第二课 减水剂和粉煤灰对水泥净浆工作性和胶砂强度的影响
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9.43
37.52
57.3
0.50
7.2
8.96
30.1 32.5
51.3 53.2
6.25
9.10
30.2 29.6
54.4 57.3
7.15
9.18
32.2 31.4
53.2 48.9
均值
6.87
9.08
31
53.05
0.55
6.85
8.00
27.2 28.1
37.1 35.8
6.35
8.30
26.2 30.6
组号
1
2
3
4
5
组员
陈大全
解晋珍
于天洋
黎伟捷
苏舒
顾竹韵
刘俊材
袁福鼎
郇志乾
盖靖元
外加剂掺量（%）
0
0.6
0.8
1.0
1.2
水泥净浆流动度（mm）
64
252
252
260260组号6来自78组员
林志伟
栾雨琪
马瑞南
王励旸
外加剂掺量（%）
1.4
1.6
1.8
水泥净浆流动度（mm）
200
264
264
说明外加剂掺量1.0%，水泥净浆流动度260mm；外加剂掺量1.8%，水泥净浆流动度264mm引J12班的数据。
式中，A为试样的受压面积=40mm×40mm=1600mm2。
以六个试件抗压强度的平均值作为该组胶砂的抗压强度。如果六个测定值中有一个超过平均值的±10%，应剔除它，然后取另外五个试件的平均值作为该组胶砂的抗压强度；如果剩余五个中再有超出它们平均值的±10%时，该组结果作废。应重新作实验。
上表中的的抗压强度均为有效结果，不须舍去。
42.9 39.6
6.85
8.14
31.4 29.5
37.135.6
均值
6.68
8.15
28.8
38.0
b.不同粉煤灰掺量水泥胶砂强度试验数据
水灰比
抗折强度(MPa)
抗压荷载(MPa)
7d
28d
7d
28d
0.50
粉煤灰:0%
7.20
8.96
30.1 32.5
51.3 53.2
6.25
9.10
30.2 29.6
按化学组成分类：
（1）多环芳香族磺酸盐甲醛缩合物
多环芳香族磺酸盐甲醛缩合物具有MF.NNO、JN、FDN和UNF等品种。属于阴离子型的高效表面活性物质，为棕褐色粉末，易溶于水，具有减水、早强、增强作用，是一种性能良好的减水剂。
（2）萘系高效减水剂
萘系高效减水剂属于萘磺酸盐甲醛缩合物。根据其产品中Na2SO4含量的高低，可分为高浓型产品(Na2SO4含量<5%)和低浓型产品(Na2SO4含量>5%)。此类减水剂主要成分为萘或萘的同系物磺酸盐与甲醛的缩合物，属于阴离子表面活性剂。萘系高效减水剂的结构特点是憎水性的主链为亚甲基连接的双环或多环的芳烃，亲水性的官能团则是连在芳环上的-SO3M等。萘系高效减水剂现场搅拌混凝土时，一般掺加粉状外加剂，Na2SO4含量高低影响不大。在商品混凝土中，多采用液体外加剂，低浓萘系产品在气温较低时易产生Na2SO4结晶，影响计量精度和使用效果。为了降低产品中的结晶程度和彻底消灭结晶现象，生产厂一般采用KOH、Ca(OH)2代替NaOH进行中和，或者增加低温抽滤的工序将Na2SO4除去，生产高浓萘系高效减水剂。萘系高效减水剂在推荐掺量下的减水率一般在15%~25%之间，基本上不影响混凝土的凝结时间，引气量低（<2%），提高混凝土强度效果较明显。
1.2.考察减水剂对水泥净浆流动度的影响，了解减水剂的作用和原理；
1.3.通过在胶砂中变动水胶比和用矿物掺合料取代部分水泥，了解水胶比和矿物掺合料对胶砂新拌工作性和强度发展历程的影响。
2.实验内容
2.1.减水剂对水泥净浆扩展度的影响；
实验步骤：
1)称取水泥300g，自来水87g。依照水泥质量的0%, 0.2%, 0.4%, 0.6 %, 0.8 %, 1.0 %,1.2 %,1.4%,1.6%和1.8%称取粉态萘系减水剂。
30.47
54.25
0.50
粉煤灰:20%
5.90
8.60
25.9 25.7
42.9 46.4
6.05
8.62
26.7 23.5
40.9 42.8
5.95
8.68
25.8 26.3
40.9 43.0
均值
5.97
8.63
25．65
42.8
2.2.4胶砂抗压强度的测定
抗压强度Rc(精确至0.1MPa)1）：
3.2.思考题
1)简述减水剂的分类、发展历程和作用机理
a)减水剂的种类：
减水剂按减水率来分类，可分为普通减水剂和高效能减水剂两种。普通减水剂减水率5%~10%，这类减水剂如木钙、糖钙等；高效能减水剂减水率≥10%，目前已见到减水率达40%的报道，高效减水剂主要是萘系和密胺树脂两类，如NF、FDN、建-1、SM等以上两种高效减水剂相比较前者因其售价较后者低，所以萘系减水剂目前在我国使用得较多，但萘系减水剂由于受到原料来源的限制以及对从体和环境的危害，其发展受到一定的限制。
取三块试件的平均值作为抗折强度。当其中一块的抗折强度超过平均值的±10%时，应剔除它，并以其余两块的平均值作为抗折强度；如有两块试件的值超过平均值的±10%时，应以中间值作为抗折强度。
2.2.6实验结果分析
1)7d和28d的横向比较：
对于每一组相同组分的试件，其28d的强度都要高于7d的强度。这是因为试件在水分充足的环境中养护的时间越长，其中的水泥颗粒水化程度越高，水化比例越大，因而强度越高。
对实验结果的分析：在水泥和水量不变的情况下，随着减水剂的用量的提高（0%-1.8%），形成的水泥圆饼的直径的走势是先升高后略微降低。曲线在减水剂为0.2%-0.8%时的上升幅度较大，其主要原因是，在水泥水化初期，由于铝酸盐矿物的水化速率大于硅酸盐矿物的水化速率，故水泥颗粒在水化初期表面带正电荷。而酚酞萘系减水剂为阴离子型表面活性剂，可与水泥颗粒表面的正电荷发生吸附。这会产生多方面的影响：1）分散作用：水泥在加水搅拌后，由于颗粒间的相互吸引力的作用，水泥颗粒形成絮凝结构，10%-30%的水被包围在絮凝结构中，未能或只有少量参与水化反应，进而不能对水泥的流动性和润滑作用有所贡献。减水剂可以定向吸附在水泥颗粒的表面，使水泥颗粒表面带有相同的电荷，因而颗粒之间形成静电排斥作用，颗粒之间的絮凝作用发生破坏，被包围的水被释放出来，参与到水化作用中，并增加了新拌水泥浆体的流动性。2）润滑作用：减水剂分子中的亲水基的亲水能力很强，在减水剂包围的水泥颗粒表面会产生一层水膜，这层水膜可以减小水泥颗粒之间的摩擦力，因而增加了浆体的流动性。3）空间位阻作用：减水剂结构中具有亲水性的聚醚侧链，伸展于水溶液中，从而在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。当水泥颗粒靠近时，吸附层开始重叠，即在水泥颗粒间产生空间位阻作用，重叠越多，空间位阻斥力越大，对水泥颗粒间凝聚作用的阻碍也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。等等。
2.2.3实验结果及分析
数据结果：
a.不同水灰比胶砂强度试验数据
水灰比
抗折强度(MPa)
抗压荷载(MPa)
7d
28d
7d
28d
0.45
8.45
9.35
37.7 38.0
61.4 61.1
8.40
9.50
38.4 36.7
61.2 57.1
8.65
9.45
35.20 39.1
54.2 63.4
均值
8.50
通过这次实验，我了解到了水泥胶砂是为了检测水泥各项指标而制作的试件，学习并实践了水泥胶砂的强度的测定方法。通过对结果的分析，我对水泥胶砂强度与水胶比和粉煤灰掺量的变化关系。
最后，感谢老师和助教老师的耐心指导！
3.1.减水剂对水泥净浆扩展度的影响实验结果
减水剂对水泥净浆流动度的影响测试结果
J-11水泥净浆流动度实验数据
但是，随着减水剂的含量的提高，形成的水泥圆饼的直径略微减小，水泥浆体的流动性有所降低，但降低幅度非常小。我想主要有以下几点原因：1）减水剂过量会导致水泥在加水初期部分铝酸盐矿物未来得及水化便被包裹在减水剂所包围，导致一些铝酸盐矿物大颗粒的出现，因而对流动性有所抑制。2）减水剂过量也会消耗大量的水，使其不能参与到水泥的水化过程中，水泥的水化程度降低，因而也会导致流动性的降低。
2)粉煤灰掺量和胶砂强度的关系：
对水胶比相同，而粉煤灰掺量不同的三组实验进行对比，可以看出随水胶比增大，试件的抗压强度有所下降。
数据柱状图
W/C和W/B存着正相关的关系，因而对W/C的讨论也同样适用于W/B。W/C较大时，水泥水化时有充足的水分供应，课促进水泥水化，提高水化程度。由教科书中数据知：当W/C为0.38时，水泥全部水化生成的产物刚好填充全部孔隙。当W/C继续增大，即使水泥全部水化，仍不能填满全部孔隙，留下毛细孔，W/C越大，毛细孔占据的体积越大，强度也就越低。如果W/C很低，可填充的空间太小，而水化物生长需要空间，这样水化就会停止，也就是说水化不完全。水化产物包裹在未水化的坚硬熟料内芯外面，将其粘结成整体，这对水泥石的强度无害而可能有益。
54.4 57.3
7.15
9.18
32.2 31.4
53.2 48.9
均值
6.87
9.08
31
53.05
0.50
粉煤灰:10%
6.45
9.21
31.7 31.0
50.9 52.8
6.40
9.16
31.2 29.1
49.8 52.1
37.52
57.3
0.50
7.2
8.96
30.1 32.5
51.3 53.2
6.25
9.10
30.2 29.6
54.4 57.3
7.15
9.18
32.2 31.4
53.2 48.9
均值
6.87
9.08
31
53.05
0.55
6.85
8.00
27.2 28.1
37.1 35.8
6.35
8.30
26.2 30.6
组号
1
2
3
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5
组员
陈大全
解晋珍
于天洋
黎伟捷
苏舒
顾竹韵
刘俊材
袁福鼎
郇志乾
盖靖元
外加剂掺量（%）
0
0.6
0.8
1.0
1.2
水泥净浆流动度（mm）
64
252
252
260260组号6来自78组员
林志伟
栾雨琪
马瑞南
王励旸
外加剂掺量（%）
1.4
1.6
1.8
水泥净浆流动度（mm）
200
264
264
说明外加剂掺量1.0%，水泥净浆流动度260mm；外加剂掺量1.8%，水泥净浆流动度264mm引J12班的数据。
式中，A为试样的受压面积=40mm×40mm=1600mm2。
以六个试件抗压强度的平均值作为该组胶砂的抗压强度。如果六个测定值中有一个超过平均值的±10%，应剔除它，然后取另外五个试件的平均值作为该组胶砂的抗压强度；如果剩余五个中再有超出它们平均值的±10%时，该组结果作废。应重新作实验。
上表中的的抗压强度均为有效结果，不须舍去。
42.9 39.6
6.85
8.14
31.4 29.5
37.135.6
均值
6.68
8.15
28.8
38.0
b.不同粉煤灰掺量水泥胶砂强度试验数据
水灰比
抗折强度(MPa)
抗压荷载(MPa)
7d
28d
7d
28d
0.50
粉煤灰:0%
7.20
8.96
30.1 32.5
51.3 53.2
6.25
9.10
30.2 29.6
按化学组成分类：
（1）多环芳香族磺酸盐甲醛缩合物
多环芳香族磺酸盐甲醛缩合物具有MF.NNO、JN、FDN和UNF等品种。属于阴离子型的高效表面活性物质，为棕褐色粉末，易溶于水，具有减水、早强、增强作用，是一种性能良好的减水剂。
（2）萘系高效减水剂
萘系高效减水剂属于萘磺酸盐甲醛缩合物。根据其产品中Na2SO4含量的高低，可分为高浓型产品(Na2SO4含量<5%)和低浓型产品(Na2SO4含量>5%)。此类减水剂主要成分为萘或萘的同系物磺酸盐与甲醛的缩合物，属于阴离子表面活性剂。萘系高效减水剂的结构特点是憎水性的主链为亚甲基连接的双环或多环的芳烃，亲水性的官能团则是连在芳环上的-SO3M等。萘系高效减水剂现场搅拌混凝土时，一般掺加粉状外加剂，Na2SO4含量高低影响不大。在商品混凝土中，多采用液体外加剂，低浓萘系产品在气温较低时易产生Na2SO4结晶，影响计量精度和使用效果。为了降低产品中的结晶程度和彻底消灭结晶现象，生产厂一般采用KOH、Ca(OH)2代替NaOH进行中和，或者增加低温抽滤的工序将Na2SO4除去，生产高浓萘系高效减水剂。萘系高效减水剂在推荐掺量下的减水率一般在15%~25%之间，基本上不影响混凝土的凝结时间，引气量低（<2%），提高混凝土强度效果较明显。
1.2.考察减水剂对水泥净浆流动度的影响，了解减水剂的作用和原理；
1.3.通过在胶砂中变动水胶比和用矿物掺合料取代部分水泥，了解水胶比和矿物掺合料对胶砂新拌工作性和强度发展历程的影响。
2.实验内容
2.1.减水剂对水泥净浆扩展度的影响；
实验步骤：
1)称取水泥300g，自来水87g。依照水泥质量的0%, 0.2%, 0.4%, 0.6 %, 0.8 %, 1.0 %,1.2 %,1.4%,1.6%和1.8%称取粉态萘系减水剂。
30.47
54.25
0.50
粉煤灰:20%
5.90
8.60
25.9 25.7
42.9 46.4
6.05
8.62
26.7 23.5
40.9 42.8
5.95
8.68
25.8 26.3
40.9 43.0
均值
5.97
8.63
25．65
42.8
2.2.4胶砂抗压强度的测定
抗压强度Rc(精确至0.1MPa)1）：
3.2.思考题
1)简述减水剂的分类、发展历程和作用机理
a)减水剂的种类：
减水剂按减水率来分类，可分为普通减水剂和高效能减水剂两种。普通减水剂减水率5%~10%，这类减水剂如木钙、糖钙等；高效能减水剂减水率≥10%，目前已见到减水率达40%的报道，高效减水剂主要是萘系和密胺树脂两类，如NF、FDN、建-1、SM等以上两种高效减水剂相比较前者因其售价较后者低，所以萘系减水剂目前在我国使用得较多，但萘系减水剂由于受到原料来源的限制以及对从体和环境的危害，其发展受到一定的限制。
取三块试件的平均值作为抗折强度。当其中一块的抗折强度超过平均值的±10%时，应剔除它，并以其余两块的平均值作为抗折强度；如有两块试件的值超过平均值的±10%时，应以中间值作为抗折强度。
2.2.6实验结果分析
1)7d和28d的横向比较：
对于每一组相同组分的试件，其28d的强度都要高于7d的强度。这是因为试件在水分充足的环境中养护的时间越长，其中的水泥颗粒水化程度越高，水化比例越大，因而强度越高。
对实验结果的分析：在水泥和水量不变的情况下，随着减水剂的用量的提高（0%-1.8%），形成的水泥圆饼的直径的走势是先升高后略微降低。曲线在减水剂为0.2%-0.8%时的上升幅度较大，其主要原因是，在水泥水化初期，由于铝酸盐矿物的水化速率大于硅酸盐矿物的水化速率，故水泥颗粒在水化初期表面带正电荷。而酚酞萘系减水剂为阴离子型表面活性剂，可与水泥颗粒表面的正电荷发生吸附。这会产生多方面的影响：1）分散作用：水泥在加水搅拌后，由于颗粒间的相互吸引力的作用，水泥颗粒形成絮凝结构，10%-30%的水被包围在絮凝结构中，未能或只有少量参与水化反应，进而不能对水泥的流动性和润滑作用有所贡献。减水剂可以定向吸附在水泥颗粒的表面，使水泥颗粒表面带有相同的电荷，因而颗粒之间形成静电排斥作用，颗粒之间的絮凝作用发生破坏，被包围的水被释放出来，参与到水化作用中，并增加了新拌水泥浆体的流动性。2）润滑作用：减水剂分子中的亲水基的亲水能力很强，在减水剂包围的水泥颗粒表面会产生一层水膜，这层水膜可以减小水泥颗粒之间的摩擦力，因而增加了浆体的流动性。3）空间位阻作用：减水剂结构中具有亲水性的聚醚侧链，伸展于水溶液中，从而在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。当水泥颗粒靠近时，吸附层开始重叠，即在水泥颗粒间产生空间位阻作用，重叠越多，空间位阻斥力越大，对水泥颗粒间凝聚作用的阻碍也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。等等。
2.2.3实验结果及分析
数据结果：
a.不同水灰比胶砂强度试验数据
水灰比
抗折强度(MPa)
抗压荷载(MPa)
7d
28d
7d
28d
0.45
8.45
9.35
37.7 38.0
61.4 61.1
8.40
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38.4 36.7
61.2 57.1
8.65
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35.20 39.1
54.2 63.4
均值
8.50
通过这次实验，我了解到了水泥胶砂是为了检测水泥各项指标而制作的试件，学习并实践了水泥胶砂的强度的测定方法。通过对结果的分析，我对水泥胶砂强度与水胶比和粉煤灰掺量的变化关系。
最后，感谢老师和助教老师的耐心指导！
3.1.减水剂对水泥净浆扩展度的影响实验结果
减水剂对水泥净浆流动度的影响测试结果
J-11水泥净浆流动度实验数据
但是，随着减水剂的含量的提高，形成的水泥圆饼的直径略微减小，水泥浆体的流动性有所降低，但降低幅度非常小。我想主要有以下几点原因：1）减水剂过量会导致水泥在加水初期部分铝酸盐矿物未来得及水化便被包裹在减水剂所包围，导致一些铝酸盐矿物大颗粒的出现，因而对流动性有所抑制。2）减水剂过量也会消耗大量的水，使其不能参与到水泥的水化过程中，水泥的水化程度降低，因而也会导致流动性的降低。
2)粉煤灰掺量和胶砂强度的关系：
对水胶比相同，而粉煤灰掺量不同的三组实验进行对比，可以看出随水胶比增大，试件的抗压强度有所下降。
数据柱状图
W/C和W/B存着正相关的关系，因而对W/C的讨论也同样适用于W/B。W/C较大时，水泥水化时有充足的水分供应，课促进水泥水化，提高水化程度。由教科书中数据知：当W/C为0.38时，水泥全部水化生成的产物刚好填充全部孔隙。当W/C继续增大，即使水泥全部水化，仍不能填满全部孔隙，留下毛细孔，W/C越大，毛细孔占据的体积越大，强度也就越低。如果W/C很低，可填充的空间太小，而水化物生长需要空间，这样水化就会停止，也就是说水化不完全。水化产物包裹在未水化的坚硬熟料内芯外面，将其粘结成整体，这对水泥石的强度无害而可能有益。
54.4 57.3
7.15
9.18
32.2 31.4
53.2 48.9
均值
6.87
9.08
31
53.05
0.50
粉煤灰:10%
6.45
9.21
31.7 31.0
50.9 52.8
6.40
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31.2 29.1
49.8 52.1
