萘系減水劑摻加方式對(duì)砂漿性能的影響

龔英，熊煥淮，戴國(guó)強(qiáng)，胡招波，丁晶晶

（1.江西省水利科學(xué)研究院，江西 南昌　330029；2.江西省水工安全工程技術(shù)研究中心，江西 南昌　330029；3.河海大學(xué) 港口海岸與近海工程學(xué)院，江蘇 南京　210098）

萘系減水劑摻加方式對(duì)砂漿性能的影響

龔英1，2，熊煥淮1，2，戴國(guó)強(qiáng)1，2，胡招波3，丁晶晶1

（1.江西省水利科學(xué)研究院，江西 南昌330029；2.江西省水工安全工程技術(shù)研究中心，江西 南昌330029；3.河海大學(xué) 港口海岸與近海工程學(xué)院，江蘇 南京210098）

雖然減水劑后摻法技術(shù)能更有效地發(fā)揮減水劑的作用，但應(yīng)用技術(shù)參數(shù)如滯水時(shí)間、添加次數(shù)對(duì)砂漿性能的影響未明確，制約了減水劑后摻法技術(shù)的發(fā)展。試驗(yàn)探討了萘系減水劑按不同滯水時(shí)間、不同添加次數(shù)摻入，對(duì)砂漿性能的影響規(guī)律；在此研究基礎(chǔ)上，對(duì)比分析了調(diào)整萘系減水劑摻量或改變摻入方式對(duì)砂漿性能影響的差異。推薦一種技術(shù)可行的應(yīng)用方案，為萘系減水劑在水工砂漿中的應(yīng)用技術(shù)提供參考。

萘系減水劑；后摻法；同摻法；砂漿

0　引言

減水劑已成為現(xiàn)代混凝土中不可缺少的重要組成部分。減水劑的摻加技術(shù)主要有：先于水摻入（先摻法）、與水同時(shí)摻加（同摻法）、滯后于水摻入（后摻法）等3種方法。減水劑后摻法技術(shù)可克服混凝土拌和物或砂漿在運(yùn)輸途中和易性變差的問(wèn)題［1-4］，減水劑的作用效果也有所提高；在相同配合比及流動(dòng)性情況下，后摻法與先摻法或同摻法相比，減水劑摻量可減少1/3左右［5-6］。這主要與不同摻加方式下減水劑的作用機(jī)理不同有關(guān)［7-8］。

雖然減水劑后摻法技術(shù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、效果顯著，但目前減水劑仍多采用同摻法。這主要是因?yàn)楹髶郊夹g(shù)中某些問(wèn)題仍未解決，如減水劑滯后于水多長(zhǎng)時(shí)間加入，減水劑是一次還是分次加入。這些問(wèn)題對(duì)砂漿性能的影響如何，目前相關(guān)研究甚少，要使減水劑后摻法技術(shù)得到推廣應(yīng)用，就必須解決這些問(wèn)題。

本文采用某種水工砂漿設(shè)計(jì)配合比，將萘系減水劑FDN-3按不同滯水時(shí)間、不同添加次數(shù)摻入，研究萘系減水劑不同摻入方法對(duì)砂漿性能（主要包括砂漿稠度、泌水率、凝結(jié)時(shí)間、抗壓強(qiáng)度）的影響規(guī)律；探討2種技術(shù)方案（提高摻量與僅改變摻入方法）的砂漿性能差異，試驗(yàn)推薦合理的技術(shù)方案，達(dá)到既增大砂漿稠度又對(duì)砂漿性能無(wú)負(fù)面作用的效果。

1　試驗(yàn)

1.1原材料

水泥：弋陽(yáng)海螺水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的海螺P·O42.5水泥，其物理性能指標(biāo)符合GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)要求（見(jiàn)表1）。砂：中砂，采用浮梁縣壽安鎮(zhèn)豐旺村華誼料場(chǎng)的人工砂，細(xì)度模數(shù)為3.0。外加劑：荊州鑫城特種材料有限公司生產(chǎn)的萘系緩凝高效減水劑FDN-3，其技術(shù)性能指標(biāo)見(jiàn)表2（折固摻量為0.8%）。水：自來(lái)水。

表1　水泥的物理性能

表2　FDN-3的技術(shù)性能

1.2試驗(yàn)方案

將FDN-3與水混合配制成濃度為20%的溶液，試驗(yàn)所涉及的FDN-3摻量均為折固摻量。滯水法時(shí)，F(xiàn)DN-3摻量為0.8%，滯水時(shí)間分別為3、5、10、15、30 min；二次添加法時(shí)，F(xiàn)DN-3的總摻量為0.8%，分2次添加，調(diào)整前后2次摻量；同摻法時(shí)，以FDN-3摻量0.8%為基準(zhǔn)，分別提高至1.0%、1.2%。

砂漿的稠度、泌水率、抗壓強(qiáng)度按照SL 352—2006《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》第8章（水泥砂漿）相關(guān)試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試。砂漿抗壓強(qiáng)度試件為邊長(zhǎng)70.7 mm的立方體，砂漿凝結(jié)時(shí)間參照SL 352—2006中的貫入阻力法進(jìn)行測(cè)試。砂漿配合比按照SL 352—2006中的附錄B進(jìn)行設(shè)計(jì)，以FDN-3摻量為1.2%時(shí)砂漿稠度約9 cm的條件來(lái)調(diào)整用水量。砂漿試驗(yàn)均采用相同配合比（kg/m3）：m（水泥）∶m（砂）∶m（水）＝470∶1424∶235，水灰比為0.5。

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1萘系減水劑摻入方法對(duì)砂漿性能的影響

在砂漿配合比相同的情況下，固定FDN-3的摻量為0.8%，僅改變FDN-3的摻入方法，研究其對(duì)砂漿性能的影響。FDN-3摻入方法試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表3。FDN-3摻入方法對(duì)砂漿稠度的影響見(jiàn)圖1，每條曲線的起始點(diǎn)代表FDN-3摻入0.8%的即時(shí)稠度。FDN-3摻入方法對(duì)砂漿泌水率、凝結(jié)時(shí)間及抗壓強(qiáng)度的影響見(jiàn)表4。

由圖1可知，與同摻法T0.8相比，采取滯水法或二次添加法，砂漿的即時(shí)稠度明顯增大；無(wú)論最短滯水時(shí)間3 min或最長(zhǎng)滯水時(shí)間30 min，其砂漿初始稠度均可達(dá)到9.5 cm左右；FDN-3摻入越遲，即滯水時(shí)間越長(zhǎng)，砂漿即時(shí)稠度略有增加，這主要與FDN-3摻入的時(shí)間效應(yīng)有關(guān)；在滯水時(shí)間相同情況下，Z30與E1、E2相比，一次或二次添加對(duì)砂漿稠度的影響較小。

表3　FDN-3不同摻入方法試驗(yàn)設(shè)計(jì)

圖1　FDN-3不同摻入方法對(duì)砂漿稠度的影響

表4　FDN-3摻入方法對(duì)砂漿泌水率、凝結(jié)時(shí)間和抗壓強(qiáng)度的影響

由表4可知，與同摻法T0.8相比，采取滯水法或二次添加法，砂漿的泌水率增大、凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)、抗壓強(qiáng)度提高Z10、Z30與E1相比，滯水時(shí)間長(zhǎng)短、一次或二次添加對(duì)砂漿性能（泌水率、凝結(jié)時(shí)間及抗壓強(qiáng)度）的影響差異較小。

2.2萘系減水劑摻量與摻入方法對(duì)砂漿性能影響對(duì)比

在砂漿配合比相同的情況下，以FDN-3摻量0.8%（推薦摻量）為基準(zhǔn)，對(duì)比分析提高摻量、改變摻入方法對(duì)砂漿性能影響的差異。由2.1的試驗(yàn)結(jié)果可知，采用滯水法與二次添加法的砂漿性能差異較小（如Z30與E1、E2），同時(shí)考慮操作相對(duì)較簡(jiǎn)便，故試驗(yàn)對(duì)比分析中摻入方法僅考慮同摻法和滯水法。不同F(xiàn)DN-3摻量或摻入方法對(duì)砂漿稠度的影響見(jiàn)圖2，每條曲線的起始點(diǎn)代表?yè)饺隖DN-3的即時(shí)稠度。

圖2　FDN-3摻量或摻入方法對(duì)砂漿稠度的影響

由圖2可知，摻入FDN-3的砂漿即時(shí)稠度比未摻的明顯增大；隨著FDN-3摻量的增加，砂漿即時(shí)稠度逐漸增大；僅改變FDN-3摻入方式時(shí)，采用滯水法可明顯增大砂漿的即時(shí)稠度；Z03與T1.2的砂漿稠度經(jīng)時(shí)變化曲線比較接近，Z30的砂漿即時(shí)稠度比T1.2的明顯大。

不同F(xiàn)DN-3摻量或摻入方法對(duì)砂漿泌水率、凝結(jié)時(shí)間、抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律見(jiàn)表5。

由表5可見(jiàn)，在砂漿配合比相同的情況下，即水灰比和用水量均相同的條件下，F(xiàn)DN-3摻量由0增至1.2%時(shí)，砂漿泌水率先增大后減小，砂漿凝結(jié)時(shí)間明顯延長(zhǎng)，砂漿抗壓強(qiáng)度呈減小的趨勢(shì)；僅改變摻入方法時(shí)，采取滯水法，會(huì)增大砂漿泌水率，延長(zhǎng)砂漿凝結(jié)時(shí)間，提高砂漿抗壓強(qiáng)度；Z03與T1.2相比，其對(duì)砂漿稠度的增大效果基本相當(dāng)；但采取提高摻量，砂漿凝結(jié)時(shí)間明顯延長(zhǎng)，砂漿抗壓強(qiáng)度明顯降低。故推薦改變摻入方法的技術(shù)方案，這樣既能增大砂漿稠度，又不會(huì)對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。需要說(shuō)明的是，實(shí)際應(yīng)用中若采取滯水法，可適當(dāng)減少用水量（保持水灰比不變），以避免砂漿泌水較多。

2.3萘系減水劑作用機(jī)理探討

（1）采用同摻法時(shí)，水泥顆粒會(huì)吸附表面帶負(fù)電荷的FDN-3，水泥顆粒被有效分散，減少了水泥顆粒的團(tuán)聚，該團(tuán)聚結(jié)構(gòu)中的“自由水”會(huì)被釋放出來(lái)。隨著FDN-3摻量的增加，水泥顆粒對(duì)FDN-3的吸附量逐漸增大，水泥顆粒被分散的程度越高，從而釋放出的“自由水”也越多。因此，砂漿配合比相同情況下，即水灰比和用水量均相同，隨著FDN-3摻量的增加，砂漿即時(shí)稠度逐漸增大。

（2）與未摻FDN-3相比，同摻法時(shí)，摻入FDN-3可釋放出“自由水”，無(wú)形中增大了砂漿的泌水可能性，對(duì)砂漿泌水性起正作用。然而隨著FDN-3摻量的增加，水泥漿體流動(dòng)性逐漸增大，漸漸填充砂粒間的空隙，使砂漿結(jié)構(gòu)體系逐漸密實(shí)，可降低砂漿泌水的可能性，對(duì)砂漿泌水性起負(fù)作用。在上述正負(fù)因素的共同作用下，當(dāng)砂漿配合比相同情況下，即水灰比和用水量均相同，隨著FDN-3摻量的增加，砂漿泌水率呈先增后減的變化趨勢(shì)。

（3）同摻法與后摻法（滯水法或二次添加法）相比，作用機(jī)理的差異主要表現(xiàn)在：同摻法中，F(xiàn)DN-3與水同時(shí)摻入，起初大量的FDN-3被水泥顆粒吸附；后摻法中，待水泥與水先接觸進(jìn)行水化反應(yīng)后再摻入FDN-3，這樣大大減少了水泥顆粒對(duì)FDN-3的吸附量，則溶液中FDN-3的濃度相對(duì)較高，會(huì)不斷破壞水泥漿體中的絮凝結(jié)構(gòu)，逐漸釋放出被包圍在絮凝結(jié)構(gòu)內(nèi)的“自由水”。因此，在砂漿配合比與FDN-3摻量均相同的情況下，與同摻法相比，后摻法的砂漿凝結(jié)時(shí)間更長(zhǎng)、泌水率更大、砂漿即時(shí)稠度也更大。

3　結(jié)語(yǔ)

（1）FDN-3摻入時(shí)間越遲，即滯水時(shí)間越長(zhǎng)，砂漿即時(shí)稠度略有增大，這主要與FDN-3摻入的時(shí)間效應(yīng)有關(guān)。滯水時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)砂漿泌水率、凝結(jié)時(shí)間、抗壓強(qiáng)度的影響差異較??；一次或二次添加對(duì)砂漿性能影響差異較小。

（2）在砂漿配合比和FDN-3摻量均相同情況下，與同摻法相比，采取后摻法技術(shù)可明顯增大砂漿的即時(shí)稠度、增大砂漿泌水率、延長(zhǎng)砂漿凝結(jié)時(shí)間、提高砂漿抗壓強(qiáng)度。

（3）為達(dá)到進(jìn)一步增大砂漿即時(shí)稠度且對(duì)砂漿其它性能無(wú)不利影響的要求，提高摻量與僅改變摻入方法（滯水法）相比，推薦改變萘系減水劑摻入方法的方案，且符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)原則。

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Influence of naphthalene superplasticizer adding way on mortar property

GONG Ying1，2，XIONG Huanhuai1，2，DAI Guoqiang1，2，HU Zhaobo3，DING Jingjing1
（1.Jiangxi Province Water Conservancy Science Research Institute，Nanchang 330029，Jiangxi，China；
2.Jiangxi Province Hydraulic Safety Engineering Technology Research Center，Nanchang 330029，Jiangxi，China；
3.Hohai University，Port of Coastal and Offshore Engineering Institute，Nanjing 210098，Jiangsu，China）

Although Naphthalene superplasticizer added behind water can work more effectively，the influence of different lag time or adding times act on mortar property is not clear.The problem restricts the technical development of naphthalene superplasticizer added behind water.Influence of naphthalene superplasticizer with different lag time or adding times on mortar property was discussed.Based on it，differential influence of naphthalene superplasticizer on mortar performance by changing its dosage and adding-way was studied.An applied technology of naphthalene superplasticizer was given，which would be an example for naphthalene superplasticizer used in hydraulic mortar.

naphthalene superplasticizer，method of adding after water，method of adding with water，mortar

TU528.042.2

A

1001-702X（2015）10-0008-03

江西省水利廳科技項(xiàng)目（KT201414）

2015-06-23；

2015-07-27

龔英，女，1984年生，江西臨川人，工程師，主要從事水工新材料應(yīng)用研究。