混凝土減膠劑的產(chǎn)生背景

20世紀90年代以來，由于生態(tài)文明建設對于環(huán)境保護的高標準以及混凝土質(zhì)量控制的嚴要求，商品混凝土開始大規(guī)模替代現(xiàn)場攪拌混凝土應用于各種建設中。為了滿足混凝土高工作性的需要，商品混凝土中膠凝材料用量普遍較高，一般在每噸350Kg/m3以上[1]?；炷林懈吣z凝材料用量使得混凝土更容易開裂，尤其在水膠比較低的情況下，這種現(xiàn)象更加嚴重?；炷林懈吣z凝材料用量還會造成大量資源浪費，并對環(huán)境產(chǎn)生很大的破壞。為保證建筑制造業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展，有必要通過各種方法，在保證混凝土結(jié)構(gòu)力學性能、耐久性的前提下，有效降低單方混凝土中膠凝材料的用量。混凝土減膠劑就是在這種需求背景下產(chǎn)生的。近幾年減膠劑的生產(chǎn)和應用技術逐漸成熟，《混凝土減膠劑》標準已進入專家評審階段，作為該標準編制單位之一。

混凝土減膠劑及其作用原理

混凝土減膠劑（Cementious Materials-Reducing Admixture for Concrete），也稱混凝土增效劑，是指在水膠比基本不變，混凝土的坍落度和28d抗壓強度不降低的情況下，能夠有效減少膠凝材料用量的化學外加劑?；炷翜p膠劑是一種區(qū)別于混凝土減水劑的新型混凝土外加劑，其形態(tài)多為無色、淺黃或淺褐色半透明液體，且一般無氯、無堿[2]。其主要特點是在保證相同的混凝土強度等級下，能減少5%-10%的水泥用量，并且保證混凝土的力學強度不降低，同時混凝土的工作性和體積穩(wěn)定性都有不同程度的改善，具有售價合適、摻量低、與其他外加劑相容性較好等特點，因而性價比優(yōu)勢顯著。

混凝土減膠劑的成分和性質(zhì)并不完全相同[3]。胡偉偉等人[4]認為混凝土增效劑是一種高聚物，化學結(jié)構(gòu)類似于其他混凝土外加劑。劉斌[5]利用三乙醇胺、酒石酸和馬來酸酐為主要材料，添加苯酚等助劑制備了混凝土增效劑。王強[6]利用三異丙醇胺、聚合醇胺、改性聚羧酸系減水劑、紙漿黑液提取物和水制備了混凝土增效劑。王鎮(zhèn)[7]公開的混凝土增效劑專利中，含有三異丙醇胺、聚合醇胺和脂肪酸脂等。

現(xiàn)在的水泥材料顆粒較細，當水泥顆粒遇到拌合水時，水泥顆粒在靜電引力等作用下相互吸引，進而形成立體的三維絮凝結(jié)構(gòu)。拌合水中約10%-30%被包裹在絮凝結(jié)構(gòu)中不能自由流動而喪失了潤滑作用，使得拌合物的流動性大大降低[8]。普通減水劑不能有效分散特細顆粒的絮凝結(jié)構(gòu)，而據(jù)研究，混凝土減膠劑可以分散這些絮凝結(jié)構(gòu)，因而使水泥顆粒更充分地與水接觸，提高其反應活性?；炷翜p膠劑還可以充分活化具有潛在活性的礦物摻和料，從而提高膠凝材料的水化程度，達到提高混凝土強度或降低水泥用量的目的[9]。

減膠劑對混凝土工作性能的影響

潘亞波等人[10]的研究表明，在混凝土中摻加CTF增效劑能顯著改善混凝土的流動性、包裹性及保水性。郭現(xiàn)釗[1]通過試驗發(fā)現(xiàn)，摻加減膠劑使混凝土的含氣量和坍落度有很大的變化，可以明顯提高混凝土的含氣量和坍落度，從而提高混凝土拌合物的流動性，同時混凝土和易性也得到改善。鄭平[11]研究了LBD增效劑在杭州蕭山地區(qū)混凝土企業(yè)使用情況，在保持混凝土水膠比不變的情況下，減少了10%的水泥用量，結(jié)果測試得出混凝土坍落度較基準組增大，擴展度與基準組一致，增效劑的加入對混凝土凝結(jié)時間無明顯影響。劉輝[12]研究了增效劑對不同強度等級混凝土的工作性影響，發(fā)現(xiàn)增效劑能有效改善混凝土的工作性，特別是能減輕較高強度等級混凝土普遍出現(xiàn)的粘聚抓底等現(xiàn)象，且能減少水泥用量，節(jié)省經(jīng)濟成本。趙家聲[13]通過試驗發(fā)現(xiàn)增效劑與聚羧酸系和萘系減水劑的相容性較好，能夠使混凝土泌水率減小，水泥漿體對骨料的包裹性增強，擴展度明顯增加。混凝土增效劑對混凝土工作性的影響與其摻量有關。

減膠劑對混凝土強度的影響

摻加混凝土減膠劑改善了混凝土工作性能，使得混凝土拌合物更加均勻，流動性提高。一般認為摻加減膠劑對混凝土強度無不良影響，但不同研究者的試驗結(jié)論略有差異。潘亞波等人[10]測試了增效劑摻量0.6%、水泥用量減少15%時，C30和C50兩種等級的混凝土強度，發(fā)現(xiàn)摻入CTF增效劑的混凝土，其3d和7d強度高于基準混凝土，28d強度則比基準組略低。彭春元[14]研究了混凝土增效劑對C60以上混凝土強度的影響，增效劑摻量為膠凝材料質(zhì)量的 0.6%，水泥用量減少10%，測得的混凝土強度與基準混凝土相當。劉輝[12]對比了摻入膠凝材料質(zhì)量0.6%減膠劑的C30、C40和C50三個強度等級的混凝土，發(fā)現(xiàn)降低10%水泥用量，在保持水膠比不變的情況下，混凝土強度均沒有明顯變化，甚至部分摻入增效劑的混凝土強度高于基準混凝土；而在保證強度的基礎上，摻入膠凝材料0.6%的增效劑，可節(jié)約10%的水泥甚至更多，見圖1和2。胡偉偉等人[4]通過外摻增效劑的方式研究了增效劑對使用礦物摻合料及山砂的混凝土強度的影響，發(fā)現(xiàn)增效劑能夠激發(fā)礦物摻合料的活性，同時對山砂混凝土表現(xiàn)出良好的適應性，強度均明顯提高。

圖1 不同配合比混凝土的7d抗壓強度[12]

圖2不同配合比混凝土的28d抗壓強度[12]

減膠劑對混凝土收縮的影響

減少膠凝材料的用量，降低水泥水化熱都能夠降低混凝土構(gòu)件干燥環(huán)境下的體積變形。許富[15]研究了增效劑對水泥基材料的收縮率，發(fā)現(xiàn)摻入增效劑、降低水泥用量能夠大幅減少混凝土的收縮。劉道勝[16]的研究表明摻入增效劑后時間越長，對混凝土收縮的抑制越顯著。類似的結(jié)論也在鄭平等人[11]的研究成果中有所體現(xiàn)。

減膠劑與減水劑的適應性

減水劑是現(xiàn)代混凝土中最常用的一種外加劑，甚至已成為現(xiàn)代混凝土中不可缺少的一種組分，混凝土減膠劑通常是與減水劑一起使用的。因此，展開對混凝土減膠劑與不同減水劑之間適應性的研究對減膠劑在現(xiàn)代混凝土中的應用具有重要意義。

孫振平等人[2]選用了聚羧酸系減水劑（PC）、萘系減水劑（NSF）及脂肪族減水劑（SAF）三種常用的高效減水劑，通過水泥膠砂流動度及水泥膠砂強度試驗來檢測減膠劑與三種減水劑的適應性。試驗發(fā)現(xiàn)，減膠劑與三種減水劑具有良好的相容性，其中減膠劑對萘系高效減水劑分散效果的提升尤為明顯。左彥峰等人[17]也采用膠砂流動度的方法對減膠劑與萘系和聚羧酸系減水劑的相容性進行了研究。結(jié)果表明，減膠劑與萘系和聚羧酸系減水劑復合使用時，混凝土工作性和力學性能未受不良影響。

參考文獻

[1] 郭現(xiàn)釗. 混凝土減膠劑的性能研究[D]. 石家莊: 石家莊鐵道大學, 2014.

[2] 孫振平, 楊海靜, 楊旭, 等. 混凝土減膠劑與不同減水劑的適應性研究[J]. 商品混凝土, 2014, (11): 47-48.

[3] 韓永軍, 凌金, 張津踐, 等. 混凝土增效劑的應用與研究進展[J]. 商品混凝土, 2015, (12): 32-35.

[4] 胡偉偉,陳尚偉,徐立斌, 等. 增效劑對礦物摻合料的激發(fā)及對山砂混凝土強度的影響[J]. 新材料新裝飾, 2013, (6): 184-185.

[5] 劉斌. 一種混凝土增效劑[P]. 中國: CN103922632A, 2014-07-16.

[6] 王強. 一種混凝土增效劑及其制備方法[P]. 中國: CN102491676A, 2012-06-13.

[7] 王鎮(zhèn). 混凝土減水密實增效劑及其制備方法[P]. 中國: CN103449751A, 2013-12-18.

[8] 隋同波, 王晶. 混凝土高效減水劑作用機理新進展[J]. 中國建材科技,1998, (4): 10-13.

[9] 閻培渝, 李玉琳. 混凝土增效劑的作用機理與效果探討[J]. 混凝土世界, 2014, (9): 40-41.

[10] 潘亞波, 楊陽. CTF混凝土增效劑對水泥及混凝土性能影響研究[J]. 商品混凝土, 2013, (9): 56-58.

[11] 鄭平, 相玉成, 李保海, 等. LBD-Ⅰ型混凝土增效劑在混凝土企業(yè)中的應用試驗[J]. 浙江建筑, 2014, 31(12): 45-47.

[12] 劉輝. 增效劑對混凝土和易性與強度的影響及實際應用[J]. 商品混凝土, 2015, (6): 71-72.

[13] 趙家聲. CTF混凝土增效劑的應用研究[J]. 商品混凝土, 2013, (7): 48-50.

[14] 彭春元, 林遠煌, 余斌, 等. 混凝土增效劑對C60以上混凝土性能的影響[J]. 混凝土, 2011, (5): 73-74.

[15] 許富. 增效劑CTF對水泥基材料性能的影響[D]. 長沙: 中南大學, 2011.

[16] 劉道勝. CTF增效劑在商品混凝土中的應用性能研究[D]. 重慶: 重慶大學, 2012.

[17] 左彥峰, 郭群, 錢峰, 等. 混凝土減膠劑的性能與機理研究[J]. 商品混凝土, 2014, (2): 43-46.