硫酸钠对混凝土物理性能的影响
宋云昌1 韩红良1 周 群2
（1、浙江五龙化工股份有限公司 2、浙江华威建材有限公司）
[摘要] 萘系“低浓”减水剂中的硫酸钠对新拌砼和硬化砼产生较多不利影响，外加剂生产应由“低浓”向“高浓”发展，砼的制备应对硫酸钠含量加以控制。
[关键词] 硫酸钠 含量 控制
萘系高效减水剂在生产过程中，采用浓硫酸作为磺化剂，在磺化和缩聚过程中均有过量的硫酸未反应完全，残余的硫酸在合成反应的最后阶段，加入氢氧化钠中和，使过量的硫酸转化为钠盐（即硫酸钠）保留在产品中为“低浓”减水剂，硫酸钠含量一般小于20%。“低浓”减水剂在使用过程中，其硫酸钠对新拌混凝土和硬化后混凝土性能究竟产生哪些影响，特别是对混凝土长期耐久性能的影响，是这次试验需探讨的问题。
一、原材料及试验方法
这次试验采用安徽海螺水泥厂生产的P.042.5级普通硅酸盐水泥，砂为中砂，细度模数μf=2.6，碎石粒径为5-25mm，试验用水为自来水，这次试验采用的外加剂是ZWL-I型低氯低碱超高浓高效减水剂（内含硫酸钠0.07%），和在ZWL-I型低氯低碱超高浓高效减水剂的基础上外加8%、16%的硫酸钠为对比试验组（代号分别为I1和I2）。依据《混凝土外加剂》GB8076-1997国家标准进行试验。本次试验中的混凝土性能试验，采用固定的水泥、砂、石和外加剂用量，以调整用水量使坍落度控制在80±10mm范围内。
二、不同硫酸钠含量减水剂的匀质性和砼性能试验（表一）
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外加剂
项目 |
ZWL-I |
I1 |
I2 |
|
匀质性指标 |
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 |
|
PH值 |
7.6 |
7.4 |
7.0 |
|
密度 |
— |
— |
— |
|
水泥净浆流动度mm |
230 |
225 |
218 |
|
新拌砼性能 |
坍落度cm |
7.8 |
8.5 |
8.3 |
|
减水率% |
14.5 |
12.3 |
7.9 |
|
含气量% |
1.4 |
1.3 |
1.3 |
|
泌水率比% |
89.5 |
87.2 |
86.5 |
|
硬化砼性能 |
抗压强度（Mpa）及抗压强度比% |
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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不同硫酸钠减水剂抗压强度曲线（图一）
三、不同硫酸钠含量减水剂的砼收缩试验（表二）
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外加剂
龄期 |
空 白 |
ZWL-I |
I1 |
I2 |
|
收缩值10-6 |
收缩值10-6 |
收缩率比% |
收缩值10-6 |
收缩率比% |
收缩值10-6 |
收缩率比% |
|
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 |
根据试验结果分析，外加剂中的硫酸钠含量对新拌混凝土和硬化砼的性能均有较大的不利影响。
1、在外加剂中硫酸钠含量增大会降低新拌砼的减水率。在外加剂I1中，硫酸钠含量为8%与ZWL-I型低氯低碱超高浓高效减相比减水率下降2.2%；在外加剂I2中硫酸钠含量为16%，减水率下降6.6%。
而且坍落度损失随硫酸钠含量的增加而加快。
2、对砼抗压强度的影响。一般认为，外加剂中硫酸钠含量能提高混凝土的早期强度，但通过对萘系不同硫酸钠含量外加剂的对比试验看，硫酸钠含量对混凝土抗压强度有较大的影响，随着硫酸钠含量的增大，砼抗压强度降低。见表（一）
在I1外加剂中硫酸钠含量为8%，3天龄期砼抗压强度下降2%；7天龄期砼抗压强度下降3.8%；28天龄期砼抗压强度下降10.9%；60天龄期砼抗压强度下降5.5%。
在I2外加剂中硫酸钠含量为16%，3天龄期砼抗压强度下降3.9%；7天龄期砼抗压强度下降11.5%；28天龄期砼抗压强度下降15.1%；60天龄期砼抗压强度下降9.4%。
3、随着硫酸钠含量的增大，混凝土的收缩增大，当外加剂中的硫酸钠含量为8%时（即I1），14天龄期砼收缩比无硫酸钠外加剂增大6.6%;28天龄期砼收缩比无硫酸钠外加剂增大14.2%;45天龄期砼收缩比无硫酸钠外加剂增大17.7%;60天龄期砼收缩比无硫酸钠外加剂增大6.7%;90天龄期砼收缩比无硫酸钠外加剂增大7.5%。
当外加剂中的硫酸钠含量为16%时（即I2），14天龄期砼收缩比无硫酸钠外加剂增大9.1%;28天龄期砼收缩比无硫酸钠外加剂增大14.4%;45天龄期砼收缩比无硫酸钠外加剂增大20.2%;60天龄期砼收缩比无硫酸钠外加剂增大9.5%;90天龄期砼收缩比无硫酸钠外加剂增大11.8%;
试验结语：对新拌混凝土而言，由于硫酸钠的加入，使外加剂中的有效成份减少，削减了减水剂对水泥的分散作用，是减水率下降的原因之一。试验表明，硫酸钠对新拌砼和硬化砼性能均有较大的不利影响，因此外加剂生产上应由“低浓”向“高浓”发展，在制备高性能混凝土中应对外加剂中硫酸钠含量必须加以限制或采取相应有效措施，以确保制备的混凝土达到预期的技术、经济效果和混凝土结构的长期耐久稳定。
