高效减水剂对硬化混凝土的过渡层结构的影响是怎样的?

混凝土的性能取决于两个方面:其一是组成材料的性能;其二是这些组成材料之间的相互作用,即所谓过渡层的性能。对混凝土而言,过渡层是最薄弱的区域,改善混凝土过渡层结构是提高混凝土性能的关键。

对于新拌水泥浆体或混凝土,在重力作用下水泥颗粒将向下运动,水则向上运动,而集料对这种水的运动起到阻碍作用,使水在集料下面形成水囊。同样,水泥熟料颗粒水化放出了大量的Ca2+带到了集料下面,并在集料下面富集,形成了界面过渡区,如图14-29所示。这一界面过渡区有三个特点:

①由于较多的水在集料下富集,并形成水囊,造成水泥浆与集料的粘接较弱;

②在这一区域,水泥浆的实际水灰比往往大于本体中的水灰比,由此形成的水泥石结构比较疏松,强度较低;

③随着水化的不断进行以及干燥作用,大量的Ca(OH)2在这一区域结晶出来,而且结晶出来的Ca(OH)2晶体定向排列,其Z轴垂直集料的表面而取向外生。

这样,当集料表面存在法向拉应力、切向剪应力或两者同时存在时,裂缝极易在这定向结晶层内形成并扩展。

在界面区域,这些缺陷的存在不仅对混凝土的强度有较大的影响,而且对混凝土的其他性能,例如抗渗性、抗冻性也有较大的影响。因此,必须采取措施,改善水泥浆-集料界面区的结构,以提高混凝土的各种性能。改善界面性能可以通过调整水泥与集料的收缩性能,减少泌水,减少Ca(OH)2在界面区的富集,打乱Ca(OH)2在界面区的定向排列,以及增强集料与水泥石的粘接等方面实现。

利用高效减水剂可以改善混凝土过渡层的结构。掺入高效减水剂减少用水量,在保证施工的前提下,尽可能降低水灰比,减少用水量。这不仅可以提高水泥石本体性能,而且可以减少泌水,从而达到改善界面的目的。测定大理石集料与不同水灰比的水泥浆之间界面区的显微硬度值,结果表明,对于W/C为0.25的水泥浆,其界面没有形成明显的界面缝,界面过渡区的宽度约200μm。对于W/C分别为0.30和0.35的水泥浆,在其界面则观察到250~300μm宽的界面缝,界面过渡区的宽度可达400μm。

此外,很多人曾研究了加与不加高效减水剂时混凝土中界面过渡区的状况,认为加入高效减水剂后,水膜层厚度减小,结构致密,取向度减小。但也有人持有不同的看法,认为掺人高效减水剂不可能改善界面结构,其理由是高效减水剂一般不与Ca(OH)2反应,因此混凝土中的Ca(OH)2不会减少。