PAM是丙烯酰胺單體 在引發(fā)劑作用下均聚或共聚所得聚合物的統(tǒng)稱，具 有大分子鏈的架橋作用和陰離子基團(tuán)的電荷作用， 故PAM具水溶性，有絮凝、減阻、分散等功效[2]。當(dāng) 聚丙烯酰胺在水中溶解時(shí)，在水中離解成多電荷大 分子量的離子，同性電荷強(qiáng)烈相斥作用使線團(tuán)狀大 分子變成曲線狀，增大了溶液黏度[34]。增稠劑的 顆粒效應(yīng)和表面活性作用.可以顯著地改善混凝土的

黏聚性和保水性[5]，在大流動(dòng)性混凝土中能避免粗 細(xì)骨料的分離，使各個(gè)組分均勻分布于混凝土中[6]。

1試驗(yàn)原材料和試驗(yàn)方法

1.1原材料

采用華新牌P. 〇 42.5水泥，標(biāo)準(zhǔn)砂。減水劑選 用聚羧酸減水劑HP400,由上海華登建材有限公司 生產(chǎn)。增稠劑為山東陽光化工有限公司生產(chǎn)的聚丙 烯酰胺（PAM),分子式為[CH2CH (CONH2) ] „。

1.2試驗(yàn)方法

標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量及凝結(jié)時(shí)間按照GB/T 1346— 2001《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn) 方法》測(cè)定。水泥膠砂強(qiáng)度按GB/T 17671—1999 《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》。

1.3試驗(yàn)設(shè)備

水泥凈漿流變參數(shù)試驗(yàn)儀器是成都儀器廠生產(chǎn) NXS-11A型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，該旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)共有5個(gè)測(cè) 量系統(tǒng)，本試驗(yàn)采用C系統(tǒng)，根據(jù)賓漢姆體模型，得 到對(duì)應(yīng)的TD和7；值。

電阻率試驗(yàn)采用香港建維科技有限公司生產(chǎn) ccR-n型無電極電阻率儀，試驗(yàn)方法和原理見文獻(xiàn) [7],電阻率數(shù)據(jù)記錄頻率為1次/min,本組試驗(yàn)測(cè) 試周期為1 440 min,在1 d后停止記錄并校驗(yàn)數(shù)據(jù)。

砂裝收縮試件用160 mm X 40 mm X 40 mm模具 制作，模具兩端留有圓孔，可以放入銅制測(cè)頭，試件 養(yǎng)護(hù)條件為溫度(20 ±2) T ,相對(duì)濕度為65%。

掃描電子顯微鏡（SEM)試驗(yàn)采用JSM-5610LV 型電子掃描顯微鏡。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1PAM對(duì)水泥凈漿泌水率的影響

水泥凈漿泌水率試驗(yàn)選擇W/C為0. 3, HP400 摻量為0. 8%，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

00.050.100.150.20

圖1 PAM對(duì)水泥凈漿泌水率的影響 Fig. 1 The effect of PAM on bleeding rate of cement paste

由圖1知，水灰比為0. 3的水泥凈漿中摻人 0. 8%減水劑，水泥漿泌水率達(dá)15. 36% ,將PAM摻 人到水泥凈漿中，泌水率減少，并且隨著PAM摻量 的增加而呈下降趨勢(shì)，在PAM摻量達(dá)到0.2%時(shí)，不 再有泌水產(chǎn)生。因此，PAM能降低水泥漿的泌水 率，摻量宜為0.2%。

2.2PAM對(duì)水泥凈漿流變性能的影響

水泥凈漿流變性能試驗(yàn)分摻減水劑和不摻減 水劑兩組，以研究PAM摻量對(duì)7■。和r?值的影響。 不摻減水劑水泥凈漿W/C取0. 4 , PAM摻量范圍 0.02%c~0.8%c，根據(jù)剪應(yīng)力與剪切速率關(guān)系計(jì) 算流變參數(shù)?和r/,流變參數(shù)與PAM摻量的關(guān) 系見圖2。

Fig. 2 The relationship between PAM quantity and rheological parameters without water reducing agent added

從圖2(a)可知，屈服應(yīng)力T。隨著PAM摻量的 變化有一個(gè)極小值，當(dāng)PAM摻量從0增加到0. 8%c， T〇先下降，后有一段接近水平，爾后再升高，其中， PAM摻量從0%到0. 1%C, T。下降，PAM摻量在 0.~ 0.,T。變化不大，當(dāng)PAM摻量超過0.5%c 之后,T。隨即增加。由圖2(b)可知，黏度7?隨PAM 摻量的增加而增大。

總之，屈服應(yīng)力T。小，水泥漿體開始流動(dòng)時(shí)的 阻力小，易流動(dòng)，黏度7?大，水泥漿體不易泌水。TQ 在PAM摻量0.1%C ~0. 5%c之間為最小值，此區(qū)間黏 度7?維持較高值，PAM適宜摻量為0.1%〇~0.5%。

PAM摻人到水泥后，其酰胺基遇水后水解轉(zhuǎn) 化為含有-C00H的共聚合物，然后水解PAM同 多種金屬陽離子如Ca2+等相互作用，生成包含 -COO - Ca - 00C -和 HO - Ca - 00C -等離子 鍵的化合物，從而導(dǎo)致了 PAM分子間的交聯(lián)[8], 這些高分子交聯(lián)物無定型且具親水性，因此可將 PAM對(duì)水泥漿體的作用歸納為2個(gè)方面，即表面 活性作用和網(wǎng)狀膠聯(lián)作用。表面活性作用和網(wǎng) 狀膠聯(lián)作用共同對(duì)TD和r?產(chǎn)生影響，表面活性作 用使其降低，膠聯(lián)網(wǎng)狀作用使其增高。PAM單 摻，當(dāng)PAM摻量較低時(shí)，由于此時(shí)表面活性作用 對(duì)。的影響大于膠聯(lián)作用，表現(xiàn)為T。下降，而漿 體黏度7?則由于膠聯(lián)網(wǎng)狀作用的存在而增大；隨 著PAM摻量的增加，膠聯(lián)網(wǎng)狀作用起主導(dǎo)作用, T。降低到最低點(diǎn)后開始增加。當(dāng)PAM與HP400 共摻時(shí)，由于HP400與PAM相互影響，它們共同 對(duì)水泥凝膠體的表面活化作用隨PAM量的改變 不明顯，故當(dāng)在HP400保持不變時(shí)，當(dāng)PAM的摻 量增加，對(duì)T。和q起主導(dǎo)作用的是膠聯(lián)網(wǎng)狀作 用，表現(xiàn)為T。和7?均隨PAM摻量增加而增大。

2.3PAM對(duì)水泥標(biāo)稠用水量及凝結(jié)時(shí)間的影響

水泥中單摻PAM和PAM與HP400 (摻量 0. 8% )復(fù)摻時(shí)標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果 見圖4。

-PAM單摻 • PAM與HP400共摻

0.20.40.60.81.0

卩八閱摻量/知

(a) PAM對(duì)標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的影響

圖4水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水置和凝結(jié)時(shí)間

Fig. 4 Water content of the Standard consistency and cement setting time

由圖4(a)可見，單摻PAM，隨PAM摻量的增 加，水泥漿的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量也增加，即要達(dá)到 相同工作條件，需要更多的水，但PAM摻量超過 0.5%,標(biāo)稠用水量增加趨于平緩。PAM與HP- 400 復(fù)摻時(shí) ，隨 PAM 摻量的 增加， 水泥漿 的標(biāo)準(zhǔn) 稠度用水量也增大，但曲線表現(xiàn)的要平緩。PAM 與HP400復(fù)摻時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)用水量要低于單摻PAM 時(shí)的，顯然是由于聚羧酸鹽類高效減水劑的表面 活性作用的緣故。

由圖4(b)可知，單摻PAM,水泥漿的初、終 凝時(shí)間延長(zhǎng)，PAM摻量為0.05%和0. 1%C，凝結(jié) 時(shí)間隨摻量的增加而增大；摻量超過〇.2%c，初凝 時(shí)間隨摻量的增大表現(xiàn)不明顯，終凝時(shí)間隨PAM 摻量的增大而略有上升。PAM與HP400復(fù)摻時(shí) 水泥漿的凝結(jié)時(shí)間也表現(xiàn)了相同的規(guī)律。這說 明PAM具有緩凝作用。實(shí)際應(yīng)用中，PAM摻量 在0.2%C，PAM對(duì)水泥初凝時(shí)間延緩50 min,終 凝時(shí)間延緩35 min。

2.4 PAM對(duì)水泥收縮和強(qiáng)度的影響

水泥膠砂收縮試驗(yàn)配比為C:s:w為1:3: 0.5, PAM摻量分別為0. 1%C,0. 5%c，l%c，試驗(yàn)結(jié)果見圖 5。水泥凈漿強(qiáng)度試驗(yàn)選W/C為0. 4，PAM摻量 0.02%e~0. 8%。，測(cè)定3 d、7 d和28 d時(shí)其抗壓強(qiáng) 度，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

由圖5可見，每組試件的收縮曲線形狀基本相 同，表現(xiàn)為隨著齡期增加，未摻PAM和摻PAM的水 泥膠砂收縮趨勢(shì)是一致的，每組試件的收縮規(guī)律均 為先快后慢，先大后小，60 d后收縮增長(zhǎng)趨于平緩。 PAM摻量為0. 1%。和0. 5%c的膠砂收縮低于摻量為 0%〇的對(duì)比組，摻量為1. 〇%C的收縮則高于對(duì)比組 的。

從圖6可知，3d時(shí),與PAM摻量為0對(duì)比組相 比，PAM摻量為0• 02%和p. 05%時(shí)，強(qiáng)度略有增加， 其它摻量時(shí)強(qiáng)度降低較多;7 d時(shí)，摻PAM的膠砂的 強(qiáng)度均高于對(duì)比組;28 d時(shí)，摻量0.'02%〇和0• 5%〇兩 組的強(qiáng)度高于對(duì)比組，其它組則低于對(duì)比組。

電阻率法分析PAM對(duì)水泥對(duì)水化過程的影響

試驗(yàn)中取水灰比為0.5的水泥凈漿，單摻PAM. 橡量0% ,0.05% ,0.1% ,電阻率曲線見圖7。

3,0 r

圖7電阻率隨時(shí)間變化曲線可以分為3個(gè)階 段，即初期的下降段，接著是一個(gè)水平段，第3個(gè) 階段是上升段。與此相對(duì)應(yīng)，魏小勝，等[9)根據(jù) 電阻率變化曲線的特征點(diǎn)，將水泥的水化過程分 為溶解期、誘導(dǎo)形成期和誘導(dǎo)期、凝結(jié)硬化期3 個(gè)階段。在溶解期，水泥與水接觸，K+,Na+、 S〇l、Ca2+、0H-及鋁酸根離子溶解到溶液中，導(dǎo) 致水泥漿的電阻率下降；在誘導(dǎo)形成期和誘導(dǎo) 期，鈣礬石和氫氧化鈣的結(jié)晶與離子溶解過程趨 于動(dòng)態(tài)平衡，結(jié)晶增加電阻率，溶解降低電阻率， 溶解結(jié)晶的相互平衡保持水泥漿電阻率趨于穩(wěn) 定；在凝結(jié)硬化期，水泥表面的水化物包裹層因 滲透壓作用破裂，離子溶解加速.大童產(chǎn)生水化 硅酸鈣凝膠、氫氧化鈣等，降低水泥石孔隙率致 使電阻率上升。摻PAM的電阻率曲線明顯展現(xiàn) 了這3個(gè)階段，與不摻PAM的曲線規(guī)律是一樣 的，說明PAM對(duì)水泥水化過程沒有明顯影響。但 細(xì)觀電阻率大小，發(fā)現(xiàn)還是有區(qū)別：在溶解期、誘 導(dǎo)形成期和誘導(dǎo)期，摻PAM水泥漿體電阻率要低 于不摻PAM的，PAM摻童越多，電阻率越小；在 凝結(jié)硬化期，摻PAM水泥漿體電阻率高于不摻 PAM的，PAM摻量越多，電阻率越大。電阻率的 這種差別，反映了 PAM的水解與交聯(lián)的競(jìng)爭(zhēng)作 用，酰胺基遇水水解增加水泥漿的導(dǎo)電性，PAM 分子間的交聯(lián)降低水泥槳的導(dǎo)電性，前兩個(gè)階段 PAM水解過程占主導(dǎo)，致使摻PAM的水泥漿電 阻率下降，后1個(gè)階段主要是PAM的交聯(lián)作用， 增加了水泥石的電阻率。