摘要：本文通過水泥膠砂流動(dòng)度、水泥膠砂強(qiáng)度及水泥水化溫升速率測定試驗(yàn)得出以下結(jié)論：混凝土減膠劑（記為：CRA）具有微弱的分散作用，在分別與聚羧酸減水劑、萘系高效減水劑及脂肪族高效減水劑混合使用時(shí)能夠提升三種減水劑的分散效果，其中，對(duì)萘系高效減水劑分散效果的提升作用尤為明顯。另一方面，隨著CRA摻量的增加，其對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度的增強(qiáng)作用越加明顯，與三種高效減水劑混合使用時(shí)能提高水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度。這些結(jié)果表明，CRA與三種減水劑的適應(yīng)性良好。水泥水化溫升速率測試結(jié)果表明，隨著CRA摻量的增加，水泥早期水化被不斷延緩，但1d內(nèi)水化放熱量相當(dāng)，即水泥水化程度相當(dāng)，因此CRA對(duì)膠砂強(qiáng)度的增強(qiáng)作用可能是由于其對(duì)水泥漿體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化所致。

  關(guān)鍵詞：混凝土減膠劑；聚羧酸減水劑；萘系高效減水劑；脂肪族高效減水劑；適應(yīng)性

  1 前言

  混凝土減膠劑（也稱為混凝土增效劑，記為CRA：Cement Reducing Agent）是近幾年在建筑市場上新興的一種功能型混凝土外加劑，其形態(tài)為無色或淺褐色半透明液體，且無氯無堿。相關(guān)廠家的技術(shù)人員在CRA的推廣使用過程中表示，當(dāng)CRA在混凝土中的摻量為膠凝材料的0.6%~1.0%時(shí)，可使每方混凝土在降低8%~15%膠材用量的情況下，與未摻CRA的混凝土強(qiáng)度大致相當(dāng)，進(jìn)而達(dá)到減膠的效果。其作用機(jī)理通常被描述為，CRA通過高效激發(fā)水泥顆粒分散度，從而能夠最大限度激發(fā)水泥的實(shí)際作用，使水泥的水化反應(yīng)可以更加充分，因此可以增加水泥漿體的數(shù)量和粘結(jié)力，改善混凝土綜合性能，節(jié)省實(shí)際工程建設(shè)中混凝土的水泥用量。同時(shí)，CRA還可以使混凝土富余水泥發(fā)揮功效，保證混凝土的強(qiáng)度。

  CRA自2009年下半年進(jìn)入市場以來，憑借著其在混凝土應(yīng)用中表現(xiàn)出的優(yōu)異的增強(qiáng)及減膠能力，已在全國多個(gè)地區(qū)的許多混凝土生產(chǎn)企業(yè)中獲得應(yīng)用，并帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。此外，一些科研院所也將目光投向了此類產(chǎn)品，從已發(fā)表的文獻(xiàn)中我們了解到，關(guān)于CRA的研究主要集中在：CRA對(duì)混凝土拌合物工作性、混凝土強(qiáng)度及經(jīng)濟(jì)效益的影響，使用CRA后混凝土配合比的調(diào)整方法研究及CRA的作用機(jī)理等。潘亞波等[1]的研究表明，CRA加入到混凝土中，能顯著改善混凝土的流動(dòng)性、包裹性及保水性。程臻赟[2]指出CRA使混凝土內(nèi)部形成了穩(wěn)定而細(xì)密的氣孔，均化了混凝土結(jié)構(gòu)，隔斷了毛細(xì)孔，從而提高了混凝土的抗?jié)B性和抗凍性能。陳泗桂[3]通過對(duì)CRA在山西地區(qū)使用情況資料的整理與總結(jié)，提出了一些關(guān)于CRA在混凝土配合比調(diào)整方法上的寶貴建議。例如，水泥方面可減少8%的用量，強(qiáng)度富余時(shí)，酌情逐步多減；而用水量在保證與基準(zhǔn)樣同坍落度的前提下，減少（5-12）kg水，保證水膠比比基準(zhǔn)樣略大0.01~0.02；當(dāng)?shù)V渣粉添加量低于60kg/m3時(shí)，建議不減礦渣粉，當(dāng)?shù)V渣粉添加量在60kg/m3以上時(shí)，可以酌情減少6%~10%左右的礦渣粉；粉煤灰用量一般不減少；在保證基準(zhǔn)容重或基本一致的前提下，將減少的重量部分（水和膠凝材料）補(bǔ)充到砂石上，實(shí)際操作時(shí)應(yīng)根據(jù)拌合物的情況適當(dāng)調(diào)整砂石用量；CRA按照減掉水泥和礦渣粉后總膠凝材料的0.6%~1.0%添加。而彭春元[4]和陳博[5]等更是將CRA應(yīng)用到了C60，甚至是C80這樣的高強(qiáng)混凝土中，在保證了混凝土強(qiáng)度發(fā)展的前提下，減少了膠凝材料的用量。

  減水劑是現(xiàn)代混凝土中最常用的一種外加劑，甚至已成為現(xiàn)代混凝土中不可缺少的一種組分，CRA通常是與減水劑一起使用的。因此，展開對(duì)CRA與不同減水劑之間適應(yīng)性的研究對(duì)CRA在現(xiàn)代混凝土中的應(yīng)用具有重要意義。本文選用了聚羧酸減水劑（PC）、萘系高效減水劑（NSF）及脂肪族高效減水劑（SAF）三種常用的高效減水劑，通過水泥膠砂流動(dòng)度及水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)來檢測CRA與三種減水劑的適應(yīng)性，為CRA在現(xiàn)代混凝土中的應(yīng)用起到一定的指導(dǎo)作用。

  2 試驗(yàn)

  2.1 試驗(yàn)原材料

  水泥：基準(zhǔn)水泥。

  砂：細(xì)度模數(shù)為2.2的河砂。

  CRA：一種常用的市售減膠劑。

  聚羧酸減水劑：實(shí)驗(yàn)室自行合成。

  萘系高效減水劑：ZWL-Ⅴ型中濃高效減水劑，由浙江五龍新材股份有限公司提供。

  脂肪族高效減水劑：由浙江五龍新材股份有限公司提供。

  2.2 試驗(yàn)方法

  水泥膠砂流動(dòng)度試驗(yàn)及水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)分別按照《水泥膠砂流動(dòng)度測試方法》（GB/T 2419-2005）及《水泥膠砂強(qiáng)度檢測方法》（GB/T 17671-1999）規(guī)定的方法進(jìn)行測試。

  采用試驗(yàn)室自行設(shè)計(jì)的溫度記錄儀對(duì)摻加CRA的水泥漿體進(jìn)行水泥水化溫升速率的測定。測定原理及步驟如下：稱取60g拌制好的待測漿體并置于保溫杯中，向漿體中插入一根測溫傳感器后將保溫杯及漿體一同放入保溫箱中，利用溫度記錄儀記錄下相同時(shí)間間隔下的漿體溫度，從而得到水泥水化的溫升曲線。

  3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

  3.1 水泥膠砂流動(dòng)度試驗(yàn)

  本文擬通過水泥膠砂流動(dòng)度試驗(yàn)來了解CRA在單獨(dú)使用及分別與三種高效減水劑混合使用時(shí)對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度的影響，具體試驗(yàn)內(nèi)容如下：

  （1）CRA摻量對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度的影響：將不摻加任何外加劑的水泥膠砂組記為基準(zhǔn)組，調(diào)整水灰比（W/C）使砂漿流動(dòng)度達(dá)到（180±5）mm，在此水灰比條件下，測試不同CRA摻量（本試驗(yàn)采用了0.30%、0.60%及0.90%三種摻量，相對(duì)于水泥質(zhì)量的折固摻量，下同）下的膠砂流動(dòng)度。

  （2）CRA分別與三種高效減水劑混合使用時(shí)對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度的影響：從使用效果和經(jīng)濟(jì)性兩方面考慮，本文研究了CRA在0.60%摻量下分別與三種高效減水劑混合使用時(shí)對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度的影響，三種高效減水劑的摻量以達(dá)到10%砂漿減水率時(shí)的摻量為準(zhǔn)。

  由表1可知，CRA單獨(dú)摻加時(shí)具有一定的分散作用，且隨著CRA摻量的增加，其分散作用越顯著。此外，CRA在與三種高效減水劑混合使用時(shí)同樣也顯示出一定的疊加效應(yīng)，即提升了三種高效減水劑的分散效果，這也初步表明，CRA與三種高效減水劑的適應(yīng)性良好。

[Page]

  3.2 水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)

  本文研究了不同CRA摻量對(duì)膠砂強(qiáng)度的影響及CRA與三種高效減水劑混合使用時(shí)對(duì)膠砂強(qiáng)度的影響這兩方面內(nèi)容，具體試驗(yàn)內(nèi)容是在3.1節(jié)基礎(chǔ)上展開的，測試結(jié)果見表2。

  從表2可以看出，CRA摻量的提高對(duì)水泥膠砂抗折強(qiáng)度幾乎沒有影響，但卻使水泥膠砂各齡期的抗壓強(qiáng)度均有所提升，其中，28d抗壓強(qiáng)度相比于基準(zhǔn)組分別提升了3.5%、10.5%和15.0%。這表明，當(dāng)CRA摻量大于0.6%后，其對(duì)強(qiáng)度的提升空間將減小。

  從CRA與三種高效減水劑混合使用時(shí)對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度影響的試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，CRA與PC混合使用時(shí)，CRA能改善膠砂各齡期的抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度。CRA與NSF相混合使用時(shí)，其膠砂抗折強(qiáng)度并未得到改善，而膠砂抗壓強(qiáng)度也基本與對(duì)照組相同。CRA與SAF混合使用時(shí)，其對(duì)膠砂抗折強(qiáng)度影響不大，但改善了膠砂各齡期抗壓強(qiáng)度?？偟膩碚f，CRA與三種高效減水劑混合使用時(shí)，對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度并無顯著的不利影響，基本上都能保證28d強(qiáng)度有所提高。

  3.3 CRA對(duì)水泥水化速率的影響

  為了解CRA對(duì)水泥水化速率的影響，本文測定了一定水灰比（W/C=0.29）條件下不同CRA摻量（0、0.3%、0.6%及0.9%）時(shí)水泥水化溫升的發(fā)展情況，結(jié)果如圖1所示。

  圖1 不同CRA摻量對(duì)水泥水化溫升速率的影響

  由圖1可以看出，隨著CRA摻量的增加，水泥的水化進(jìn)程被不斷延緩，雖然摻加CRA的水泥漿體的水化溫峰顯著大于基準(zhǔn)組，但對(duì)四條曲線進(jìn)行積分（積分所求的峰面積值與漿體放熱量成正比）后發(fā)現(xiàn)，四組漿體的水化放熱量相當(dāng)，即四組水泥的水化程度相當(dāng)。

  4 結(jié)語

  （1）CRA與聚羧酸減水劑、萘系高效減水劑及脂肪族高效減水劑三種減水劑具有良好的相容性，混合使用時(shí)能提高減水劑的分散效果。其中，CRA對(duì)萘系高效減水劑分散效果的提升尤為明顯。

  （2）隨著CRA摻量的提高，水泥早期水化被不斷延緩，但當(dāng)CRA摻量不大于0.9%時(shí)，摻加CRA與不摻加CRA的水泥漿體具有相當(dāng)?shù)乃艧崃浚此嗨潭认喈?dāng)。此時(shí)，CRA對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度的提升作用很可能與其改善漿體內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。

  （3）目前，關(guān)于CRA在混凝土中應(yīng)用技術(shù)的報(bào)道很多，但關(guān)于CRA作用機(jī)理及其應(yīng)用于混凝土中對(duì)混凝土耐久性影響的研究并不多見且不夠深入，完善此方面的工作將為CRA的推廣提供必要的理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。

  參考文獻(xiàn)

  [1] 潘亞波, 楊陽. CTF 混凝土增效劑對(duì)水泥及混凝土性能影響研究[J]. 商品混凝土, 2013, 9: 033.

  [2] 程臻赟. CTF 混凝土增效劑對(duì)混凝土耐久性的影響研究[J]. 甘肅水利水電技術(shù), 2012, 48(8): 27-29.

  [3] 陳泗桂, 王丹, 劉雅晉, 等. 使用 CTF 混凝土增效劑配合比調(diào)整方法總結(jié)[J]. 商品混凝土, 2013, 10: 032.

  [4] 彭春元, 林遠(yuǎn)煌, 余斌, 等. 混凝土增效劑對(duì) C60 以上混凝土性能的影響[J]. 混凝土, 2011 (5): 73-74.

  [5] 陳博, 劉偉. CTF 混凝土增效劑于管樁當(dāng)中的研究應(yīng)用[J]. 廣東建材, 2012, 28(9): 35-36.