硫酸鈉對(duì)混凝土物理性能的影響
宋云昌1 韓紅良1 周 群2
（1、浙江五龍化工股份有限公司 2、浙江華威建材有限公司）
[摘要] 萘系“低濃”減水劑中的硫酸鈉對(duì)新拌砼和硬化砼產(chǎn)生較多不利影響，外加劑生產(chǎn)應(yīng)由“低濃”向“高濃”發(fā)展，砼的制備應(yīng)對(duì)硫酸鈉含量加以控制。
[關(guān)鍵詞] 硫酸鈉 含量 控制
萘系高效減水劑在生產(chǎn)過(guò)程中，采用濃硫酸作為磺化劑，在磺化和縮聚過(guò)程中均有過(guò)量的硫酸未反應(yīng)完全，殘余的硫酸在合成反應(yīng)的最后階段，加入氫氧化鈉中和，使過(guò)量的硫酸轉(zhuǎn)化為鈉鹽（即硫酸鈉）保留在產(chǎn)品中為“低濃”減水劑，硫酸鈉含量一般小于20%。“低濃”減水劑在使用過(guò)程中，其硫酸鈉對(duì)新拌混凝土和硬化后混凝土性能究竟產(chǎn)生哪些影響，特別是對(duì)混凝土長(zhǎng)期耐久性能的影響，是這次試驗(yàn)需探討的問(wèn)題。
一、原材料及試驗(yàn)方法
這次試驗(yàn)采用安徽海螺水泥廠生產(chǎn)的P.042.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，砂為中砂，細(xì)度模數(shù)μf=2.6，碎石粒徑為5-25mm，試驗(yàn)用水為自來(lái)水，這次試驗(yàn)采用的外加劑是ZWL-I型低氯低堿超高濃高效減水劑（內(nèi)含硫酸鈉0.07%），和在ZWL-I型低氯低堿超高濃高效減水劑的基礎(chǔ)上外加8%、16%的硫酸鈉為對(duì)比試驗(yàn)組（代號(hào)分別為I1和I2）。依據(jù)《混凝土外加劑》GB8076-1997國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)。本次試驗(yàn)中的混凝土性能試驗(yàn)，采用固定的水泥、砂、石和外加劑用量，以調(diào)整用水量使坍落度控制在80±10mm范圍內(nèi)。
二、不同硫酸鈉含量減水劑的勻質(zhì)性和砼性能試驗(yàn)（表一）
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外加劑
項(xiàng)目 |
ZWL-I |
I1 |
I2 |
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勻質(zhì)性指標(biāo) |
含固量% |
90 |
91.6 |
91.8 |
|
CLˉ含量% |
0.1 |
0.13 |
0.15 |
|
Na2So4含量% |
0.07 |
7.9 |
16.3 |
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PH值 |
7.6 |
7.4 |
7.0 |
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密度 |
— |
— |
— |
|
水泥凈漿流動(dòng)度mm |
230 |
225 |
218 |
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新拌砼性能 |
坍落度cm |
7.8 |
8.5 |
8.3 |
|
減水率% |
14.5 |
12.3 |
7.9 |
|
含氣量% |
1.4 |
1.3 |
1.3 |
|
泌水率比% |
89.5 |
87.2 |
86.5 |
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硬化砼性能 |
抗壓強(qiáng)度（Mpa）及抗壓強(qiáng)度比% |
3d |
20.5 |
100 |
20.1 |
98.0 |
19.7 |
96.1 |
|
7d |
39.2 |
100 |
37.7 |
96.2 |
34.7 |
88.5 |
|
28d |
51.6 |
100 |
46.0 |
89.1 |
43.8 |
84.9 |
|
60d |
54.2 |
100 |
51.2 |
94.5 |
49.1 |
90.6 |
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不同硫酸鈉減水劑抗壓強(qiáng)度曲線（圖一）
三、不同硫酸鈉含量減水劑的砼收縮試驗(yàn)（表二）
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外加劑
齡期 |
空 白 |
ZWL-I |
I1 |
I2 |
|
收縮值10-6 |
收縮值10-6 |
收縮率比% |
收縮值10-6 |
收縮率比% |
收縮值10-6 |
收縮率比% |
|
1d |
21.4 |
22.5 |
105.1 |
23.2 |
108.4 |
24.1 |
112.6 |
|
3d |
42.7 |
44.4 |
104.0 |
45.6 |
106.8 |
46.4 |
108.7 |
|
7d |
85.5 |
86.5 |
101.2 |
88.1 |
103.0 |
90.6 |
106.0 |
|
14d |
167.3 |
160.2 |
95.8 |
170.8 |
102.1 |
174.7 |
104.4 |
|
20d |
238.4 |
229.7 |
96.4 |
249.1 |
104.5 |
249.6 |
104.7 |
|
28d |
268.7 |
261.7 |
97.4 |
298.9 |
111.2 |
299.5 |
111.5 |
|
45d |
323.2 |
320.6 |
99.2 |
377.1 |
116.7 |
385.1 |
119.2 |
|
60d |
414 |
410.7 |
99.2 |
438.1 |
105.8 |
449.8 |
108.6 |
|
90d |
444.1 |
427.3 |
96.2 |
459.5 |
103.5 |
477.8 |
107.6 |
|
120d |
477.6 |
470.1 |
98.4 |
487.2 |
102.0 |
501.5 |
105.0 |
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，外加劑中的硫酸鈉含量對(duì)新拌混凝土和硬化砼的性能均有較大的不利影響。
1、在外加劑中硫酸鈉含量增大會(huì)降低新拌砼的減水率。在外加劑I1中，硫酸鈉含量為8%與ZWL-I型低氯低堿超高濃高效減相比減水率下降2.2%；在外加劑I2中硫酸鈉含量為16%，減水率下降6.6%。
而且坍落度損失隨硫酸鈉含量的增加而加快。
2、對(duì)砼抗壓強(qiáng)度的影響。一般認(rèn)為，外加劑中硫酸鈉含量能提高混凝土的早期強(qiáng)度，但通過(guò)對(duì)萘系不同硫酸鈉含量外加劑的對(duì)比試驗(yàn)看，硫酸鈉含量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度有較大的影響，隨著硫酸鈉含量的增大，砼抗壓強(qiáng)度降低。見(jiàn)表（一）
在I1外加劑中硫酸鈉含量為8%，3天齡期砼抗壓強(qiáng)度下降2%；7天齡期砼抗壓強(qiáng)度下降3.8%；28天齡期砼抗壓強(qiáng)度下降10.9%；60天齡期砼抗壓強(qiáng)度下降5.5%。
在I2外加劑中硫酸鈉含量為16%，3天齡期砼抗壓強(qiáng)度下降3.9%；7天齡期砼抗壓強(qiáng)度下降11.5%；28天齡期砼抗壓強(qiáng)度下降15.1%；60天齡期砼抗壓強(qiáng)度下降9.4%。
3、隨著硫酸鈉含量的增大，混凝土的收縮增大，當(dāng)外加劑中的硫酸鈉含量為8%時(shí)（即I1），14天齡期砼收縮比無(wú)硫酸鈉外加劑增大6.6%;28天齡期砼收縮比無(wú)硫酸鈉外加劑增大14.2%;45天齡期砼收縮比無(wú)硫酸鈉外加劑增大17.7%;60天齡期砼收縮比無(wú)硫酸鈉外加劑增大6.7%;90天齡期砼收縮比無(wú)硫酸鈉外加劑增大7.5%。
當(dāng)外加劑中的硫酸鈉含量為16%時(shí)（即I2），14天齡期砼收縮比無(wú)硫酸鈉外加劑增大9.1%;28天齡期砼收縮比無(wú)硫酸鈉外加劑增大14.4%;45天齡期砼收縮比無(wú)硫酸鈉外加劑增大20.2%;60天齡期砼收縮比無(wú)硫酸鈉外加劑增大9.5%;90天齡期砼收縮比無(wú)硫酸鈉外加劑增大11.8%;
試驗(yàn)結(jié)語(yǔ)：對(duì)新拌混凝土而言，由于硫酸鈉的加入，使外加劑中的有效成份減少，削減了減水劑對(duì)水泥的分散作用，是減水率下降的原因之一。試驗(yàn)表明，硫酸鈉對(duì)新拌砼和硬化砼性能均有較大的不利影響，因此外加劑生產(chǎn)上應(yīng)由“低濃”向“高濃”發(fā)展，在制備高性能混凝土中應(yīng)對(duì)外加劑中硫酸鈉含量必須加以限制或采取相應(yīng)有效措施，以確保制備的混凝土達(dá)到預(yù)期的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果和混凝土結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期耐久穩(wěn)定。
