点，对混凝土的高性能化具有积极作用。但同时聚羧酸减水剂对混凝土其他原材料选择要求高，水泥、粉煤灰、磨细矿渣、骨料含泥等材料的品质都能够影响聚羧酸减水剂的使用效果，具体表现为混凝土流动度不足、坍落度损失快、滞后泌水等情况。市场上混凝土原材料品种多、质量波动大。仅就水泥而言，就存在品牌繁多，质量参差不齐的现象，有时，同一品牌不同生产线的水泥质量存在很大的差异。为保障减水剂的有效使用，客观上要求减水剂生产厂家针对不同拌和站，调配与混凝土原材料相适应的配方。
目前，聚羧酸减水剂配方调配普遍采用多品种减水剂母液与小料复配，利用拌和站在用原材料拌和混凝土，通过测试新拌混凝土坍落度、和易性判定调配效果。此种方法人为误差大、耗时多、精确度低，不能有效地反映新拌混凝土的工作性，且耗费大量的人力、材料和时间，影响混凝土拌和站生产质量与进度。所以，有必要开发一种测试方式，快速准确地表征减水剂与混凝土原材料的适应性，用来指导混凝土质量控制。
1现有检测方法
据统计，目前标准规范和研究成果中，测试聚羧酸减水剂与混凝土原材料适应性的方法主要有混凝土试配试验【1】、水泥净浆流动度试验【2】、Marsh筒法试验【3】三种方法，具体见表1。
表1 聚羧酸减水剂与混凝土原材料适应性常用测试方法
由表1可见，通过测试新拌混凝土坍落度、和易性判定调配效果。此种方法人耗时多、试验用材料耗费大、精确度低，不能有效地反映新拌混凝土的工作性。水泥净浆流动度法和Marsh筒法二者分别试图采用流动度和流出时间表征混凝土的坍落度和粘度，但具体到针对聚羧酸减水剂的测试，以上两种方法有相当的局限性。例如，水泥净浆流动度试验反映的流动度及其损失与混凝土坍落度及其损失规律有时根本不一致，同时水泥净浆试验和混凝土坍落度试验对减水剂掺量变化的敏感度也有相当大的差异，而Marsh筒法反映的流出时间也与混凝土流动性及其损失对应性不强。因此，难以依托净浆试验快速准确的表征减水剂与混凝土原材料的适应性。
2快速检测方法
按照混凝土配合比全计算法理论，混凝土就是一种干砂浆对粗骨料骨架空隙填充，水对干砂浆空隙填充的模型。可以近似的认为，混凝土就是一定配比和数量的砂浆对一定数量和孔隙率的粗骨料的填充和包裹，在粗骨料级配、形状和数量一定的条件下，新拌砂浆可准确表征新拌混凝土的工作性。因此，可以依托砂浆快速准确的表征减水剂与混凝土原材料的适应性。本文提供了一种测试减水剂与混凝土原材料适应性的方法，能够快速准确反映减水剂与混凝土原材料的适应性，试验结果与新拌混凝土关联性强。
2.1检测步骤
其方法为配置测试砂浆：采用实际施工时混凝土中各种原材料-水泥、粉煤灰、砂、减水剂、水，参照实际施工配合比，设计测试砂浆配合比配置砂浆，包括以下步骤：
（1）拌和
①按照实际施工配合比设计测试砂浆配合比；
②按测试砂浆配合比将聚羧酸减水剂加入水中搅拌均匀后，倒入水泥胶砂搅拌机的搅拌锅内；
③按测试砂浆配合比将实际施工中所用的胶凝材料倒入步骤（a）配制好的水中，将砂筛去5mm以上颗粒后，倒入分砂器；
④启动水泥胶砂搅拌机并按下列要求搅拌：先慢速搅拌60 秒，在第2个30秒均匀加入砂，然后快速搅拌30 秒，停止搅拌90 秒，然后再次快速搅拌60秒，各个搅拌阶段，时间误差控制在±1S以内，制得测试砂浆；
（2）测试
测试减水剂与混凝土材料适应性：将步骤（1）配制好的砂浆用减水剂和混凝土适应性测试装置来检测，其步骤包括：
①扩展度测试：将砂浆扩展度测量筒用湿抹布润湿，放在同样用湿抹布润湿的450×450mm玻璃板中央。当测量杯中注满砂浆时，刮平杯口。将测量筒下部隔板抽开，使砂浆落到下方的玻璃板上摊开，用直尺测量砂浆停止流动时两个相垂直的直径取平均值DL，称为扩展度；
②流动度测试：通过调整减水剂掺量，分别取扩展度为250-270mm和300-320mm范围的砂浆测试流动度。漏斗下部放置500ML玻璃烧杯，关闭测试漏斗下部开关，向漏斗注入砂浆，待砂浆注满后，打开开关，测试砂浆注满250ML和500ML的时间，S250和S500，称为流动度；
③将配置好的扩展度为250-270mm 和300-320mm的测试砂浆倒入泌水测量筒中，砂浆液面与设定刻线平行，按照30min、60min分别读取砂浆泌水量；
④将扩展度和流动度测试后的砂浆收入塑料盒中，表面覆盖湿抹布。待30min、60min后再次搅拌，按照步骤（2）中测得砂浆扩展度和流动度保留值。
2.2结果评价
减水剂对混凝土扩展度250-270mm时，砂浆流动时间长，则砂浆黏度过大，流动性差，不能满足施工要求，扩展度300-320mm时，砂浆流动时间过小，摊铺砂浆由明显的泌水环且有泌水测量筒泌水量大，则砂浆屈服应力小，容易发生离淅泌水。扩展度250-270mm和300-320mm减水剂掺量较小，而流动度差异较大时，则减水剂对原材料比较敏感，容易因称量误差导致离淅泌水或流动度不足；扩展度250-270mm和300-320mm减水剂掺量，流动度差异适当时，则减水剂对原材料适应性较好，小范围的计量波动不会影响混凝土工作性。
2.3测试机具
为保证试验方法的规范性和数据的稳定性，本文介绍几种新型的测试装置。
（1）砂浆扩展度测量筒：该筒为不锈钢制圆柱体，内径60mm，高度200mm。将筒身置于桌式平台筒架上，该平台为桌式结构，不锈钢制。中间为宽度80mm，长度420mm的横板，设置水平气泡仪，正对测量筒下部有40mm直径空洞，附设滑槽，槽内安装不锈钢隔板，槽下为宽度10mm出料口。进行砂浆扩展度测试时，将筒架置于玻璃板上，保持水平，待砂浆灌满测量筒后，抽开隔板，使砂浆摊铺流动，待其流动停止后，用钢尺测试砂浆扩展度。
（2）砂浆流动度测量漏斗，黄铜制圆锥台体，下口内径10mm，上口内径60mm，圆锥台体高度350mm，下部圆柱体高度50mm，下部圆柱体设置开关。漏斗通过环形支架固定于铁架台上。漏斗下面放置500ML玻璃烧杯，漏斗至烧杯口高度10mm。进行砂浆流动度测试时，关闭开关，向漏斗注入砂浆，待砂浆注满后，打开开关，测试砂浆注满250ML和500ML的流动度。
（3）砂浆泌水率测试筒，玻璃制相连两级圆柱体，下部内径40mm，高度100mm，上部内径12mm，高度50mm，标识刻度mm，带盖。进行砂浆泌水量测试时，通过10mm内径漏斗将砂浆充满测试筒下部，适时观测测试筒上部砂浆泌水量。
图1 测试装置
3使用案例
本方法可用于混凝土质量控制和减水剂复配试验，如某拌和站用材料质量稳定，优选AB两种减水剂中一种作为拌和站常用减水剂。按照规定方法测试，发现通过调整减水剂掺量分别制得测试砂浆扩展度为250-270mm和300-320mm砂浆，确定减水剂A掺量分别为0.8%和1.0%，减水剂B掺量分别为1.0%和1.1%。并按照本方法所述步骤测试砂浆扩展度、流动度、泌水量及其经时变化量。并与混凝土试配试验结果进行比较。
（5）C30配合比见表2
表2 某拌和站在用C30混凝土配合比
表2 快速检测法试验结果
表3 混凝土试验结果
从试验结果可以看出，减水剂A所制初始扩展度250-270mm砂浆，保水性良好，扩展度与流动度及其保持效果较好，所制初始扩展度300-320mm砂浆，轻微泌水，扩展度与流动度及其保持效果良好；减水剂B所制初始扩展度250-270mm砂浆，轻微泌水，扩展度与流动度损失较大，所制初始扩展度300-320mm砂浆，滞后泌水严重，进行扩展度试验时，发现有明显的泌水圈，扩展度与流动度损失较小，判明减水剂B所制砂浆对掺量变化敏感，且保水性差，可能导致滞后泌水；对比混凝土试验表明减水剂A比减水剂B所拌和混凝土和易性良及坍落度保持能力好，减水剂B拌和混凝土有明显滞后泌水现象。根据试验结果判定减水剂A与该拌和站原材料适应性较好。同时说明本测试方法与混凝土试验有很强的对应性，且本测试方法可动态的测试减水剂动态适应性，混凝土试验无法达到此效果。
4结论
（1）本文提出了一种快速检测聚羧酸减水剂与混凝土原材料适应性的试验方法，该方法能够准确反映聚羧酸减水剂在混凝土中的应用方法。
（2）该方法比混凝土试验、水泥净浆流动度试验和Marsh筒法相比，具有检测快速、准确，数据稳定的特征。
（3）该方法可用于指导混凝土质量控制和减水剂试配试验。
参考文献：
[1]GB/T 50080-2016 《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》；
[2]GB/T8077-2012 《混凝土外加剂匀质性试验方法》；
[3]JC/T 1083－2008《水泥与减水剂相容性试验方法》；
[4]实用新型专利 ZL201420818078.X《一种水泥砂浆测试装置》，陈曦等；
论文作者:陈曦1,樊忠2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/20
标签：砂浆论文; 混凝土论文; 减水剂论文; 测试论文; 羧酸论文; 适应性论文; 原材料论文; 《基层建设》2019年第24期论文;