外加剂掺入顺序对混凝土拌合物性能的影响

研究外加剂的掺入顺序对混凝土拌合物及力学性能的影响。

高性能混凝土是以耐久性和可持续发展作为基本要求，并适合工业化生产和施工的混凝土。与传统的混凝土相比，高性能混凝土在配比上的特点是低用水量，较低的水泥用量，并以矿物掺合料和化学外加剂作为水泥、砂、石和水之外的必须组分。针对高性能混凝土生成及施工工程中已出现的问题，本研究从混凝土外加剂掺入方式进行试验研究。

1.试验方法

外加剂在混凝土中几乎是不可缺少的组分，当前的外加剂使用和研究中最为广泛的是减水剂，目前的减水剂多为表面活性物质，因而它的掺加技术也同时影响到混凝土的拌合物性能及强度。

减水剂在使用中的掺入技术主要有先掺法（先于水掺入）、同掺法（与水同时掺入）和滞水法（滞后于水掺入）三种方式，本研究采用三种不同的外加剂掺入方法以及滞水的时间不同对混凝土拌合物及强度的影响，具体方案见表3.2-1。

表1.1-1 外加剂投入顺序对拌合物影响方案

1）先掺：砂石料、胶凝材料先投入搅拌15s（干拌），加入外加剂搅拌120s，停机后加入全部用水，搅拌30s停机；2）同掺：砂石料、胶凝材料先投入搅拌15s（干拌），停机加入水与外加剂（水与外加剂混合均匀），搅拌150s停机；3）滞水：砂石料、胶凝材料先投入搅拌15s（干拌），停机加入水搅拌120s/300s/600s/1200s后加入外加剂，继续搅拌30s停机。

2.试验结果及分析

2.1外加剂掺入顺序对拌合物及力学性能的影响

2.1.1 试验结果 通过对同一组配合比三种外加剂掺入方式及4种不同滞水时间条件下，混凝土拌合物初始、30min、60min坍落度和扩展度以及3d、28d强度的测试，其测试结果见表2.1-1：

表2.1-1 外加剂掺入方式对混凝土拌合物及力学性能影响

2.1.2 数据分析 根据表表2.2-1制作混凝土拌合物性能及力学性能直方图：

图2.2-1 外加剂不同掺入方式混凝土和易性直方图

图2.2-2： 外加剂不同掺入方式混凝土强度直方图

从图2.2-1中可以看出，在一定的滞水时间内，减水剂采用滞水法的混凝土拌合物的流动性由于同掺法和先掺法，而当滞水超过一定时间时，其拌合物流动性出现降低的现象；从图2.2-2中可以看出，滞水法掺入外加剂，其3d、28d抗压强度值也高于先掺法和同掺法。

3.结论

后掺法比同掺法和先掺法流动性好是因为外加剂不同掺入方法下的作用机理不同，先掺法与同掺法的作用机理是吸附―分散作用，水泥颗粒形成稳定的具有一定Zata 电位的胶粒，从而使混凝土拌和物的流动性提高；后掺法的作用机理是胶凝―吸附―分散作用，即减水剂掺人以前，混凝土内部水泥浆体先已形成了絮凝结构，减水剂加人后吸附于含水的絮凝结构上，不断破坏这些絮凝结构，释放自由水，从而提高了混凝土拌和物的流动性。此外，采用同掺法和先掺法时，水泥颗粒表面能较大，减水剂加人后对减水剂的吸附量也较大，所以溶液中的减水剂浓度降低，减水剂分散减水作用下降。而后掺法由于在加入减水剂前，水泥先已有一定的水化，颗粒表面形成一层水膜，降低了水泥颗粒的表面能，也降低了对减水剂的吸附能力，所以滞留于液相中的减水剂浓度较高，其分散减水作用自然也较强。与同掺法和先掺法相比，混凝土拌和物流动性就高。

滞水时间过长，混凝土的流动性开始下降，其28d的抗压强度提高，这是因为加入外加剂前，搅拌时间的增加，水泥水化跟充分，强度增加；同时随着时间的增加，部分水泥开始硬化，导致流动性变差。

（作者单位：中交路桥技术有限公司北京100029）