進行了未摻減水劑和摻兩種不同功能型聚羧酸系減水劑在不同初始環境溫度下的混凝土坍落度保持性能、凝結性能及強度性能的影響規律研究。結果表明，隨著環境溫度的升高，摻聚羧酸系減水劑混凝土的坍落度保持率均呈線性下降，未摻減水劑與摻聚羧酸系減水劑混凝土的初凝時間均呈線性縮短，聚羧酸系減水劑初凝時間差均是先減小后增大，未摻減水劑與摻聚羧酸系減水劑混凝土的1d抗壓強度均呈對數關系增長，28d抗壓強度則變化不明顯，聚羧酸系減水劑的1d抗壓強度比均是呈降低趨勢，28d抗壓強度比變化則均不明顯。
1概述
隨著水泥基材料應用基礎研究力度的加大，其應用技術得到空前發展。減水劑作為混凝土原材料中的功能組分，其作用與重要性愈加顯著。隨著科技進步的發展，減水劑在性能上也經歷了快速發展，即由早期的普通減水劑發展到后來的高效減水劑，最終到高性能減水劑的成功問世，減水劑的飛躍發展對混凝土帶來了革命性的變化，由此提出了具備各種功能的混凝土，并在眾多重大工程中得到大量應用，可見，減水劑的發展有力的提升了現代混凝土技術的進步。
目前，聚羧酸系減水劑因具備高減水、高工作度保持性能、高增強及低收縮應變等優異性能而成為主要的高性能減水劑之一。該減水劑的成功問世為高強高性能混凝土配制技術的提升提供了強有力的技術支持，同時為國內高速鐵路的快速發展提供了高性能混凝土技術保障。聚羧酸系減水劑的應用貫穿于不同季節及不同地域，因此在應用過程中所處的環境溫度差異較大。雖然環境溫度對混凝土性能的影響的研究較多，其影響規律也是公認的，然而關于環境溫度變化對聚羧酸系減水劑的緩凝效果以及增強效果的影響規律方面的研究鮮有報道，可見，進行探索性研究環境溫度對聚羧酸系減水劑工作性能及增強性能的影響就顯得尤為必要。本文選取兩種不同功能型(標準型與緩凝型)聚羧酸系減水劑，進行不同初始環境溫度下的坍落度保持效果、緩凝效果及增強效果特性試驗研究，以探明環境溫度與不同功能型聚羧酸系減水劑之間性能的關系，為其應用提高更加全面的參考依據。
2原材料與試驗方法
2.1原材料
基準水泥:山東魯城水泥有限公司生產，中國建筑材料科學研究院監制。
聚羧酸系減水劑:標準型與緩凝型，標準型為含固量為20%的母液，而緩凝型則為含固量為20%的母液復合4%的有機緩凝劑，母液與緩凝劑均由南京瑞迪高新技術有限公司提供。
砂:贛江砂，細度模數為2.7。
碎石:石灰巖，兩種級配，粒徑分別為5～10mm和10～20mm。
水:飲用自來水。
2.2試驗方法
所有原材料均處于各自溫度環境下，并在各自環境溫度下拌合成型試件，試件在各自環境溫度下靜養24h，拆模測試1d抗壓強度，其余試件轉入標準養護室養護至28d進行抗壓強度測試。凝結時間進行初凝時間試驗，通過在各自環境溫度下進行貫入阻力測試求得。強度性能及緩凝性能配合比參照GB8076—2008《混凝土外加劑》中高效減水劑的要求來設計，即水泥用量為330kg/m3，砂率為40%，粗骨料比例為:(5～10mm碎石):(10～20mm碎石)=4:6，坍落度控制在(80±10)mm。
聚羧酸系減水劑坍落度保持性能則在各自的環境溫度下進行60min經時損失試驗，通過經時損失試驗數據求得坍落度保持率，坍落度保持率為1h坍落度值相對于初始坍落度值的百分數，其性能配合比參照GB8076—2008《混凝土外加劑》中高性能減水劑的要求來設計，即水泥用量為360kg/m3，砂率為45%，粗骨料比例為:(5～10mm碎石):(10～20mm碎石)=4:6，坍落度控制在(210±10)mm。
聚羧酸系減水劑坍落度保持性能則在各自的環境溫度下進行60min經時損失試驗，通過經時損失試驗數據求得坍落度保持率，坍落度保持率為1h坍落度值相對于初始坍落度值的百分數，其性能配合比參照GB8076—2008《混凝土外加劑》中高性能減水劑的要求來設計，即水泥用量為360kg/m3，砂率為45%，粗骨料比例為:(5～10mm碎石):(10～20mm碎石)=4:6，坍落度控制在(210±10)mm。
3結果與討論
3.1環境溫度對聚羧酸系減水劑坍落度保持性能的影響
試驗進行了摻兩種聚羧酸系減水劑混凝土在不同環境溫度下的坍落度經時損失試驗，由坍落度經時損失數據求得坍落度保持率，試驗結果見圖1。
圖1結果表明隨著初始環境溫度的升高，兩種聚羧酸系減水劑的坍落度保持率呈線性下降，線性相關系數非常高，說明通過降低初始環境溫度可以改善混凝土坍落度保持性能，同時通過該圖可以發現，在同樣初始環境溫度下，緩凝型聚羧酸系減水劑的坍落度保持率要大于標準型聚羧酸系減水劑的坍落度保持率，說明在減水劑母液品種及母液含固量一樣的情況下，緩凝型聚羧酸系 減水劑的坍落度保持性能優于標準型聚羧酸系減水劑。
圖1環境溫度與聚羧酸系減水劑坍落度保持率的關系
3.2環境溫度對混凝土初凝時間的影響
試驗進行了未摻減水劑混凝土、摻標準型聚羧酸系減水劑混凝土及摻緩凝型聚羧酸系減水劑混凝土在不同環境溫度下的初凝時間測試，試驗結果見圖2。通過圖2可知，三種類型混凝土的初凝時間均隨著環境溫度的升高而縮短，其縮短方式均呈線性縮短，且線性相關性均很好。這與水泥水化反應動力學相吻合，即隨著反應溫度的升高，水泥水化速度加快，因此漿體形成凝聚結構的時間縮短，即表現為初凝時間縮短。
圖2環境溫度與不同類型混凝土初凝時間的關系
3.3環境溫度對聚羧酸系減水劑初凝時間差的影響
通過對圖2數據進行處理可求得環境溫度與不同類型聚羧酸系減水劑初凝時間差的關系，即不同類型聚羧酸系減水劑在不同環境溫度下的緩凝效果，試驗結果見圖3。通過圖3結果可知，標準型聚羧酸系減水劑初凝時間差為負值，表現出了初凝時間較未摻減水劑略有提前的現象，而緩凝型聚羧酸系減水劑初凝時間差則為正值，表現出初凝時間較未摻減水劑具有延長的現象。同時，隨著環境溫度的升高，兩種類型聚羧酸系減水劑初凝時間差均表現為先升高后降低，即在較低溫度下時，兩種類型聚羧酸系減水劑的緩凝效果均隨溫度降低而降低，同時在較高溫度下時的緩凝效果則均隨溫度升高而降低。
通過對比圖2和圖3可知，三種類型的混凝土初凝時間均隨溫度降低而延長，但隨溫度降低時三種類型的混凝土初凝時間延長的幅度不一致。在低溫階段時，隨著溫度降低，摻聚羧酸系減水劑混凝土初凝時間延長的幅度要小于未摻減水劑混凝土初凝時間延長的幅度，這可能是因為在低溫階段，主要考慮到水膠比與減水劑中緩凝成分兩個因素對水泥水化速度變化的影響，此時水膠比占主導地位，摻減水劑與未摻減水劑混凝土的水化速度雖然隨著溫度的降低而減慢，但由于摻減水劑混凝土水膠比較低，因此隨溫度變化時摻減水劑混凝土水化速度變化幅度要小于未摻減水劑混凝土;而在高溫階段時，隨著溫度升高，摻減水劑混凝土初凝時間延長的幅度要小于未摻減水劑混凝土初凝時間延長的幅度，這可能是因為此時緩凝成分對水化速度變化的影響占主導地位，然而隨著溫度的升高，緩凝成分的緩凝作用逐漸減弱，因此，摻減水劑混凝土水化速度的變化幅度隨溫度的變化要大于未摻減水劑混凝土。
圖3環境溫度與不同類型減水劑初凝凝結時間差的關系
3.4環境溫度對混凝土抗壓強度的影響
試驗進行了未摻減水劑、摻標準型聚羧酸系減水劑及摻緩凝型聚羧酸系減水劑混凝土的1d和28d抗壓強度測試，試驗結果見圖4和圖5。由圖4可知，無論是摻聚羧酸系減水劑混凝土還是未摻減水劑混凝土，1d抗壓強度均隨環境溫度升高而增長，未摻減水劑混凝土由低溫的2.3MPa增長到高溫的9.8MPa，增長幅度為7.6MPa，增長率為326%;摻標準型聚羧酸系減水劑混凝土由低溫的8.6MPa上升到高溫的20.0MPa，增長幅度為11.4MPa，增長率為133%;摻緩凝型聚羧酸系減水劑混凝土則由低溫的5.5MPa上升到高溫的17.3MPa，增長幅度為11.8MPa，增長率為215%。同時環境溫度與三種類型混凝土抗壓強度均呈對數關系，相關系數均非常高。結果表明隨著環境溫度升高，水泥水化反應速度加快，且水化越充分，因此，強度越高。同時由圖5可知，隨著環境溫度的上升，三種類型混凝土28d抗壓強度均表現為在低溫下略有波動外，其余整體變化不大，隨環境溫度變化時，未摻減水劑混凝土28d抗壓強度變化幅度為2.8MPa，變化率為12%;摻標準型聚羧酸系減水劑混凝土28d抗壓強度變化幅度為3.8MPa，變化率為8.5%;摻緩凝型聚羧酸系減水劑混凝土28d抗壓強度變化幅度為6.3MPa，變化率為14.9%。通過對比圖4和圖5可以發現，初始環境溫度對28d抗壓強度的變化率明顯小于對1d抗壓強度的變化率，結果表明，初始環境溫度對不同類型混凝土1d抗壓強度變化較為明顯，而對28d抗壓強度變化則不明顯。
圖4環境溫度與不同類型混凝土1d抗壓強度的關系
圖5環境溫度與不同類型混凝土28d抗壓強度的關系
3.5環境溫度對聚羧酸系減水劑抗壓強度比的影響
通過對上述圖4和圖5的數據進行處理可求得環境溫度與不同類型聚羧酸系減水劑抗壓強度比的關系，即不同類型聚羧酸系減水劑在不同環境溫度下的增強效果，試驗結果見圖6和圖7。據圖6結果可知，對于緩凝型聚羧酸系減水劑而言，1d抗壓強度比隨環境溫度升高基本上呈線性緩慢下降，而對于標準型聚羧酸系減水劑而言，在環境溫度低于12℃時，1d抗壓強度比隨環境溫度升高急劇下降，在12～25℃時，1d抗壓強度比也是隨環境溫度升高而下降，但降低幅度明顯減小，在上升到35℃時，1d抗壓強度比又略有上升。同時由圖7可知，兩種類型聚羧酸系減水劑隨環境溫度的升高時，28d抗壓強度比變化均不大，總體趨勢都在一個水平線上?？梢?，初始的環境溫度對減水劑1d增強效果變化較為明顯，而對28d增強效果變化不明顯。
圖6環境溫度與不同類型減水劑1d抗壓強度比的關系
4結論
1)初始環境溫度對不同類型聚羧酸系減水劑的坍落度保持性能有影響，其影響規律為隨著環境溫度的升高，坍落度保持率呈線性下降，且在初始環境溫度相同時，具有相同母液品種及母液含固量的緩凝型聚羧酸系減水劑的坍落度保持性能優于標準型聚羧酸系減水劑。
圖7環境溫度與不同類型減水劑28d抗壓強度比的關系
2)初始環境溫度對不同類型混凝土初凝時間影響較大，即隨著環境溫度的升高，初凝時間均呈線性縮短。
3)初始環境溫度對不同類型的聚羧酸系減水劑的緩凝效果的影響規律相似，即隨著環境溫度的升高，初凝時間差均是先增大后減小。
4)初始環境溫度對不同類型混凝土1d抗壓強度變化較為明顯，即隨著環境溫度的上升，強度均呈對數方式增大，而對28d抗壓強度變化則不明顯。
5)初始環境溫度對減水劑1d抗壓強度比變化較為明顯，即隨著初始環境溫度的升高，標準型聚羧酸系減水劑1d抗壓強度比在溫度低于12℃時急劇下降，超過12℃時則緩慢下降而后略有上升，緩凝型聚羧酸系減水劑1d抗壓強度比則隨環境溫度升高而緩慢下降。初始環境溫度對28d抗壓強度比變化不明顯。
作者：溫金保，祝燁然，唐修生，劉興榮，黃國泓，馬進南，蔡明，如涉及作品內容、版權和其它問題，請及時聯系，我們將盡快處理。轉自溫金保、祝燁然 中國外加劑網
