高性能聚羧酸混凝土减缩材料的性能测试
高性能聚羧酸混凝土减缩材料的性能测试
无论在当今还是将来相当长的时间里，水泥混凝土都将是高层建筑和大型桥梁等工程应用最
广、用量最大的结构材料。一般认为，用于结构上的水泥混凝土要求具有良好的工作性能、较
高的强度和优异的耐久性能。为了满足这些要求，水泥混凝土往往采用提高水泥用量和细度、
大量使用矿物掺合料，虽然满足了工作性能和强度的要求，但实际工程中发现水泥混凝土早期
收缩开裂现象相当普遍[1-2],严重影响了水泥混凝土的耐久性能。因此，加强如何降低水泥混凝
土收缩开裂问题的探讨已成为关于水泥混凝土领域研究的热点[3-4].
近20 年来，国内外为了减缩防裂通常采用添加膨胀剂、纤维、减缩剂等措施。可是，添加膨
胀剂存在高温稳定性差、膨胀延缓和水分用量高问题[5-6];添加纤维存在用量大、成本高、施
工操作复杂、混凝土工作性能低等问题；单纯添加减缩剂也存在成本高、与减水剂相容性、强
度出现下降等问题[7].综合以上情况，课题组通过优化设计，自主研发了一种高性价比、高分
散、高减缩多功能的高性能聚羧酸混凝土减缩材料。文中在自主研发的基础上通过测定添加了
高性能聚羧酸混凝土减缩材料的水泥净浆流动度、在水泥颗粒表面上的吸附行为、溶解在孔溶
液中的表面张力、蒸发速率、动力黏度以及对水泥石孔结构分布的影响，进一步分析了高性能
聚羧酸混凝土减缩材料的作用机理。
1材料与方法
1.1 主要原料与仪器
1.1.1 主要原料高性能聚羧酸混凝土减缩材料[8]（SRA-PC 减缩材料）：自制；水泥：海螺牌普
通硅酸盐水泥（P·O42.5R），安徽海螺水泥股份有限公司产品；标准砂：中国 ISO 标准砂，厦
门艾思欧标准砂有限公司产品；水：自来水与蒸馏水。
1.1.2 主要仪器 UV757CRT/PC 型紫外分光光度计，由上海仪电分析仪器有限公司提供；QBZY-
3型表界面张力仪，由苏州江东精密仪器有限公司提供；1834A 型乌氏黏度计，由北京天创尚
邦仪器设备有限公司提供；SNE-4500MB 型扫描电子显微镜（SEM），由德国Leica 公司提
供；PoreMasterMacro 压汞仪，由美国Quantachrome 公司提供。
1.2 测试与表征1.2.1 水泥净浆流动度及其保持性测试参考《混凝土外加剂匀质性试验方法》
（GB/T8077-2012）制备掺有 SRA-PC 减缩材料水泥净浆，并按照混凝土外加剂匀质性试验方
法，测试添加了 SRA-PC 减缩材料的水泥净浆初始流动度及 1h 后流动度保持情况。其
中，SRA-PC 减缩材料添加质量分数为0.30%.
1.2.2 水泥砂浆减缩率测试参照《水泥胶砂干缩试验方法》（JC/T603-2004）测试掺有 SRA-PC
减缩材料水泥砂浆试块在标准干缩养护室内养护 3d 和28d 减缩率。
1.2.3 水泥颗粒表面吸附量测试采用 UV757CRT/PC 型紫外分光光度计分别测试水泥颗粒表面对
不同质量分数的SRA-PC 减缩材料吸附前初始质量浓度（cf,g/L）和吸附后残留在溶液中的质
量浓度（cb,g/L），然后按式（1）计算水泥颗粒对 SRA-PC 减缩材料的吸附量（Ad,mg/g）：
其中，V是SRA-PC 减缩材料溶液体积，mL;m 为水泥质量，g.
1.2.4 溶液表面张力测试参考《混凝土外加剂匀质性试验方法》（GB/T8077-2012），在 QBZY-
3型表界面张力仪上测试不同质量分数SRA-PC 减缩材料溶解在水溶液和孔溶液中的表面张
力，以 3次测试结果的算术平均值作为溶液表面张力值，精确到 0.1mN/m.其中，孔溶液是在去
离子水中加入0.35mol/m 的氢氧化钾和0.05mol/m 的氢氧化钠制备而成[8].
1.2.5 溶液蒸发速率测试在相对湿度为（50±5）%、温度为 30℃下，分别称取 20g 由不同质量分
数配制而成的 SRA-PC 减缩材料水溶液和孔溶液置于不同蒸发皿（��70mm）中，采用分析
天平分别测试并记录静置 1d 后SRA-PC 减缩材料溶液的质量损失，SRA-PC 减缩材料溶液蒸发
速率 v（×10-3kg/（m2·h））按式（2）计算：
其中，m0 为SRA-PC 减缩材料溶液初始质量，g;m24 为SRA-PC 减缩材料溶液静置 1d 的质
量，g;S 为在蒸发皿SRA-PC 减缩材料溶液暴露面积，m2;24 为静置时间，24h.
1.2.6 溶液动力黏度测定依据《聚合物稀溶液粘数和特性粘数测定》（GB/T1632-1993），在
1834A 型乌氏黏度计测试不同质量分数SRA-PC 减缩材料溶液动力黏度。
1.2.7MIP 测试水泥石试样孔结构分布情况采用 PoreMasterMacro 压汞仪测试。
1.2.8SEM 观测按《混凝土外加剂匀质性试验方法》（GB/T8077-2012）制作水泥石试块，采用
SNE-4500MB 型扫描电子显微镜表征其断面形貌。
2结果与讨论
2.1SRA-PC 减缩材料分散性能评价
随着时间的推移，添加了 SRA-PC 减缩材料的水泥净浆流动度的变化曲线如图1所示。其
中，SRA-PC 减缩材料的添加质量分数为0.30%.
由图1可以看出，当 SRA-PC 减缩材料的添加质量分数为0.30%时，随着时间的推移，水泥净
浆流动度呈现平稳降低的变化趋势，但在 2h 内，其降幅很小。净浆初始流动度为 300mm,1h 后
流动度为 295mm,经时损失仅为1.67%,几乎无损失。原因是 SRA-PC 减缩材料分子引入能够促
使支链得到更好伸展的减缩基团，使其支链更有利于空间位阻作用的充分发挥，同时在强极性
磺酸基官能团静电斥力作用下，降低了水泥颗粒之间产生"絮凝",从而提高了水泥净浆初始流动
度和保塑性能。
2.2SRA-PC 减缩材料减缩性能评价
随养护龄期的延长，添加了 SRA-PC 减缩材料的水泥砂浆干燥收缩量与收缩率的变化曲线如图
2所示。其中，SRA-PC 减缩材料的添加质量分数为0.30%.
由图2可以看出，相对于标准试样，掺有 SRA-PC 减缩材料的水泥砂浆干缩量随养护龄期的延
长而递增。在龄期7d 前砂浆的干燥收缩量增幅大，过了龄期7d 后增幅则开始下降。说明
SRA-PC 减缩材料对水泥砂浆早期干燥收缩影响较大，后期虽然有一定程度上的影响，但影响
效果明显降低。
图2还显示，掺有 SRA-PC 减缩材料的水泥砂浆收缩率随养护龄期的延长出现降低变化趋势。
同样在龄期7d 前降幅较大，过了龄期7d 后降幅趋于缓慢降低，最后保持稳定。可见，SRA-
PC 减缩材料对水泥砂浆早期凝结硬化过程中的减缩能力强，而后期还是能够保持一定程度减
缩效果。
2.3SRA-PC 减缩材料的作用历程
2.3.1 水泥颗粒对 SRA-PC 减缩材料的吸附行为
摘要：
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高性能聚羧酸混凝土减缩材料的性能测试无论在当今还是将来相当长的时间里，水泥混凝土都将是高层建筑和大型桥梁等工程应用最广、用量最大的结构材料。一般认为，用于结构上的水泥混凝土要求具有良好的工作性能、较高的强度和优异的耐久性能。为了满足这些要求，水泥混凝土往往采用提高水泥用量和细度、大量使用矿物掺合料，虽然满足了工作性能和强度的要求，但实际工程中发现水泥混凝土早期收缩开裂现象相当普遍[1-2],严重影响了水泥混凝土的耐久性能。因此，加强如何降低水泥混凝土收缩开裂问题的探讨已成为关于水泥混凝土领域研究的热点[3-4].近20年来，国内外为了减缩防裂通常采用添加膨胀剂、纤维、减缩剂等措施。可是，添加膨...
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作者：闻远设计
分类：土木建筑化工水利
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属性：4 页
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时间：2023-05-06
