混(hun)凝(ning)(ning)土的(de)(de)(de)可(ke)(ke)(ke)塑性(xing)、較高的(de)(de)(de)耐久(jiu)性(xing)、強(qiang)度的(de)(de)(de)可(ke)(ke)(ke)設(she)計性(xing)、低成本性(xing)質使得(de)其成為當前(qian)應用最廣泛的(de)(de)(de)建筑(zhu)材料(liao)。然而，混(hun)凝(ning)(ning)土容易因自干燥(zao)和環境溫濕度差異而產(chan)生裂縫，這種(zhong)現象(xiang)在界面(mian)過渡區尤(you)為明顯，在加載(zai)前(qian)此處可(ke)(ke)(ke)能已經(jing)開裂。裂縫的(de)(de)(de)產(chan)生情況與膠凝(ning)(ning)材料(liao)的(de)(de)(de)用量和種(zhong)類(lei)、水膠比、骨料(liao)的(de)(de)(de)種(zhong)類(lei)和級配、養(yang)護條件、外加劑相關，若設(she)計不(bu)當會(hui)使得(de)裂縫數量和尺寸增加，從而降低混(hun)凝(ning)(ning)土的(de)(de)(de)耐久(jiu)性(xing)。

混(hun)(hun)凝土(tu)(tu)(tu)加載前(qian)的(de)(de)裂(lie)縫主要是由骨料與(yu)漿體(ti)(ti)的(de)(de)收(shou)縮差異(yi)和漿體(ti)(ti)的(de)(de)過度(du)收(shou)縮引(yin)起的(de)(de)，裂(lie)縫的(de)(de)產生主要取決于收(shou)縮應力與(yu)混(hun)(hun)凝土(tu)(tu)(tu)抗拉(la)(la)強度(du)的(de)(de)關系(xi)。纖維(wei)和膨脹(zhang)劑的(de)(de)使(shi)用可(ke)以減少(shao)混(hun)(hun)凝土(tu)(tu)(tu)收(shou)縮，提高(gao)其(qi)抗拉(la)(la)強度(du)，從而(er)(er)降低開(kai)裂(lie)風險，但這樣(yang)會降低新拌(ban)混(hun)(hun)凝土(tu)(tu)(tu)的(de)(de)流動性，對(dui)制備技術和養護條件都有(you)更高(gao)的(de)(de)需求。而(er)(er)減縮劑（SRA）不僅可(ke)以顯(xian)著降低混(hun)(hun)凝土(tu)(tu)(tu)收(shou)縮，而(er)(er)且使(shi)用方(fang)法十分簡單(dan)，使(shi)得其(qi)應用越來(lai)越廣泛。

SRA是(shi)表面活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑的一(yi)(yi)種(zhong)，與(yu)水混(hun)合(he)時(shi)可以降低液(ye)體的表面張力(li)(li)，從(cong)而(er)(er)顯著(zhu)降低混(hun)凝土因干(gan)燥或自干(gan)燥失水時(shi)產生(sheng)的毛細應(ying)力(li)(li)和收縮應(ying)變。SRA由一(yi)(yi)個(ge)親水性(xing)(xing)(xing)（極(ji)性(xing)(xing)(xing)）頭部和一(yi)(yi)個(ge)疏水性(xing)(xing)(xing)（非極(ji)性(xing)(xing)(xing)）尾(wei)部共價(jia)鍵鍵合(he)而(er)(er)成(cheng)。如圖1所示，SRA可以吸附在混(hun)凝土孔隙(xi)溶液(ye)中的非極(ji)性(xing)(xing)(xing)界面上(shang)（即液(ye)氣界面），從(cong)而(er)(er)使得(de)其(qi)表面張力(li)(li)降低，這是(shi)因為親水頭部被(bei)極(ji)性(xing)(xing)(xing)、含有(you)氫(qing)鍵的溶劑（如水）和含有(you)相反電荷的表面吸引，而(er)(er)疏水尾(wei)部被(bei)非極(ji)性(xing)(xing)(xing)碳氫(qing)鏈(lian)（如烷基鏈(lian)）、非極(ji)性(xing)(xing)(xing)溶劑（如油(you)）吸引，被(bei)極(ji)性(xing)(xing)(xing)分子(zi)排斥。

SRA除(chu)了降低混凝(ning)土(tu)收縮外，也有(you)(you)一(yi)些負面作用。已經有(you)(you)許多研究表明，SRA會降低水(shui)(shui)泥的水(shui)(shui)化(hua)速度(du)，延長混凝(ning)土(tu)的凝(ning)結時間(jian)，對混凝(ning)土(tu)強度(du)產(chan)生(sheng)不利影響。此外，SRA還會導(dao)致混凝(ning)土(tu)攪(jiao)拌(ban)過程中夾帶的空氣量減少，降低混凝(ning)土(tu)的抗(kang)凍能(neng)力。

圖1表面(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑（兩親性(xing)(xing)）分(fen)子與極性(xing)(xing)溶(rong)劑（如水）的相互作用

盡管對SRA會阻(zu)礙水泥水化(hua)進程(cheng)的(de)認識已(yi)基(ji)本形成共(gong)識，但是有必要探討這種負面(mian)影(ying)響的(de)來源，為后(hou)續SRA的(de)設(she)計和降低這種負面(mian)影(ying)響提(ti)供一定的(de)參考。

為(wei)(wei)此，本工作(zuo)以主要成分為(wei)(wei)二乙二醇單(dan)丁醚(mi)的(de)SRA為(wei)(wei)研(yan)究對(dui)象(xiang)，首先證(zheng)實了(le)(le)SRA對(dui)水(shui)泥水(shui)化(hua)(hua)放熱、水(shui)化(hua)(hua)程度和砂漿(jiang)抗壓強(qiang)度的(de)不(bu)利影響，再對(dui)比SRA對(dui)去離(li)子水(shui)、合成孔(kong)(kong)隙溶(rong)液表面張(zhang)力的(de)作(zuo)用，然后通過提取孔(kong)(kong)隙溶(rong)液研(yan)究了(le)(le)SRA對(dui)砂漿(jiang)內部(bu)離(li)子濃度造成的(de)差異，分析了(le)(le)SRA與水(shui)泥的(de)相互作(zuo)用機理。該研(yan)究表明，采(cai)取兩步混合的(de)方式延遲(chi)摻入SRA,可以減輕SRA對(dui)水(shui)泥水(shui)化(hua)(hua)的(de)負(fu)面影響。

1實驗

1.1原材(cai)料

采(cai)用P.O42.5普通硅酸鹽(yan)水(shui)泥，其化(hua)學組分見表1,骨料為ISO標(biao)準砂。

表1水泥的化學組成（質量分數，%）

試驗所用(yong)的(de)(de)減水(shui)劑(ji)（SP）和減縮劑(ji)（SRA）由(you)重慶科之杰公司提供，其對應(ying)的(de)(de)種(zhong)類分別為PointS型聚羧酸(suan)SP和聚醚型SRA,它們的(de)(de)固(gu)含量分別為45%和75%,SP的(de)(de)減水(shui)率(lv)可達29%,具體(ti)性(xing)能見表(biao)2.本(ben)研究(jiu)所用(yong)SRA的(de)(de)化學組成見表(biao)3.

表(biao)2減水(shui)劑(ji)和減縮劑(ji)的性能

表3SRA的化學組成(cheng)

1.2試(shi)驗方(fang)法(fa)

1.2.1砂(sha)漿抗壓強(qiang)度與凝結時間

砂漿的凝結時間和抗壓強度參照JGJ/T702009《建筑砂漿基(ji)本性(xing)能(neng)試驗方法標準(zhun)》測(ce)定。每組均重(zhong)復實驗三次，結果取其算數平均值。

1.2.2漿體(ti)的水化(hua)熱和水化(hua)程度

采(cai)用TAMAir八通道微量熱儀測(ce)試水(shui)泥(ni)凈漿96h內的水(shui)化熱。用非蒸發(fa)水(shui)燒失(shi)量測(ce)試值來估算(suan)水(shui)泥(ni)的水(shui)化程(cheng)度。 

假(jia)設(she)漿體為均(jun)質系統，根據以下方程式確(que)定不(bu)可蒸(zheng)發(fa)的水(shui)含(han)量：

1.2.3溶液表面(mian)張(zhang)力

首先制備由0.35mol/L的KOH、0.05mol/L的NaOH和去離子水組成的合成孔溶液，再制備由SRA和去離子水或合成孔溶液組成的具有不同濃度SRA的液體，然后采用表面張力儀測試液體表面張力。

1.2.4砂(sha)漿(jiang)孔隙溶液中離子濃度

采用壓孔溶(rong)液法獲取水泥凈漿內部(bu)孔溶(rong)液，用等離子(zi)耦合發射光譜儀（ICP）測(ce)試Na+、K+、Ca2+濃度(du)，用ICS600離子(zi)色譜儀測(ce)試SO42-的濃度(du)，并用酸滴定(ding)測(ce)試OH-的濃度(du)。

實驗中(zhong)(zhong)還需要測試(shi)K2SO4的溶解速度(du)：將100g溶劑緩(huan)慢加入到含有4.26gK2SO4粉末的塑料容器中(zhong)(zhong)。這里的4.26g是W/B=0.3時水(shui)泥(ni)漿體中(zhong)(zhong)每100g水(shui)中(zhong)(zhong)對應(ying)的有效K2SO4總量(liang)（用水(shui)泥(ni)的化學組(zu)分中(zhong)(zhong)K2O當量(liang)計算得(de)來）。容器中(zhong)(zhong)配備不銹鋼電極(ji)，以測量(liang)溶液的電導率。

σ=J/E（3）

式中：σ為電(dian)導率（S/m），J為電(dian)流密度（A/m2），E為電(dian)場強度（V/m）。由于(yu)離子的電(dian)荷數(shu)是一定(ding)的，由單位(wei)面積離子通過的量即(ji)(ji)可推算(suan)出有多少(shao)離子參與(yu)導電(dian)，再(zai)結合電(dian)離常數(shu)，即(ji)(ji)可推算(suan)出K2SO4的實際濃度。

1.3配合(he)比設計(ji)

制備四組(zu)(zu)砂(sha)漿(jiang)，B、D組(zu)(zu)中的(de)水(shui)用(yong)SRA按(an)照(zhao)5%（質量(liang)分(fen)數）進行替換。B組(zu)(zu)中的(de)SRA與水(shui)混合后(hou)(hou)直接加(jia)入水(shui)泥中攪(jiao)拌，A組(zu)(zu)除不(bu)含(han)SRA外與B組(zu)(zu)一致。而C、D組(zu)(zu)分(fen)兩步混合，C組(zu)(zu)先(xian)只加(jia)入95%的(de)水(shui)進行攪(jiao)拌，完成后(hou)(hou)用(yong)塑料薄膜覆蓋攪(jiao)拌鍋靜置15min,然(ran)后(hou)(hou)加(jia)入余(yu)下的(de)水(shui)以中速攪(jiao)拌3min,D組(zu)(zu)與C組(zu)(zu)唯一不(bu)同的(de)地(di)方在(zai)于先(xian)加(jia)入95%的(de)水(shui)，最后(hou)(hou)加(jia)入的(de)是余(yu)下5%的(de)SRA,具體如表4所示。

表4砂漿配(pei)合比（g）