一種快速測定高性能減水劑減水率的方法

姜云平

(山西宜通工程技術(shù)有限公司 朔州市 038399)

0 引言

減水劑具有較好的減水率、保坍性能，而且在品質(zhì)較差、含泥量較高的砂石料下所發(fā)揮的效果更加明顯，能夠在一定程度上提高混凝土的和易性[1-2]。減水劑可以使混凝土具有較好的力學(xué)性能和較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度，從而保持良好的耐久性[3]。所以高性能減水劑在我國的發(fā)展亦進(jìn)入高速階段，并且作為一種常用的外加劑被廣泛用來提高混凝土的工作性[4]。

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 8076-2008《混凝土外加劑》[5]測定高性能減水劑的減水率需要拌和混凝土，通過3批基準(zhǔn)混凝土和摻減水劑混凝土在一周內(nèi)不同日期拌和才能得出其減水率的大小，人員需要2～3人，耗時(shí)需要3～4d。而實(shí)際施工時(shí)，施工單位的工期緊任務(wù)重，能夠?qū)p水率進(jìn)行快速的測定已成為一個(gè)必要條件。而且減水劑的摻加應(yīng)控制在適宜的用量，經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在混凝土早期開裂的現(xiàn)象中，有超過70%的原因是外加劑的含水率過高引起的。如果大幅度減少混凝土用量，那么便會(huì)導(dǎo)致水泥漿層過于薄弱，更易產(chǎn)生微裂縫，在一定程度上影響混凝土的抗拉強(qiáng)度，會(huì)造成混凝土開裂的現(xiàn)象。所以本試驗(yàn)通過對減水率與流動(dòng)度大小的關(guān)系進(jìn)行研究，通過一種新型快速的測定方法，來選擇適合現(xiàn)場施工的高性能減水劑。

1 試驗(yàn)材料、儀器及環(huán)境條件

1.1 試驗(yàn)材料

(1)基準(zhǔn)水泥

本試驗(yàn)中選用的水泥符合GB 8076-2008《混凝土外加劑》標(biāo)準(zhǔn)附錄A的要求，其密度為3040kg/m3，可專門用于檢驗(yàn)混凝土外加劑性能。

(2)水

本試驗(yàn)中選用蒸餾水或飲用水。

(3)高性能減水劑

本試驗(yàn)所研究的聚羧酸高性能減水劑由內(nèi)蒙古恒眾工程材料有限公司提供，規(guī)格型號為PCA-5型，建議摻量1.0%[6]。通過GB8076-2008《混凝土外加劑》規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定實(shí)測減水率分別為25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%時(shí)的流動(dòng)度，試驗(yàn)共計(jì)10個(gè)樣品。

1.2 儀器設(shè)備

(1)水泥凈漿攪拌機(jī)

符合JC/T 729-2005《凈漿攪拌機(jī)》的要求。

(2)凈漿流動(dòng)度試模

上口直徑36mm，下口直徑60mm，高度為60mm，內(nèi)壁光滑無接縫的金屬制品。

(3)電子天平

量程2000g，分度值0.01g。

(4)玻璃板

尺寸為400mm×400mm×5mm，中間有定位試模圓環(huán)標(biāo)記，兩條垂直線帶有刻度，如圖1所示。

圖1 玻璃板示意圖(單位：mm)

1.3 環(huán)境條件

(1)試驗(yàn)室溫度為20±2℃，相對濕度不應(yīng)低于50%。

(2)基準(zhǔn)水泥試樣、拌和水、儀器和用具的溫度應(yīng)與試驗(yàn)室一致。

2 試驗(yàn)過程

本次研究的快速測定方法基于對水泥凈漿流動(dòng)度的多次試驗(yàn)，從而得出了減水率與其流動(dòng)度大小的關(guān)系式，可以快速地測定高性能減水劑的減水率。

2.1 水泥凈漿制備

(1)稱取水泥500g，稱取水150g，減水劑按照摻量稱取5g。

(2)先將120g水分多次倒入放置減水劑的容器內(nèi)，經(jīng)多次洗滌減水劑容器，最終倒入攪拌鍋內(nèi)，再將500g水泥在5～10s內(nèi)倒入攪拌鍋內(nèi)。

(3)將鍋放在攪拌機(jī)鍋?zhàn)?，升至攪拌位置，啟?dòng)攪拌機(jī)，低速攪拌60s，停15s，同時(shí)將葉片和鍋壁上的水泥漿刮入鍋中間，接著高速攪拌120s。再低速攪拌60s，同時(shí)將剩余的30g水在10s內(nèi)倒入攪拌鍋內(nèi)。

2.2 凈漿流動(dòng)度測定

(1)提前在水平的操作臺上放置玻璃板，用水平尺校核玻璃板是否水平，調(diào)節(jié)玻璃板四角直至調(diào)平為止，并用濕布覆蓋待用。

(2)將拌和好的凈漿迅速注入試模內(nèi)，用刮刀刮平，將試模垂直提起，同時(shí)開啟秒表計(jì)時(shí)，任水泥漿在玻璃板上流動(dòng)，至10s，迅速在玻璃板刻度線上讀取兩個(gè)垂直方向的流動(dòng)度值，精確至1mm，取兩個(gè)值的算數(shù)平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。

3 檢測結(jié)果

(1)分別對10組不同減水率減水劑檢測其凈漿流動(dòng)度值，其結(jié)果詳見表1。

表1 不同減水率凈漿流動(dòng)度測定值

(2)將表1中減水率與流動(dòng)度的數(shù)據(jù)繪制回歸曲線圖，如圖2所示。

圖2 減水率與流動(dòng)度關(guān)系曲線圖

將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后可得到減水率與流動(dòng)度之間的曲線方程式：y=0.1029x+3.2195。式中y為減水率(%)；x為流動(dòng)度(mm)。

由曲線方程可以看出，減水率和流動(dòng)度之間幾乎是呈線性關(guān)系的，隨著減水率的不斷提高，其流動(dòng)度也會(huì)相應(yīng)增大。

(3)結(jié)果分析

對一個(gè)線性回歸方程進(jìn)行判定時(shí)，R2是趨勢線擬合程度的重要指標(biāo)，它的數(shù)值大小直接關(guān)系到擬合程度的高低，同時(shí)也說明了趨勢線的可靠度。

從上述回歸曲線的相關(guān)系數(shù)來看，R2=0.998，其相關(guān)性良好，在以后的減水劑測定中，可以先依據(jù)上述試驗(yàn)方法測試流動(dòng)度，然后根據(jù)流動(dòng)度值反算出減水率的大小。

4 試驗(yàn)注意事項(xiàng)

(1)本試驗(yàn)采用的玻璃板為特制玻璃板，為保證試驗(yàn)人員操作安全，需采用加厚玻璃板，且四條邊需要磨邊，因本試驗(yàn)需要在15s內(nèi)讀數(shù)，為了方便快速讀數(shù)，所以在玻璃板底面需印有刻度。

(2)本次試驗(yàn)基準(zhǔn)水泥用量為500g，是經(jīng)過大量試驗(yàn)從200g至800g，最終得出500g樣品是既具有代表性，又節(jié)約成本的最佳用量。

(3)本次試驗(yàn)用水量總計(jì)150g，是經(jīng)過多次試驗(yàn)后得出的最佳用量，最初200g用水量造成漿體泌水嚴(yán)重，后來逐漸從190g間隔10g開始減水，一直到150g漿體狀態(tài)良好，最終確定用水量150g。

(4)本次試驗(yàn)一定要注意加水過程，需先加120g水邊洗滌減水劑容器邊加水，是由于減水劑加入的質(zhì)量本來就很少，如果有殘留將會(huì)大大影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。留置30g水最后加入，是由于直接加入150g水在快速攪拌過程中容易造成漿體飛濺，留置30g水在后期慢速攪拌中加入，效果更好。

(5)流動(dòng)度值10s讀數(shù)是關(guān)鍵，讀的早流動(dòng)度偏低，讀的晚流動(dòng)度值則偏大，所以一定要把握好讀數(shù)的最佳時(shí)間。

5 結(jié)論

(1)減水劑是混凝土工程項(xiàng)目中重要的原材料，其質(zhì)量的好壞直接影響到混凝土拌和物的性能、凝結(jié)硬化后的力學(xué)性能以及耐久性能。而減水劑中的減水率是減水劑所有指標(biāo)中最重要的指標(biāo)，它是控制減水劑摻量的主要依據(jù)，如果使用減水率較高的減水劑，會(huì)導(dǎo)致混凝土中的含水量過低，混凝土易產(chǎn)生泌水離析，從而影響其使用質(zhì)量。因此過分強(qiáng)調(diào)減水率是對減水劑認(rèn)識的一大誤區(qū)，最正確的是應(yīng)根據(jù)不同的施工環(huán)境選擇適合的減水率，并在施工過程中進(jìn)行嚴(yán)格控制。

(2)本次研究在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出結(jié)論，可以作為一種快速的檢測減水率的方法，為今后的生產(chǎn)施工提供一定的參照。