混凝土的可塑性、較高的耐久性、強度的可設計性、低成本性質(zhì)使得其成為當前應用最廣泛的建筑材料。然而，混凝土容易因自干燥和環(huán)境溫濕度差異而產(chǎn)生裂縫，這種現象在界面過(guò)渡區尤為明顯，在加載前此處可能已經(jīng)開(kāi)裂。裂縫的產(chǎn)生情況與膠凝材料的用量和種類(lèi)、水膠比、骨料的種類(lèi)和級配、養護條件、外加劑相關(guān)，若設計不當會(huì )使得裂縫數量和尺寸增加，從而降低混凝土的耐久性。

混凝土加載前的裂縫主要是由骨料與漿體的收縮差異和漿體的過(guò)度收縮引起的，裂縫的產(chǎn)生主要取決于收縮應力與混凝土抗拉強度的關(guān)系。纖維和膨脹劑的使用可以減少混凝土收縮，提高其抗拉強度，從而降低開(kāi)裂風(fēng)險，但這樣會(huì )降低新拌混凝土的流動(dòng)性，對制備技術(shù)和養護條件都有更高的需求。而減縮劑（SRA）不僅可以顯著(zhù)降低混凝土收縮，而且使用方法十分簡(jiǎn)單，使得其應用越來(lái)越廣泛。

SRA是表面活性劑的一種，與水混合時(shí)可以降低液體的表面張力，從而顯著(zhù)降低混凝土因干燥或自干燥失水時(shí)產(chǎn)生的毛細應力和收縮應變。SRA由一個(gè)親水性（極性）頭部和一個(gè)疏水性（非極性）尾部共價(jià)鍵鍵合而成。如圖1所示，SRA可以吸附在混凝土孔隙溶液中的非極性界面上（即液氣界面），從而使得其表面張力降低，這是因為親水頭部被極性、含有氫鍵的溶劑（如水）和含有相反電荷的表面吸引，而疏水尾部被非極性碳氫鏈（如烷基鏈）、非極性溶劑（如油）吸引，被極性分子排斥。

SRA除了降低混凝土收縮外，也有一些負面作用。已經(jīng)有許多研究表明，SRA會(huì )降低水泥的水化速度，延長(cháng)混凝土的凝結時(shí)間，對混凝土強度產(chǎn)生不利影響。此外，SRA還會(huì )導致混凝土攪拌過(guò)程中夾帶的空氣量減少，降低混凝土的抗凍能力。

圖1表面活性劑（兩親性）分子與極性溶劑（如水）的相互作用

盡管對SRA會(huì )阻礙水泥水化進(jìn)程的認識已基本形成共識，但是有必要探討這種負面影響的來(lái)源，為后續SRA的設計和降低這種負面影響提供一定的參考。

為此，本工作以主要成分為二乙二醇單丁醚的SRA為研究對象，首先證實(shí)了SRA對水泥水化放熱、水化程度和砂漿抗壓強度的不利影響，再對比SRA對去離子水、合成孔隙溶液表面張力的作用，然后通過(guò)提取孔隙溶液研究了SRA對砂漿內部離子濃度造成的差異，分析了SRA與水泥的相互作用機理。該研究表明，采取兩步混合的方式延遲摻入SRA,可以減輕SRA對水泥水化的負面影響。

1實(shí)驗

1.1原材料

采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其化學(xué)組分見(jiàn)表1,骨料為ISO標準砂。

表1水泥的化學(xué)組成（質(zhì)量分數，%）

試驗所用的減水劑（SP）和減縮劑（SRA）由重慶科之杰公司提供，其對應的種類(lèi)分別為PointS型聚羧酸SP和聚醚型SRA,它們的固含量分別為45%和75%,SP的減水率可達29%,具體性能見(jiàn)表2.本研究所用SRA的化學(xué)組成見(jiàn)表3.

表2減水劑和減縮劑的性能

表3SRA的化學(xué)組成

1.2試驗方法

1.2.1砂漿抗壓強度與凝結時(shí)間

砂漿的凝結時(shí)間和抗壓強度參照JGJ/T702009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》測定。每組均重復實(shí)驗三次，結果取其算數平均值。

1.2.2漿體的水化熱和水化程度

采用TAMAir八通道微量熱儀測試水泥凈漿96h內的水化熱。用非蒸發(fā)水燒失量測試值來(lái)估算水泥的水化程度。

假設漿體為均質(zhì)系統，根據以下方程式確定不可蒸發(fā)的水含量：

1.2.3溶液表面張力

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砂漿孔隙溶液中離子濃度

采用壓孔溶液法獲取水泥凈漿內部孔溶液，用等離子耦合發(fā)射光譜儀（ICP）測試Na+、K+、Ca2+濃度，用ICS600離子色譜儀測試SO42-的濃度，并用酸滴定測試OH-的濃度。

實(shí)驗中還需要測試K2SO4的溶解速度：將100g溶劑緩慢加入到含有4.26gK2SO4粉末的塑料容器中。這里的4.26g是W/B=0.3時(shí)水泥漿體中每100g水中對應的有效K2SO4總量（用水泥的化學(xué)組分中K2O當量計算得來(lái)）。容器中配備不銹鋼電極，以測量溶液的電導率。

σ=J/E（3）

式中：σ為電導率（S/m），J為電流密度（A/m2），E為電場(chǎng)強度（V/m）。由于離子的電荷數是一定的，由單位面積離子通過(guò)的量即可推算出有多少離子參與導電，再結合電離常數，即可推算出K2SO4的實(shí)際濃度。

1.3配合比設計

制備四組砂漿，B、D組中的水用SRA按照5%（質(zhì)量分數）進(jìn)行替換。B組中的SRA與水混合后直接加入水泥中攪拌，A組除不含SRA外與B組一致。而C、D組分兩步混合，C組先只加入95%的水進(jìn)行攪拌，完成后用塑料薄膜覆蓋攪拌鍋靜置15min,然后加入余下的水以中速攪拌3min,D組與C組唯一不同的地方在于先加入95%的水，最后加入的是余下5%的SRA,具體如表4所示。

表4砂漿配合比（g）