（二）高性能泵送混凝土
高强混凝土最先大量应用在高层建筑中，而泵施工工艺也是由于高层建筑施工的需要而得到发展和推广的。掺高效减水剂的流态混凝土，随着时间增长，坍落度逐渐减小，对于泵送混凝土，要求在2h内保持一定的坍落度，以保证新拌混凝土从搅拌站运到施工现场进行浇灌所要求的流动性或工作性。对于萘系减水剂和三聚氛胺类高效减水剂，其塑化的混凝土坍落度损失太快，不适合单独应用于泵送混凝土，必须和缓凝剂、引气剂等其它组分配合使用，才能获得满意的效果。氨基磺酸类和聚梭酸盐类高效减水剂具有良好的抑制混凝土坍落度损失的能力，可单独应用于泵送混凝土。
（三）高强混凝土
高效减水剂的问世推动了高强混凝土的发展，少量高效减水剂的加人，可使保持一定坍落度的混凝土用水量减少20%以上，这样在普通条件下就可以配制60一120MPa的混凝土。通常将强度为62-83MPa称为高强混凝土，83一103MPa为超高强混凝土。配制高强混凝土要求水灰比至少在0.3以下，没有高效减水剂的存在，在如此小的水灰比下，要制得具有可操作工作度的混凝土是不可能的。
3．3．3 减水剂的高性能化途径
展望未来，高性能减水剂的研究已成为混凝土材料科学中的一个重要分支，并推动着整个混凝土材料从低技术向高技术发展。每一项混凝土技术的特殊要求都需要开发最优的外加剂，每一系列有很多不同的化学组成，几种化学外加剂常常同时用于一种混凝土，因此，得到最优减水剂的途径有以下三种:
（一）几种减水剂组分的物理复合
通过复合手段，添加其它助剂以克服高效减水剂自身的缺点，虽然复合多功能外加剂性能得不到根本性的改变，但在各国现在仍然认为这是很实用的途径。我国的高效泵送剂大多数是通过高效减水剂、普通减水剂、引气剂、缓凝剂、增稠剂等几种组分复合而成，具有较高减水率和一定的保持混凝土塌落度性能，其性能与日本的缓凝型用于普通、高强混凝土的高性能AE减水剂相似，广泛用于C20--C60商品混凝土的生产。近10年来，中国在混凝土技术方面取得了明显的进步。现在已普遍应用混凝土结构的为C30, C40等级混凝土，C50, C60高性能混凝土的工程应用范围不断扩大，C80混凝土已在预应力管桩构件中使用，也有少量C80高强泵送混凝土在工程中应用。
（二）减水剂分子结构改性
通过改变减水剂分子的某些参数优化NSF,MSF，如分子量、分子分布、磺化程度等，或将其它系列减水剂部分替代NSF, MSF，而获得性能与掺量之间更加线性化的效果，更好地保持混凝土的塌落度，但还存在一些小的缺点，如在引气、缓凝、泌水等方面不易控制。
（三）新型多功能高效减水剂设计
目前，世界许多国家都在致力于研究开发新型高效减水剂。根据已有的外加剂知识，从聚合物分子设计的角度优化设计高性能减水剂，使其具有很高的减水率和长时间保持混凝土塌落度的性能，可以达到一定的引气量，在相当宽的范围内可以自由设定使用量。从混凝土的强度、工作性、耐久性、价格等方面综合考虑，通过合成方法可以研制性能独特、无污染的新型高效减水剂。氨基磺酸系、聚梭酸系减水剂是完全不同于NSF, MSF的新型减水剂，它与不同水泥有相对更好的相容性，具有更高的减水率和保持混凝土高流动性的功能。氨基磺酸系高效减水剂产品碱含量极低，减水率高、保持混凝土流动性时间长，生产合成工艺也相对简单，污染小，是有利于环保的新型材料;聚梭酸类减水剂则主要通过不饱和单体在引发剂作用下共聚，将带活性基团的侧链接枝到聚合物的主链上，使其同时具有高效减水、控制塌落度损失和抗收缩、不影响水泥的凝结硬化等作用。随着合成与表征聚合物减水剂及其化学结构与性能关系的研究不断深入，21世纪的减水剂将进一步向高性能多功能化、生态化、国际标准化的方向发展。
 
3 混凝土初终凝时间检测方法
 
目前，大多数混凝土工程都是采用逐层浇筑的施工方法，因此混凝土的初终凝时间等技术指标对于工程的进度就显得尤为重要。在试验室．目前测量混凝土层面初凝时间的方法有：贯人阻力法、拔出强度法、改良维卡针法、电学法、声波法和热量法等。在施工现场，国内外普遍采用的初凝时间控制方法是时间控制法和度时值法，也有采用贯人阻力法的。随着人们对混凝土水化过程的不断研究和深入了解，测量混凝土初终凝的方法也越来越多，但总体来说还是各有其优点和不足。下面将选择几种典型测量方法逐一介绍。www.tmgc8.com
3.1 电阻率法
水泥基材料的电阻率会随水泥水化时间的变化而改变，因此可用来描述水泥基材料水化过程、判断矿物外加剂和化学外加剂等对水泥水化的影响。通过测定新拌水泥浆、砂浆或混凝土的电阻率，并绘制电阻率随时间变化的特征曲线，可以确定水泥基材料的凝结硬化特征，为水泥水化研究提供了测定手段。用物理的电阻率法测定水泥水化的历史可以追溯到30年代。用电阻率法测定水泥水化过程有直流电阻率法和交流电电极法。直流电电极法是将两个电极插入新拌水泥基材料中，并输入直流电压，通过电极来测水泥基材料的电阻率。交流电电极法也是将两个电极插入或夹在新拌水泥基材料上，用1000Hz的高频交流电替代直流电来测电阻率。但是，离子的定向迁移会在水泥基材中产生极化现象，同时电极与水泥基材料间会产生开裂和接触电阻的问题，影响测量结果的准确性。
近来研制了一种无接触电阻率测定仪，该仪器采用变压器原理，它消除了电极，彻底解决了传统方法的接触问题。用该仪器测试了不同水灰比水泥浆的电阻率，并绘制了电阻率随时间变化的特征曲线|D(t)一t，用电阻率特征曲线分析了水泥凝结硬化过程，同时分别测定了这些样品的初凝和终凝时间。
该方法采用无接触电阻率测量仪和维卡仪(Vicar needle)。信号发生器将50Hz交流电流变为1000Hz交流电流，再经过放大器将交流电流放大，通过变压器来改变电路中的交流电压。变压器的初级线圈是由多匝线圈组成，次级线圈是相当于一匝的环形模具，在次级线圈上施加了环电压。将新拌水泥基材料倒入模具中，通过小电流传感器和计算机测定并记录样品不同时间的环电流，最后计算出样品对应的电阻率P。
采集到水泥的电阻率随时间的变化过程，对曲线进行分析，就能够得到水泥的初凝时间。
用电阻率来测定水泥的初凝时间，结果较为直观。但由于采用的是电学方法，不免会涉及到电流极化和通电发热等问题，而且测量方法较为复杂，费时费力。
3.2 电动势法
利用电化学原理，将水泥浆和一对电极组成原电池．通过测量水泥水化过程中溶液浓度变化所引起的电动势变化情况，直接检测水泥凝结状况。测量混凝土的初凝时间。
由于水泥矿物成分的水化反应均生成凝胶和碱性物质Ca(OH)，并将自由水分子变为结晶水。随着水化反应的继续，水泥浆中的Ca(OH)溶液浓度越来越大，而自由水分子越来越少．当自由水分子少到一定程度，包有凝胶体的颗粒逐渐接近并黏结在一起，水泥浆开始失去塑性，开始初凝。
用水泥浆和两个电极组成一个原电池，原电池电位等于正、负电极电位之差，而正、负电极电位变化由两个因素决定：(1)在电极电位达到平衡电位以前，电极反应和溶液浓度变化均会引起电极电位变化；(2)在电极电位达到平衡电位以后，溶液浓度变化引起电极电位变化起主要作用，即是说，电极电位的变化反映了溶液浓度的变化。测量水化过程中溶液离子浓度的变化引起电动势变化的情况，对电动势曲线微分，突变点就能表征水泥的凝结时间。
该方法测量准确性较高，但同样存在电学影响和操作不便等不足。
3.3 贯入阻力法
贯入阻力法就是通常所采用的国标方法，它通过测定混凝土水化过程中力学强度的变化来确定混凝土的初终凝时间。
取需测量的混凝土拌和物，用5mm筛筛出砂浆，将砂浆置于砂浆式样筒并振捣，然后用贯入阻力仪测定贯入阻力。当贯入阻力数值分别达到3.5MPa和28MPa时，对应的水化时间即为混凝土的初终凝时间。
贯入阻力法测量混凝土初终凝时间，方法简便快捷，结果直观。但由于测量式样是剔除掉粗骨料后的砂浆，其性质难免会与混凝土拌和物有差异，且由于实验误差和测量数据本身的波动性，所以该方法还存在较大的不足。
 
4 收缩率法测定混凝土的初终凝时间
 
由于混凝土的初终凝时间对于工程施工具有重要意义，因此有必要寻找到一种既准确直观，又简便快速的检测方法。收缩率法，就是利用混凝土水化过程中的收缩性在初终凝时间会发生突变，通过对收缩率曲线微分，其突变点就能表征混凝土的初终凝时间。
4.1 测试原理
混凝土的凝结过程中，水泥中的硅酸二钙，硅酸三钙，铁铝酸钙等熟料成分与水发生水化作用。随着水化过程的不断进行，水分消耗而导致混凝土发生收缩。在水化初期，反应进行的较为缓慢，混凝土的收缩率变化也很慢。胶凝体中多数为未水化的水泥和砂，它们通过拌和水而相互粘结在一起，这时水化生成的晶体很少，但是由于拌和水已经和砂浆中各种材料充分混合，水已经形成网状结构把砂浆中各种材料包裹起来。此时，水的消耗不大，因此收缩率的变化也不大。然后，水首先和胶凝材料中的细小颗粒发生水化反应，乳白色细小晶体开始生成，且随时间延长晶体逐渐增多，而胶凝材料中较大尺寸的颗粒周围仍旧被水膜包裹。www.tmgc8.com
此后，大量的细小颗粒发生水化反应，大量细小的晶体颗粒形成，同时大的胶凝颗粒也和包裹水发生反应，水分大量消耗，混凝土的收缩率的变化也开始加快。
在这之后直到混凝土达到初凝之前，粒径较小的未水化胶凝颗粒继续水化，，大粒径胶凝颗粒也在渗透水作用下内部继续水化，之后水化反应有明显的减缓，晶体形成速度也明显减弱。因此，混凝土在初凝时间，收缩率的加速会有一个突变。用它就能够表征初凝时间。
此后，水化速率明显减慢，直至混凝土达到终凝，水化过程基本结束,混凝土的收缩不在加速。
4.2 收缩率的测定
按图5中的配比拌制混凝土30L，装入三块加装了挡板和杆件的长方形模具中，编号1，2，3，用振动台震动，然后加装千分表。将试块放入20度实验室环境下养护。
取同一批次混凝土拌和物，用3.3所述的贯入阻力法测量初终凝时间，以作参考。
 
水泥 矿渣 硅粉 水 砂 石 外加剂 纤维
205 184 21 131 706 1153 6.15 1

图5  混凝土配合比
4.3 数据分析

图6 试块收缩率 水化时间的关系

图7 对1号试块的收缩率曲线的微分

图8 对2号试块的收缩率曲线的微分

图9 对3号试块的收缩率曲线的微分
图7，8，9分别对1，2，3号试块的收缩率进行了一次微分和二次微分。一次微分曲线的峰值对应的时间即为初凝时间，而二次微分曲线的斜率开始趋向为1的时间就是终凝时间。由图形处理所得的1，2，3号试块的初凝时间为11h,10h,10.5h；终凝时间为17.5h,18.5h,18h。
而由贯入阻力法测定的该组混凝土的初凝时间为13.3h,终凝时间为16.5h。
为了对比实验结果，按图5配合比，不加减水剂和纤维，另做一组3块混凝土试块。实验步骤与前次完全相同。实验结果见图10，11，12，13。

图10 试块收缩率 水化时间的关系
由图形处理所得的4，5，6号试块的初凝时间为均为4h；终凝时间为7h,7h,7.5h。
而由贯入阻力法测定的该组混凝土的初凝时间为4.5h,终凝时间为6.2h。
图11 对4号试块的收缩率曲线的微分
 

图12 对5号试块的收缩率曲线的微分

图13 对6号试块的收缩率曲线的微分
根据实验数据可以看出，由收缩率法测定的混凝土初终凝时间与贯入阻力法测得的数据基本吻合。
 
5 结论
 
收缩率法测量混凝土初终凝时间较为准确，方便快捷直观。但当混凝土的成分较为复杂时，如添加各种外加剂后，测量的结果就会有所偏差。这可能与纤维，外加剂等在混凝土的水化过程中其了特殊作用有关。因此，收缩率法得出的结论可能还需要相关的系数来修正。相关的研究还需要进一步的深入。

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