非萘系减水剂对高性能混凝土渗透性的影响

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　摘要：使用非萘系高效减水剂和复合超细粉体配制的高性能混凝土具有较好的流动性、抗压强度和抗渗性。混凝土的扩展度达22cm以上，在2小时内坍落度损失少于3cm，可以满足远距离运输，混凝土28d的抗压强度达60MPa以上。测定的Cl-扩散系数及通过的电量说明了使用非萘系减水剂和复合超细粉体配制的混凝土具有较好的耐久性能。

　　关键词：非萘系高效减水剂；低坍落度损失；Cl-扩散系数；复合超细粉体

　　在混凝土中掺加一定量适宜的减水剂，可以改善混凝土的流动性，提高混凝土的强度，使混凝土具有良好的泵送性；节约单方混凝土水泥用量，从而降低能源和资源消耗。混凝土减水剂在我国建筑业得到了快速发展与广泛应用，其中萘系磺酸盐甲醛缩合物类高效减水剂、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物类高效减水剂、木质素磺酸盐减水剂、糖钙减水剂等在我国使用量较高。这些减水剂基本上能够满足现场搅拌、施工的需要，但对于夏季气温较高的南方地区、远距离运输的商品混凝土，存在着坍落度损失大、后期流动度小的缺陷，影响建筑物施工质量，导致混凝土的耐久性不良，缩短了建筑物的使用寿命[1-3]。

　　进入21世纪，混凝土的生态环境化、高强耐久化、轻质多功能化将成为混凝土发展趋向，上述缺陷就必须克服。要解决这些问题，需要根据不同的情况，采用不同的方法，通过改善混凝土的微观结构而使其获得高性能化在目前还是比较重要、现实的方法之一。如：

　　(1)控制混凝土的单方用水量。混凝土的单方用水量对混凝土的性能影响很大。在日本以及欧美等国家，水泥用量可保持在500kg/m3，坍落度保持在200mm以上，混凝土的水灰比控制在0.25以下，完全能满足施工要求，已应用于高层建筑、大跨度工程、海上采油平台等工程，优势十分明显。控制混凝土的水灰比对控制混凝土的收缩开裂[4]、提高混凝土的抗渗性与耐久性、混凝土的强度等十分有利。日本对混凝土的单方用水量进行了严格控制，按照日本建筑学会标准JASS5规定[5]，普通混凝土单方用水量不超过185kg/m3，高耐久性混凝土单方用水量不超过175kg/m3。本研究参考JASS5规定，选择用水量在175kg/m3以下，以保证混凝土具有较高的耐久性。

　　(2)粉体的应用。采用工业废渣超细粉，在不损害混凝土内部结构(孔结构、界面结构、水化物结构等)发展和耐久性的前提下可减少30%～50%水泥用量，减少了CO2的排放量，降低了能耗和资源消耗[6]；而且这些活性的细掺合料含有大量稳定的硅、铝氧化物的火山灰质材料，能够填充混凝土中的毛细孔及其他孔隙，提高了混凝土的保水性能和抗渗性能；混凝土的初、终凝时间推迟了1h～2h，工作性能保持良好，有利于混凝土的泵送施工；降低了混凝土水化热，可有效地控制混凝土的温度收缩裂缝。针对不同的使用环境与条件，选择适当品种的矿物质粉体复合物，取代混凝土中的部分水泥，可以提高混凝土的胶结黏度，降低新拌混凝土的泌水，减少离析与分层，克服单掺粉体的缺陷，从而使硬化混凝土的结构均匀，耐久性提高，寿命延长[7]。水胶比W/B为014的硅酸盐水泥混凝土(基准混凝土)的Cl-扩散系数约为218×10-12m2/s；在相同的水胶比(W/B=0.4)情况下，用比表面积500m2/kg的磨细矿渣取代30%水泥，混凝土的Cl-扩散系数约为1.4×10-12m2/s。由此可见，通过粉体技术，可使Cl-扩散系数大幅度下降[8]，耐久性明显提高。

　　(3)减水剂的选用。减水剂对水泥具有较高的分散性，能大幅度降低单方混凝土的用水量，控制混凝土的坍落度，方便施工；可以提高混凝土的耐久性，延长建筑物的使用年限；减水剂可以吸附在胶凝材料粒子的表面，形成各种各样的形态；另一方面在水泥的水化反应过程中，对水泥浆体系中的粒子进一步活化与分散，阻止水泥浆的团聚，防止坍落度损失，保持水泥的分散能力。因此，选择减水剂应从高的减水率、良好的分散及控制坍落度损失、较低的含碱量、较低的价格而且具有较好的耐久性、不污染环境等多方面来综合考虑。

　　高性能非萘系减水剂可显著降低混凝土的水灰比，使混凝土结构更加密实，耐久性提高；复合超细粉体在早期物理填充作用和后期活化作用的叠加特性使混凝土完全满足现代建筑要求，基本上解决了萘系减水剂所配制的商品混凝土坍落度损失大、裂缝严重、耐久性不良等缺陷，且造价低，减水率高，应用前景好。

　　1原材料及试验方法

　　1.1原材料

　　水泥：江苏某水泥厂生产的42.5硅酸盐水泥；3天抗压强度31.6MPa，抗折强度6.15MPa；28天抗压强度64.0MPa，抗折强度8.35MPa。

　　粉体：1#粉煤灰+沸石粉(FA+NZ)；2#矿渣粉+粉煤灰(SG+FA)，比表面积为500～550m3/kg。

　　骨料：砂子为中砂，细度模数2.9，比重2.58，容重1510kg/m3，含泥量<2.4%。碎石为5～30mm的花岗岩碎石，比重2.58，容重1390kg/m3，压碎值12.5%，含泥量<2.0%。

　　减水剂：1)非萘系复合高效减水剂FT(氨基磺酸盐类)，2)萘磺酸盐系减水剂NF。

　　1.2试验方法

　　混凝土力学性能试验按《普通混凝土力学性能试验方法》(GB50082—2003)进行。抗渗性试验按照我国规范GBJ82—85进行，试件尺寸：顶面Φ175mm，底面Φ185mm，高150mm。从0.1MPa开始，每隔8h增加0.1MPa水压，直至6个试件中有3个端面渗水，停止试验，记录水压，并以此计算抗渗等级。氯离子扩散系数及通过电量的测定是根据Nernst-Planck方程，参考路新瀛[9]提出的Cl-扩散系数的测定方法。试样的制备是将28d龄期的试块切成10cm×10cm×10cm左右试件，抽真空、脱水，然后浸泡在浓度为4mol/L的氯化钠溶液中直至饱和。

　　2结果与分析

　　2.1配比及结果

　　混凝土试验配合比如表1所示，试验结果见表2。