[摘要] 本文选择目前市场上3 种较具代表性的聚羧酸外加剂，针对12 个不同厂家品种的水泥样品，进行水泥净浆流动度和有关混凝土性能试验，比较聚羧酸外加剂与不同水泥的相容性；同时，在水泥不同熟化时间和不同温度状态条件下，对掺用聚羧酸外加剂的水泥净浆和混凝土性能变化进行了试验研究。根据试验结果，聚羧酸外加剂在拌制水泥浆尤其是混凝土的性能表现，受所用水泥品质和使用时水泥的温度影响。
[关键词] 水泥净浆；聚羧酸外加剂；温度；熟化时间；流动度；相容性；混凝土.
[中图分类号] TU528.42 [文献标识码] A [文章编号] 1002-3550-(2006)04-0034-06
1 前言
近几年，聚羧酸系减水剂作为第三代新型混凝土高效减水剂，因相对于萘系高效减水剂具有高减水率、低收缩、高强度、低泌水和坍落度损失小等性能优点，其生产和应用技术发展很快。目前，国内从事聚羧酸外加剂研发、生产、供货的单位有几十家，主要产品达十几种。北京、上海、天津、广州等城市的许多预拌混凝土搅拌站，都已经应用或正在尝试使用聚羧酸外加剂配制混凝土。起初，聚羧酸外加剂主要用于配制高强、自密实、高流态等特种和高性能混凝土。现在，随着聚羧酸外加剂生产和应用技术不断提高，产品逐渐系列化和成本逐渐降低，聚羧酸外加剂同样可用于配制中低强度的高性能混凝土。国内目前混凝土生产使用的聚羧酸外加剂，还主要以西卡、麦斯特等国外品牌产品为主；但随着国产聚羧酸外加剂产品性能不断改进，其应用也越来越多。随着聚羧酸外加剂的推广应用，对其性能特点的认识也不断深化，即聚羧酸外加剂同样也存在与混凝土其它材料（ 尤其水泥）的适应性问题。了解不同聚羧酸外加剂产品和不同水泥品种的相容性特点，对正确使用和充分发挥聚羧酸外加剂的性能有重要意义。
该项试验选取目前北京地区预拌混凝土生产常用的几种有代表性的水泥和聚羧酸外加剂产品，进行有关水泥净浆和混凝土性能的对比试验，比较聚羧酸外加剂对水泥不同品种和不同状态的适应性，为更好地推广和应用聚羧酸外加剂提供参考。
2 试验用原材料
2.1 聚羧酸外加剂
选择目前国内市场较具代表性的3 种聚羧酸外加剂产品，其中包括两种国外品牌产品和一种国内品牌产品。三种外加剂的有关技术参数试验结果列于表1 中。
2.2 水泥
选用北京地区预拌混凝土生产常用的国内6 个不同厂家生产的共12 种水泥样品，P.O32.5 和P.O42.5 各6 种。各种水泥的有关物理参数试验结果列于表2。
2.3 砂、石、粉煤灰
表3、表4、表5 分别是试验所用砂、石、粉煤灰的有关参数。
3 水泥净浆试验
3.1 试验方法
水泥净浆试验依据GB/T8077-2000 规定的方法进行。水灰比取0.35。净浆出机后静停15 分钟测试流动度损失。外加剂按液体重量计量。
3.2 试验结果及分析
（1）三种外加剂与各种水泥的适应性试验对比表6 是外加剂掺量不变条件下，各种水泥与三种外加剂配制的水泥净浆试验结果。3 种外加剂的试验掺量分别是：西卡1.0%，冶建2.0%，麦斯特1.6%。在后面的各项水泥净浆试验中，除另外说明，上述外加剂掺量保持不变。根据表6 试验结果：
① 西卡外加剂：多数水泥配制的水泥净浆具有较好的初始流动性，浆体没有出现沉底和泌浆现象；除鼎新P.O32.5 和P.O42.5 水泥外，其余所有水泥配制的水泥净浆静停15min 后，流动度均有不同程度的损失。
② 冶建外加剂：除琉璃河水泥净浆流动度相对较小外，其他多数水泥的净浆流动度过大，在290mm-330mm 范围，且有泌水沉底现象。而且，各种水泥净浆静停15min 后，除个别水泥出现净浆流动度损失外，多数水泥都出现了流动度增加的情况。分析原因，这与外加剂掺量达到过饱和有关。
③ 麦斯特外加剂：除拉法基P.O42.5 和冀东P.O42.5 两种水泥的净浆流动度在260mm-280mm 范围，其余10 种水泥净浆流动度均在310mm-340mm 范围，且静停15min 后，流动扩展度变化较小。因此，对于水灰比0.35 的水泥净浆，麦斯特外加剂1.6%掺量同样显得过多。
（2）水泥温度对水泥净浆流动性能影响
分别将水泥控制在25℃、50℃和70℃，比较不同水泥温度对聚羧酸外加剂适应性。该组试验选用冶建外加剂。
图1 和图2 是掺用冶建聚羧酸外加剂后，12 种水泥在25℃、50℃、70℃三种温度状态，水泥净浆试验的初始流动度和流动度损失试验结果对比曲线。可以看出，水泥温度对各种水泥净浆的初始流动度影响不大，但随着水泥温度升高，净浆流动度损失除个别水泥外，总体上呈增大趋势。
（3）水泥出磨时间对水泥净浆流动性能影响针对京都P.O32.5 和拉法基P.O42.5 两种水泥，分别测试
其出磨1 天、出磨后7 天及1 个月的掺聚羧酸外加剂水泥净浆流动度变化情况。
图3- 图6 分别是对京都P.O32.5 和拉法基P.O42.5 两种水泥出磨1 天、7 天和1 个月三种情况下的水泥净浆试验结果。可以看出，对应于三种聚羧酸外加剂，两种水泥随出磨后熟化时间延长，除麦斯特外加剂与出磨后1 个月的京都P.O32.5水泥结合时，净浆流动度结果差异较大外，其他各组试验的水泥净浆初始流动度和静停流动度损失变化值都不大，也没有呈现明显的规律性变化特征。
4 混凝土试验
4.1 配合比及试验方法
混凝土试验的配合比如表7 所示，其中P.O32.5 水泥的混凝土试验均采用1# 配合比，P.O42.5 水泥的混凝土均采用3#配合比。各种混凝土试验测试方法依据国家现行普通混凝土拌合物和力学性能试验标准。
另外，根据试验结果，混凝土含气量值与所用水泥品种有关。琉璃河水泥配制的混凝土含气量较高，能够达到2.0%以上，这也可能其混凝土和易性能较好的主要原因。
（2）三种P.O42.5 水泥与三种不同聚羧酸外加剂对比试验分别选用北京京都、兴发拉法基和北京琉璃河的P.O42.5水泥。相对于每种外加剂品种，三种水泥采用相同的外加剂掺量。试验时，调整用水量使各组试验的混凝土出机坍落度尽可能一致。试验结果如表9 所示。
根据表9 试验结果，三种水泥相比，琉璃河水泥配制的混凝土和易性较好，且1 小时后混凝土和易性保持良好。每组试验混凝土的静停1 小时后坍落度损失普遍小于C30 混凝土，除与水泥品种有关，这可能与聚羧酸外加剂的掺量相对较高有关。
比较三种外加剂，基于相应的试验掺量，冶建外加剂的混凝土减水率较大，这与前面水泥净浆的试验结果是一致的；而麦斯特外加剂混凝土坍落度损失较快，尤其与拉法基P.O42.5和京都P.O42.5 水泥结合时，静停1 小时后，混凝土几乎失去流动性。
从图表10—图表12 的对比分析结果看，水泥品种和外加剂品种变化对混凝土早期和后期强度影响不大，但C60 强度等级的各种聚羧酸外加剂混凝土后期强度增长仍比较明显。这说明，在配制高强度等级的混凝土时，聚羧酸外加剂比萘系外加剂对混凝土后期强度的发展作用更大。
（3）水泥出磨时间对混凝土性能的影响针对拉法基P.O42.5 和京都P.O32.5 两种水泥，在水泥刚出磨1 天和出磨后7 天、1 个月三种情况下，比较掺聚羧酸外加剂混凝土的性能变化。试验均掺用冶建聚羧酸外加剂。有关试验结果列于表10 中。
表10 中的试验结果表明，对应于京都P.O32.5 和拉法基P.O42.5 两种水泥，冶建外加剂2.0%和2.6%的掺量，不能有效缓解新出磨水泥的坍落度损失，其静停1 小时后的坍落度损失都在60%以上。根据试验结果，相比刚出磨1 天和出磨后7 天、1
个月的水泥三种不同情况，用聚羧酸外加剂配制的混凝土和易性和坍落度保持性能，没有呈现明显的规律性，这与前面的水泥净浆试验结果也基本是一致的。对比混凝土抗压强度的试验结果，则可以看出，新出磨1 天和出磨后7 天、1 个月水泥配制的混凝土抗压强度差别不大，但总体变化趋势比较明显，即随水泥出磨后库存时间延长，混凝土的3 天、7 天和28 天抗压强度都呈下降趋势。
（4）水泥温度对混凝土性能的影响表11 是兴发拉法基P.O42.5 水泥和冶建聚羧酸外加剂（ 掺量为2.8%），在25℃、50℃、70℃三种水泥温度条件下，混凝土试验的结果。
从表11 的试验结果可以看出，水泥温度对混凝土坍落度损失影响较大。混凝土初始坍落度及坍落度保持性能，随着温度的升高而降低。水泥70℃时，出机混凝土静停1 小时后几乎完全失去工作性；而水泥25℃时，静停1 小时后坍落度损失率不到20%。根据表11 试验结果，随着水泥温度升高，聚羧酸外加剂混凝土的3 天强度略有增加；而水泥温度对混凝土的后期强度影响不大。
（5）聚羧酸外加剂掺量变化对混凝土性能影响图表13- 图表14 是兴发P.O42.5 水泥和冶建聚羧酸外加剂，在不同外加剂掺量时，混凝土试验的分析结果。根据图表13的试验分析结果，随着聚羧酸外加剂掺量增加，混凝土坍落度呈增长趋势。在低混凝土坍落度范围，增加外加剂掺量对提高混凝土出机坍落度的效果比较明显；当出机坍落度达到200mm以上后，增加聚羧酸外加剂用量对提高坍落度效果不大，但可以继续提高混凝土流动性和坍落度保持性能。而且，试验结果
表明，如果聚羧酸外加剂掺量过饱和，混凝土也容易出现泌浆和沉底现象。这类似于萘系高效减水剂的情况，只是情况稍好一些。图表14 的试验分析结果表明，在水胶比确定条件下，聚羧酸外加剂的掺量变化对混凝土早期和后期抗压强度影响不大。
5 试验结论
1 对于目前北京地区常用的12 种水泥，所试验的西卡、冶建和麦斯特三种外加剂样品，其水泥净浆流动度试验结果（ 个别水泥例外）具有较好的稳定性，离散不大。这在一定程度上反映了聚羧酸外加剂与不同水泥相对较好的适应性。但聚羧酸外加剂对每种水泥仍然存在最佳适应性调整问题。
2 与萘系高效减水剂相比，聚羧酸外加剂混凝土早期和后期强度均增长较快，尤其高强混凝土的后期强度增长更加明显。对于不同水泥品种，聚羧酸外加剂混凝土的强度发展规律基本一致。
3 在所试验的水泥温度范围内，随着水泥温度升高，水泥净浆流动度和混凝土坍落度损失加快；同时，随着水泥温度升高，聚羧酸外加剂混凝土3 天强度略有增加，而混凝土的后期强度变化很小。
4 水泥出磨时间变化对水泥净浆流动度和混凝土出机工作性能没有呈现出规律性影响。新出磨1 天和出磨后7 天、1 个月水泥配制的混凝土抗压强度差别不大，但总体变化趋势比较明显，即随水泥出磨后库存时间延长，混凝土的3 天、7 天和28天抗压强度都呈下降趋势。
5 对于每一种水泥，各种聚羧酸外加剂都存在一个最佳掺量。在低掺量范围，增加聚羧酸外加剂用量，外加剂减水和混凝土坍落度保持效果增加明显；在高掺量范围，继续增加聚羧酸外加剂用量，外加剂减水和混凝土坍落度保持效果相对降低。聚羧酸外加剂过饱和掺加时，水泥浆或混凝土同样存在泌浆、沉底、和易性变差等问题，但敏感程度比萘系高效减水剂小。在水胶比固定条件下，聚羧酸外加剂掺量变化对混凝土强度影响不大。
6 从反映聚羧酸外加剂的相对减水效果角度看，水泥净浆与混凝土的试验结果有较好的一致性。但是，所试验聚羧酸外加剂的水泥净浆流动性、保水性及流动度保持性效果好并不表明相应混凝土具有同样较好的和易性和坍落度保持性能，反之亦然。因此，外加剂的水泥净浆试验结果不能完全反映混凝土中外加剂对水泥的适应性，聚羧酸外加剂与水泥的适应性最终必须依据混凝土的试验结果。
