PAM是丙烯酰胺單體 在引發劑作用下均聚或共聚所得聚合物的統稱，具 有大分子鏈的架橋作用和陰離子基團的電荷作用， 故PAM具水溶性，有絮凝、減阻、分散等功效[2]。當 聚丙烯酰胺在水中溶解時，在水中離解成多電荷大 分子量的離子，同性電荷強烈相斥作用使線團狀大 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]，在大流動性混凝土中能避免粗 細骨料的分離，使各個組分均勻分布于混凝土中[6]。

1試驗原材料和試驗方法

1.1原材料

采用華新牌P. 〇 42.5水泥，標準砂。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。增稠劑為山東陽光化工有限公司生產的聚丙 烯酰胺（PAM),分子式為[CH2CH (CONH2) ] „。

1.2試驗方法

標準稠度用水量及凝結時間按照GB/T 1346— 2001《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗 方法》測定。水泥膠砂強度按GB/T 17671—1999 《水泥膠砂強度檢驗方法》。

1.3試驗設備

水泥凈漿流變參數試驗儀器是成都儀器廠生產 NXS-11A型旋轉黏度計，該旋轉黏度計共有5個測 量系統，本試驗采用C系統，根據賓漢姆體模型，得 到對應的TD和7；值。

電阻率試驗采用香港建維科技有限公司生產 ccR-n型無電極電阻率儀，試驗方法和原理見文獻 [7],電阻率數據記錄頻率為1次/min,本組試驗測 試周期為1 440 min,在1 d后停止記錄并校驗數據。

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，可以放入銅制測頭，試件 養護條件為溫度(20 ±2) T ,相對濕度為65%。

掃描電子顯微鏡（SEM)試驗采用JSM-5610LV 型電子掃描顯微鏡。

2試驗結果與分析

2.1PAM對水泥凈漿泌水率的影響

水泥凈漿泌水率試驗選擇W/C為0. 3, HP400 摻量為0. 8%，試驗結果見圖1。

00.050.100.150.20

圖1 PAM對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，在PAM摻量達到0.2%時，不 再有泌水產生。因此，PAM能降低水泥漿的泌水 率，摻量宜為0.2%。

2.2PAM對水泥凈漿流變性能的影響

水泥凈漿流變性能試驗分摻減水劑和不摻減 水劑兩組，以研究PAM摻量對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，根據剪應力與剪切速率關系計 算流變參數?和r/,流變參數與PAM摻量的關 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，屈服應力T。隨著PAM摻量的 變化有一個極小值，當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，屈服應力T。小，水泥漿體開始流動時的 阻力小，易流動，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 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，從而導致了 PAM分子間的交聯[8], 這些高分子交聯物無定型且具親水性，因此可將 PAM對水泥漿體的作用歸納為2個方面，即表面 活性作用和網狀膠聯作用。表面活性作用和網 狀膠聯作用共同對TD和r?產生影響，表面活性作 用使其降低，膠聯網狀作用使其增高。PAM單 摻，當PAM摻量較低時，由于此時表面活性作用 對。的影響大于膠聯作用，表現為T。下降，而漿 體黏度7?則由于膠聯網狀作用的存在而增大；隨 著PAM摻量的增加，膠聯網狀作用起主導作用, T。降低到最低點后開始增加。當PAM與HP400 共摻時，由于HP400與PAM相互影響，它們共同 對水泥凝膠體的表面活化作用隨PAM量的改變 不明顯，故當在HP400保持不變時，當PAM的摻 量增加，對T。和q起主導作用的是膠聯網狀作 用，表現為T。和7?均隨PAM摻量增加而增大。

2.3PAM對水泥標稠用水量及凝結時間的影響

水泥中單摻PAM和PAM與HP400 (摻量 0. 8% )復摻時標準稠度用水量和凝結時間試驗結果 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對標準稠度用水量的影響

圖4水泥標準稠度用水置和凝結時間

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，水泥漿的標準稠度用水量也增加，即要達到 相同工作條件，需要更多的水，但PAM摻量超過 0.5%,標稠用水量增加趨于平緩。PAM與HP- 400 復摻時 ，隨 PAM 摻量的 增加， 水泥漿 的標準 稠度用水量也增大，但曲線表現的要平緩。PAM 與HP400復摻時的標準用水量要低于單摻PAM 時的，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 凝時間延長，PAM摻量為0.05%和0. 1%C，凝結 時間隨摻量的增加而增大；摻量超過〇.2%c，初凝 時間隨摻量的增大表現不明顯，終凝時間隨PAM 摻量的增大而略有上升。PAM與HP400復摻時 水泥漿的凝結時間也表現了相同的規律。這說 明PAM具有緩凝作用。實際應用中，PAM摻量 在0.2%C，PAM對水泥初凝時間延緩50 min,終 凝時間延緩35 min。

2.4 PAM對水泥收縮和強度的影響

水泥膠砂收縮試驗配比為C:s:w為1:3: 0.5, PAM摻量分別為0. 1%C,0. 5%c，l%c，試驗結果見圖 5。水泥凈漿強度試驗選W/C為0. 4，PAM摻量 0.02%e~0. 8%。，測定3 d、7 d和28 d時其抗壓強 度，試驗結果見圖6。

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

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

電阻率法分析PAM對水泥對水化過程的影響

試驗中取水灰比為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電阻率隨時間變化曲線可以分為3個階 段，即初期的下降段，接著是一個水平段，第3個 階段是上升段。與此相對應，魏小勝，等[9)根據 電阻率變化曲線的特征點，將水泥的水化過程分 為溶解期、誘導形成期和誘導期、凝結硬化期3 個階段。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 致水泥漿的電阻率下降；在誘導形成期和誘導 期，鈣礬石和氫氧化鈣的結晶與離子溶解過程趨 于動態平衡，結晶增加電阻率，溶解降低電阻率， 溶解結晶的相互平衡保持水泥漿電阻率趨于穩 定；在凝結硬化期，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 了這3個階段，與不摻PAM的曲線規律是一樣 的，說明PAM對水泥水化過程沒有明顯影響。但 細觀電阻率大小，發現還是有區別：在溶解期、誘 導形成期和誘導期，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??；在 凝結硬化期，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的水解與交聯的競爭作 用，酰胺基遇水水解增加水泥漿的導電性，PAM 分子間的交聯降低水泥槳的導電性，前兩個階段 PAM水解過程占主導，致使摻PAM的水泥漿電 阻率下降，后1個階段主要是PAM的交聯作用， 增加了水泥石的電阻率。