裘亚达++陆亚琴++潘利浩

摘 要：减水剂具有改善混凝土和易性、减少单位用水量、改变混凝土的凝结时间等优异性能，使其在许多工程实践中得到了普遍的应用，减水剂有许多种类，不同的减水剂有不同的适用范围。本文主要讨论木质磺酸盐类减水剂对硬化混凝土性能的影响。

关键词：减水剂；硬化混凝土；性能；影响

Abstract： The water reducer having improved workability of concrete， reduce unit water， changing the setting time of concrete， excellent performance， so that in many engineering practice has been widely applied， there are many types of water reducer， different water reduction agent has a different scope. This paper discusses the impact of wood-sulfonate superplasticizer on hardened concrete.

Key words： water reducer； hardened concrete； performance； impact

减水剂具有改善混凝土和易性、减少单位用水量、改变混凝土的凝结时间等优异性能，使其在许多工程实践中得到了普遍的应用，减水剂有许多种类，不同的减水剂有不同的适用范围。在普通减水剂中，目前使用最多的是木钙减水剂，本文主要讨论木质磺酸盐类减水剂对硬化混凝土性能的影响。

木质磺酸盐减水剂对混凝土的作用主要是物理方面的，研究表明它不会改变混凝土的化学结构。也就是说它不参与水泥的水化反应，更不会产生新的水化产物，它对硬化后的混凝土也只是在物理结构上产生影响。

1.对强度的影响

强度是混凝土最重要的力学性质，这是因为混凝土构筑物都用来承受载荷或抵抗各种作用力。在一定条件下，工程上要求混凝土的其他性质往往与混凝土的强度之间存在着密切的关系。

根据混凝土的强度理论，强度和水泥标号、水灰比有如下关系，即著名的鲍罗米公式：R=AR0（C/W-B）

式中：R——混凝土强度；

A、B——经验常数；

R0——水泥标号；

C/W——水灰比。

鲍氏公式曾作为设计配合比的参考公式。另外也有按混凝土的空隙率来计算强度的经验公式，如惠叔等人的公式：

R=3100（1-Vp）2.7

式中：Vp——混凝土孔隙率。

他们的观点都有共同之处，那就是决定强度的重要因素与孔隙率有关。而孔隙率的大小又与水灰比有关，水灰比愈小，空隙率也愈小。当加入减水剂以后，因其减水作用可以明显降低水灰比，因而混凝土内部的孔隙体积可以大幅度减小，使混凝土更为致密，强度也就显著地提高了。

但由于木质磺酸盐还有引气作用，研究表明：

（1）当用量增大导致含气量增加时，强度反而会下降。这种情况表现在需蒸养的混凝土强度上尤其明显。因此木钙的掺量需要根据情况加以控制；

（2）木质磺酸盐减水剂對强度的影响主要是表现在抗压强度上，而对抗拉强度的作用却并不明显。已有研究证明，掺减水剂的混凝土拉压比与不掺的几乎差不多，这说明抗拉强度变化规律基本上没有改变。

2.对收缩与徐变的影响

试验证明影响混凝土收缩的主要因素是混凝土的用水量，其次是含气量。掺减水剂混凝土与收缩影响有关因素可分为3种情况：

第一类以增大坍落度为目的而不减小水灰比的情况；

第二类以提高强度为目的而减水，降低水灰比的情况；

第三类以节约水泥为目的，在保持强度不变时减水和减少水泥用量的情况。

通过对这3种情况进行试验，试验结果表明：只有在第一类情况下即以增加和易性为目的而不改变水灰比时，收缩值在掺减水剂后略有增加；第二类、第三类情况下，掺与不掺减水剂收缩值基本相同。南京水科院对掺纸浆废液减水剂（主要成分为木质素磺酸盐）对混凝土收缩影响的试验结果认为，掺纸浆废液减水剂对混凝土的收缩没有明显影响。

混凝土的徐变性能是指在一定的加荷应力下变形随着加荷龄期增长而加大，这种变形就叫徐变。影响徐变因素较为复杂，它受加荷时的龄期、加荷应力、水化程度等影响。

减水剂对徐变的影响也与使用减水剂的目的有关：当以增加和易性为目的时，掺减水剂的徐变与不掺的相当或略有增加；当以节约水泥为目的时，掺减水剂的徐变与不掺的相比略有减少或相当；而当以降低水灰比，提高强度为目的时，掺减水剂与不掺的徐变相比，明显减小。总的来说，减水剂对徐变影响不大。

3.对抗渗性能的影响

由于工作性的需要，混凝土的水灰比远远超过理论需水量。而这些过剩的水，一部分在未凝结之前就会泌出积聚在表面，另一部分在硬化过程中蒸发出去，而这些水最终都将在混凝土内部形成孔隙。这些孔隙间由毛细孔连接相通，形成通道，使水和空气很容易渗入，从而降低了抗渗性。为了提高混凝土的质量而掺用减水剂后，使混凝土水灰比降了下来，同时还引入少量气泡。减水的结果必然提高了混凝土的密实性，而引入的气泡阻断了连通毛细管的通道，变开放孔为封闭孔，由此提高了混凝土的抗渗性，

4.对抗冻融性的影响

混凝土抗冻融性能与水灰比和含气量两个基本因素有密切关系，主要是由于降低了水灰比，使存在于混凝土结构中的游离水分减小。游离水分存在于混凝土毛细孔中。从物理学原理可知，毛细管越细，其中水溶液的冰点下降越大。游离水分的减少和毛细孔内水分冰点下降均可减小冻融损失。endprint

5.钢筋锈蚀与碳化

引起混凝土中钢筋锈蚀的原因一般是属于电化学腐蚀。主要是由于氯离子的存在而产生了原电池，造成了钢筋锈蚀。减水剂的生产过程中，由于原材器料（如水、烧碱）含有氯，造成减水剂的产品含氯。试验表明，当氯离子含量控制在1%以下，一般不增加钢筋锈蚀程度。

钢筋混凝土结构的耐久性和混凝土的碳化密切相关。硬化混凝土的表面长期曝露在空气中，与空气中CO2接触，在一定的温度和湿度下产生下列化学反应：

Ca（OH）2+CO2→CaCO3+H2O

混凝土中的水化产物氢氧化钙由于碳化成碳酸钙而逐渐失去碱性。所谓混凝土碳化就是混凝土中的氢氧化钙变成碳酸钙，pH值由强碱性而变成中性。而混凝土中的钢筋正是由于处于混凝土的强碱性环境中才不会锈蚀。混凝土长期处于空气中的结果，碳化作用开始发生在表面进而向混凝土内部深入。虽然在混凝土逐渐碳化后还不会影响它的承载能力，但当碳化层深入到钢筋部位后，混凝土就不能起到保护钢筋的作用了。当混凝土pH值由原来的12.5降到pH<11.5时，在氧气的存在下就能破坏钢筋表面的钝化膜。由于钢筋中有杂质及混凝土本身的不均匀性及各部位所处环境的不同，会产生电位差，就形成了局部的原电池作用，产生电流造成电化腐蚀。腐蚀反应如下：

阳极：Fe Fe2++2e

阴极： O2 +H2O+2e 2（OH）-

生成：Fe2+ +2（OH）- Fe（OH）2

进一步反应：4Fe（OH）2+O2+H2O 4Fe（OH）3

在空气和一定温度、湿度下钢筋一步步地生锈，由于Fe（OH）2比Fe的體积大2～2.5倍，而且质地疏松，形不成新的保护膜，就会逐步由外向内锈蚀。当Fe（OH）3量不断增大时就产生了膨胀应力，导致钢筋外面混凝土保护层的开裂与脱落，反过来又加速钢筋进一步锈蚀。钢筋由于不断的锈蚀就会使有效截面不断减小，使钢筋混凝土结构的承载能力比设计要求的能力不断减小，最终可能导致建筑物的破坏。当钢筋处于应力状态下，钢筋的锈蚀作用更快，造成破坏的危险性更大。

降低混凝土拌合时的水灰比是防止碳化深入的有效措施之一。减水剂的减水作用就能很好抑制碳化作用。试验证明所有的减水剂均能减小碳化速度，如果再适当地复合一些钢筋阻锈剂效果就更加明显了。

参考文献

[1] 田培、王玲.国家标准GB 8076-2008.混凝土外加剂.应用指南[M].中国标准出版社，2009

[2] 陈斌.建筑材料.[M].重庆大学出版社，2008

_____________________

【文章编号】1006-2688（2017）07-0065-02

【作者简介】裘亚达（1981-），男，浙江绍兴人，研究方向：施工管理。endprint