1. 研究目的与意义

1 本课题研究的背景、现状及意义

1.1 研究背景

随着建筑工程技术的发展，人们对混凝土的性能要求越来越高，而作为混凝土第五组分的外加剂能够显著改善混凝土的性能，所以得到了广泛的应用。在较低水灰比条件下，混凝土中掺入减水剂能够在获得和易性良好的混凝土，并且硬化混凝土的力学性能与耐久性能也得到提高，同时还能节约水泥、提高经济和社会效益，所以减水剂在现代混凝土中被广泛使用^[1]。自20世纪90年代以来，聚羧酸减水剂便是研究重点，具有掺量低，减水率高，泌水少，混凝土坍落度经时损失小等优点，还可以最大限度地控制混凝土的用水量，提高混凝土的耐久性，缩短凝结时间^[2]，已成为配制高性能混凝土必不可少的组份，是使混凝土材料实现高性能化和绿色化的重要措施之一。由于聚羧酸减水剂的优势是减水率高、保塑性好，因此适用于配制高强混凝土、大流动性混凝土。但是在应用于普通的商品混凝土工程中时，减水率很高的聚羧酸减水剂往往不能很好地适应商品混凝土生产需要，表现在混凝土工作性对掺量非常敏感，掺量不足则坍落度不够，掺量过大会导致混凝土出现泌水离析现象^[3]。

由于水泥品种的复杂性，存在水泥和减水剂的适应性问题，导致混凝土坍落度损失过快的现象^[4]；特别是硫酸盐的存在，严重影响了聚羧酸减水剂的减水分散效果^[5]。当水泥与减水剂适应性不好时，可能会导致混凝土拌合物坍落度达不到设计要求或坍落度经时损失偏大，甚至可能产生急凝、假凝等不正常凝结或严重泌水等现象，最终导致混凝土力学性能、耐久性下降，严重降低施工质量，聚羧酸减水剂在实际应用过程中产生的适应性问题亟待解决。

1.2 研究现状

1.2.1 水泥与聚羧酸减水剂适应性问题的产生原因

按照混凝土外加剂应用技术规范，对外加剂与水泥适应性的定义描述为：将经检验符合有关标准的某种外加剂掺入按规定可以使用该品种外加剂的水泥中，所配置的混凝土或砂浆若能够产生应有的效果，就认为该水泥与这种外加剂是适应的；相反，如果不能产生应有的效果，则该水泥与这种外加剂不适应^[6]。一般适应性较差表现在以下几个方面：①新拌混凝土在搅拌过程中出现异常凝结(速凝、假凝)；②混凝土泌水、离析、分层现象严重；③新拌混凝土坍落度损失快；④新拌混凝土坍落度较低，看似混凝土聚羧酸减水效果差；⑤硬化混凝土强度明显下降：(混凝土收缩加大、抗渗、耐久性等性能下降；⑦大体积混凝土中缓凝效果不明显、出现温差裂缝^[2]。

2. 研究内容和预期目标

1.3 研究内容及意义

聚羧酸高性能减水剂作为一种化学外加剂，已经成为配置高性能混凝土不可缺少的组成部份，也是使混凝土材料实现高性能化和绿色化的重要措施之一，但聚羧酸高效减水剂有适应性不良的缺点，因此需要加入微量添加剂。但是，有关高效减水剂和微量添加剂混合使用对水泥浆体性能影响与作用机理的研究却相对很少，例如在聚羧酸减水剂存在的条件下，微量添加剂对水泥水化及物理性能的影响，微量添加剂与缓凝剂的复配效应，微量添加剂的适应性，特别是缓凝剂和微量添加剂复配使用的机理研究少之又少，这也是本次试验的研究内容。

在本课题中，将对聚羧酸高效减水剂使用过程中的水泥水化热、水化温峰、水化温峰出现时间及不同龄期水化产物、特别Ca(OH)2(CH)及钙矾石(AFt)生成量等方面进行较为系统地研究，对于探索聚羧酸减水剂作用机理、适应性机理和复配效应机理具有重要理论作用，同时对降低水泥水化热及水化温峰，延迟水化温峰出现的时间，防止混凝土出现温度应力裂缝具有重要的实际意义。

3. 研究的方法与步骤

2．本课题拟采用的研究方法、步骤

2.1 原材料

本实验所用原材料都来自苏州市兴邦化学建材有限公司，包括不同类型的水泥、聚羧酸高效减水剂、微量添加剂和河沙等。其中，水泥包括52.5硅酸盐水泥、42.5普通硅酸盐水泥、32.5复合硅酸盐水泥等，聚羧酸减水剂包括酯类和醚类两种，微量添加剂包括一种商用的微量添加剂以及葡萄糖酸钠和柠檬酸缓凝剂等。

2.2 研究步骤

2.2.1 微量添加剂的作用性能及对水泥水化的影响研究

设定流动度为230mm，取450g水泥，减水剂掺量为0.2%，砂胶比为1.5来确定用水量，确定水灰比。选用酯类聚羧酸减水剂和32.5复合硅酸盐水泥水化后的材料体系为空白试验，聚羧酸减水剂的掺量固定为0.2%，微量添加剂的掺量由0.00%增加至0.1%公差为0.02%。通过测量加入微量添加剂后浆体的初始流动度和流动度经时损失，研究微量添加剂对水泥流动性的影响；通过测量凝结时间、抗压、抗折强度等物理量，研究微量添加剂的对硬化体物理力学性能的影响；利用xrd、dsc、tg和等温微量热仪等微观分析手段监测水泥水化特征及其时变性，研究微量添加剂的对水泥水化历程的影响。

2.2.2 微量添加剂的复配效应研究

选用酯类聚羧酸减水剂和32.5复合硅酸盐水泥，分别将微量添加剂与葡萄糖酸钠和柠檬酸复配使用，固定酯类聚羧酸减水剂掺量为0.2%。首先，单掺葡萄糖酸钠，掺量由0.00%增加至0.1%公差为0.02%，测量砂浆的流动度，砂浆流动经时损失，确定葡萄糖酸钠最佳掺量。然后，在0.2%的减水剂掺量和确定的葡萄糖酸钠最佳掺量下，微量添加剂的掺量由0.00%增加至0.1%公差为0.02%，测试复配后浆体的初始流动度和流动度经时损失，研究微量添加剂与葡萄糖酸钠、柠檬酸复配后与水泥的适应性，测试凝结硬化过程的反应热、凝结时间、硬化体的成分、抗压抗折强度等物理量，研究微量添加剂与葡糖糖酸钠、柠檬酸等缓凝剂的复配效应。

4. 参考文献

参考文献

[1] 李茂红等. 三种水泥与聚羧酸减水剂相容性初探. 材料导报[j]. 2012年10期

[2] 王莹莹. 聚羧酸减水剂在混凝土中的适应性研究. 综合论述[j]. 2011年

5. 计划与进度安排

3．本课题的进度安排

第一阶段（第1～7周）：2月24日～4月12日

第1周：消化任务书，查阅文献；

第2周：撰写文献综述，下达外文翻译；