摘要：通过试验研究了不同类型的高性能减水剂对水泥净浆干燥收缩性能的影响。主要研究了三种不同条件下减水剂品种及掺量对水泥净浆干燥收缩的影响：(1)相同水灰比条件下即保持单位浆体体积含量不变，减水剂掺量对水泥浆体收缩性能的影响；(2)相同水灰比条件下即保持浆体体积含量不变，不同减水剂品种在相同掺量下对收缩性能的影响；(3)相同扩展度下，不同水灰比即改变浆体体积含量，减水剂种类、掺量对干燥收缩性能的影响。试验结果显示：不同类型的高效减水剂在不同条件下对水泥净浆的干燥收缩性能有所不同。
关键词：减水剂； 干燥收缩； 水泥净浆； 水灰比
中图分类号：TU528.042 文献标识码：B 文章编号：1004-1672(2008)01-0036-03
混凝土减水剂的研究和推广应用，对促进混凝土技术是有目共睹的。但是减水剂增大收缩的问题日益突出，收缩会降低混凝土的体积稳定性，体积稳定性不良的直接后果就是引发裂缝，而裂缝是导致水泥基材料结构过早破坏的主要原因，会缩短其结构的使用寿命。
减水剂可分为普通减水剂和高效减水剂。高效减水剂按其主要成分可分为聚羧酸类、萘系、氨基磺酸类等3种。聚羧酸类减水剂是一类全新型的高性能减水剂，其分子结构呈梳形，能阻止混凝土坍落度损失，明显降低混凝土收缩，是目前国内外外加剂研究与开发的重点。目前国内常用的高效减水剂主要是萘系。木钙、木钠是木质素磺酸盐类减水剂中使用较早、产量较大的品种。但是有关这些减水剂对水泥基材料耐久性的研究很少，对干燥收缩性能影响的研究更少。
笔者认为：现有的检测减水剂对混凝土干缩性能影响的方法并不能真实地反映减水剂本身对混凝土干缩性能的影响。如在GB 8076—1997《混凝土外加剂》中规定，在配制混凝土试件时，固定混凝土中水泥、砂、石的比例，水泥的用量为310 kg±5 kg(骨料为卵石)或330 kg±5 kg (骨料为碎石)，外加剂的掺量为推荐掺量，调整用水量使混凝土坍落度在一定范围内。根据这一规定，当对比2种以上外加剂对混凝土干缩性能的影响时，由于不同外加剂减水效果不同，不同外加剂配制的混凝土中将有不同的水灰比和不同数量的水泥浆体。而最近的研究表明，混凝土中水泥浆体的量是影响混凝土干缩性能的关键因素，在混凝土中水泥浆体含量相同的情况下，不同水灰比的混凝土具有相近的干缩值。因此，采用现行的国家标准测定不同种类的外加剂对混凝土干缩性能的影响时，干缩结果中不仅包含了外加剂对混凝土干缩性能的影响，而且也包含了不同水泥浆体量对混凝土干缩性能的影响。
综上，为进一步研究减水剂品种对水泥基材料的收缩性能，笔者综合现有减水剂检测方法与固定浆体含量的方法，通过试验研究了几种类型的高效减水剂在以下几种情况下对水泥净浆干燥收缩性能减水剂品种对水泥浆体的收缩性能研究 费治华的影响：① 相同水灰比条件下即保持单位浆体体积含量不变，减水剂掺量对水泥基材料收缩性能的影响；② 相同水灰比条件下即保持单位浆体体积含量不变，不同减水剂品种在相同掺量下对收缩性能的影响；③ 相同扩展度下不同水灰比即改变单位浆体体积含量，外加剂种类、掺量对干燥收缩性能的影响。
1 原材料和试验方法
1.1 原材料
水泥：“金宁羊”42.5RP•II硅酸盐水泥，密度3.1 g/cm3，细度3050 cm2/g，江南小野田公司生产。其化学组分如下：SiO2：19.80%；Al2O3：5.23%；CaO：63.90%；MgO：0.82%；Fe2O3：4.58%；Loss：2.21%。
外加剂：江苏建科院有限公司生产的JM-B萘系高效减水剂、木钙MG、木钠MNa、氨基磺酸盐高效减水剂MAS、JM-PCA聚羧酸高效减水剂。性能指标见表1。
1.2 试件制备及试验方法
水泥净浆试样成型：每组三个试样，在25×25×280 (mm)的试模中成型，养护1 d后拆模，在标准条件下(温度20℃±1℃的水中)养护2 d，测定初长后，移入恒温恒湿室中(温度20℃±2℃、湿度60%±5%)养护，在不同龄期测定净浆的干缩。
按以下方法计算净浆的收缩率LI：LI = (L0-Li) / L0式中：L0为水泥净浆初长，mm；Li为水泥净浆不同龄期的长度，mm。
2 实验结果与讨论
2.1 相同水灰比条件下，不同减水剂掺量对水泥基材料收缩性能的影响
图1~图5为相同水灰比条件(W/C=0.3)保持浆体体积含量不变，减水剂种类和掺量对水泥净浆干缩的影响。
由图1~图5可见，在相同水灰比即保持单位浆体体积含量不变情况下，相对于空白样而言，减水剂的加入均增大了水泥净浆的收缩，除聚羧酸减水剂随掺量的增加能降低水泥基体的干缩外，萘系、氨基磺酸盐、木钙、木钠减水剂均随掺量的增加不同程度地增大了水泥基体的干缩值。其中木钙、木钠减水剂对水泥基体的干缩值的增大幅度最为显著，其次为萘系与氨基磺酸盐减水剂，聚羧酸减水剂对水泥基体的干缩值增加最小。
2.2 相同水灰比条件下，不同减水剂品种在相同掺量下对收缩性能的影响
图6为在相同水灰比条件下(W/C=0.3)即保持浆体体积不变，不同的减水剂在相同掺量下对水泥基体收缩的影响，在此条件下可明确比较减水剂种类对水泥浆体干缩的影响。由图6可见，各种减水剂的加入均不同程度地增大了水泥基体的收缩。其中聚羧酸减水剂增加收缩的幅度最小，其次为木钠、木钙、氨基磺酸盐减水剂，萘系增大收缩的幅度最大。这主要是由于各类减水剂的加入对溶液的表面张力产生了影响。
表2为按实验配比中外加剂与水的比例配制的外加剂溶液的表面张力。按照毛细管张力理论的研究，溶液表面张力的降低使毛细孔张力下降，从而能够降低干缩值。这与实验结果较为吻合，随表面张力的降低，浆体的干缩值降低。
2.3 相同扩展度下，不同水灰比即改变单位浆体体积含量，外加剂种类、掺量对干燥收缩性能的影响
图7中：(1) JM-B：0.5%，W/C=0.29；(2) PCA：0.28%，W/C=0.25； (3) MAS：0.4%，W/C=0.289；(4) MG：0.30%，W/C=0.35；(5) MNa：0.35%，W/C=0.36；(6) 空白，无外加剂：W/C=0.5。
图7为在相同扩展度条件下，改变浆体体积含量，减水剂对水泥基体干缩的影响。由图7可以看出，加入减水剂后由于减水率的区别(聚羧酸>氨基磺酸盐>萘系高效减水剂>木钙、木钠)，影响水胶比，进而影响水泥基体的干缩。加入聚羧酸减水剂的水泥浆体收缩最小，其次为氨基磺酸盐、萘系、木钙、木钠，而不加减水剂的水泥基体干缩最大。
总结以上的实验结果可以看出，常用的氨基磺酸盐、萘系、木钙、木钠减水剂虽然可以降低混凝土用水量，但不能较好地降低干缩，萘系、木钙、木钠增大收缩较为明显。聚羧酸减水剂具有较低的碱含量和表面张力，在常规掺量下不仅可起到减水增强的效果，而且还有降低干缩的作用。
3 结论
(1) 相同水灰比即保持单位浆体体积含量不变情况下，相对于空白样而言，减水剂的加入均增大了水泥净浆的收缩。除聚羧酸减水剂随掺量的增加能降低水泥基体的干缩外，萘系、氨基磺酸盐、木钙、木钠减水剂均随掺量的增加不同程度的增大了水泥基体的干缩值。
(2) 相同水灰比条件下即保持浆体体积不变，不同的减水剂在相同掺量下均不同程度地增大了水泥基体的收缩。其中聚羧酸减水剂增加收缩的幅度最小，其次为木钠、木钙、氨基磺酸盐减水剂，萘系增大收缩的幅度最大。
(3) 在相同扩展度条件下，改变浆体体积含量，加入减水剂后由于减水率的区别(聚羧酸>氨基磺酸盐>萘系高效减水剂>木钙、木钠)，影响水胶比，进而影响水泥基体的干缩。加入聚羧酸减水剂的水泥浆体收缩最小，其次为氨基磺酸盐、萘系、木钙、木钠，而不加减水剂的水泥基体干缩最大。
