王玫，林春彥

（北京盛大風(fēng)華科技有限公司，北京 101309）

0 引言

高性能混凝土是由水泥、礦物摻合料、細(xì)骨料、粗骨料、水和外加劑六種組分組成。隨著建筑功能的增加，其對混凝土的相關(guān)性能要求越來越高，如：高流態(tài)、高強(qiáng)度及高耐久性等[1]。隨著我國環(huán)保方面意識的提高，水泥行業(yè)限產(chǎn)及錯峰生產(chǎn)，致使我國水泥價格節(jié)節(jié)攀升，這對混凝土攪拌站造成較大的成本壓力。由于在混凝土中水泥占成本數(shù)較大，同時在混凝土水化過程中，有一部分水泥顆粒不能水化，只作為填料而浪費(fèi)[2]。截止目前為降低水泥用量，而保證混凝土強(qiáng)度的思路主要有兩個：（1）通過化學(xué)激發(fā)劑將礦物摻合料的火山灰活性徹底激發(fā)[3,4]；（2）作為輔助分散劑進(jìn)一步打開絮凝結(jié)構(gòu)，使水泥進(jìn)一步水化[5,6]。學(xué)者發(fā)現(xiàn)激發(fā)礦物摻合料火山灰活性效果較好的有堿性激發(fā)劑[3]、三乙醇胺[7]、硫酸鹽[8,9]和氯鹽[8]，但存在單摻效果不明顯、摻量相對較大等缺點。同時礦渣活性相對比粉煤灰活性高，并且對后期強(qiáng)度非常有利[10]。本文試圖融合兩種提高混凝土強(qiáng)度的思路，制備出既有激發(fā)效果又有輔助分散效果的混凝土增效劑，并探究其不同摻量對水泥標(biāo)稠需水量、凈漿擴(kuò)展度、膠砂減水率及不同強(qiáng)度等級混凝土減膠激發(fā)效果等方面的影響。為混凝土減膠增效劑的開發(fā)應(yīng)用奠定一定的基礎(chǔ)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料及制備方法

（1）P·O42.5 北水水泥：比表面積 420m2/kg，標(biāo)稠需水量 28.4%，80μm 篩余量 1.2%，3d 膠砂抗壓強(qiáng)度29.3MPa，28d 膠砂抗壓強(qiáng)度 52.2MPa。

（2）Ⅱ級粉煤灰：45μm 篩余量 16%，需水量比104%，7d 活性指數(shù) 65%。

（3）S95 級礦粉：7d 活性指數(shù) 85%，28d 活性指數(shù) 99%。

（4）砂子：級配合理Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)為 2.7，含泥量為 0.6%。

（5）石子：級配合理，粒徑為 5～25mm 的花崗巖碎石。

（6）聚羧酸減水劑：SD-HPC，含固量 10%，摻量2% 時膠砂減水率 28%。

SD-ZX 混凝土增效劑：向四口瓶中加入一定量去離子水，升溫至 50℃，然后加入少量甲酸鈣攪拌溶解，依次加入有機(jī)激發(fā)劑和無機(jī)激發(fā)劑，攪拌絡(luò)合2h，降溫至室溫，加入微量消泡劑，即得淡黃色液體，為 SD-ZX 混凝土增效劑。

1.2 性能測試方法

水泥標(biāo)稠需水量：參照 GB/T 1346—2001《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》進(jìn)行測試。其中 SD-ZX 折固摻量為膠凝材料質(zhì)量的 0.05%、0.10%、0.15% 及 0.20%。

水泥凈漿流動度測試：參照 GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》中水泥凈漿試驗方法進(jìn)行測試，W/B＝0.29，其中聚羧酸減水劑摻量為膠凝材料的 1.5%，其中 SD-ZX 折固摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.05%、0.10%、0.15% 及 0.20%。

膠砂減水率：參照 GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》中水泥凈漿試驗方法進(jìn)行測試。其中聚羧酸減水劑摻量為膠凝材料的 2%，其中 SD-ZX折固摻量為膠凝材料質(zhì)量的 0.05%、0.10%、0.15% 及0.20%。

混凝土基本性能參照 GB 8076—2008《混凝土外加劑》試驗方法進(jìn)行測試。其中 SD-ZX 折固摻量為膠凝材料質(zhì)量的 0.05%、0.10%、0.15% 及 0.20%。

2 結(jié)果與討論

2.1 水泥試驗

SD-ZX 摻量對水泥及水泥膠砂的影響見表 1。

2.1.1 SD-ZX 摻量對水泥標(biāo)稠需水量的影響

膠凝材料的標(biāo)稠需水量對聚羧酸減水劑的適應(yīng)性和混凝土的狀態(tài)有重要的影響。為探究 SD-ZX 混凝土增效劑的水泥適應(yīng)性，因此需要研究不同摻量的 SD-ZX對水泥標(biāo)稠需水量的影響，其影響結(jié)果，見圖 1。由圖1 可知，該 SD-ZX 的加入會不同程度地降低水泥的標(biāo)稠需水量，隨著 SD-ZX 摻量的增加，水泥的標(biāo)稠需水量呈逐漸降低的趨勢，并且降低幅度逐漸減小。當(dāng)摻量為 0.20% 時，降到最低，達(dá) 26.7%。即該混凝土增效劑對水泥的適應(yīng)性相對較好，如果與聚羧酸減水劑復(fù)合使用，可能會呈輔助減水效應(yīng)。

表1 水泥試驗結(jié)果

圖1 SD-ZX 摻量對水泥標(biāo)稠需水量的影響

2.1.2 SD-ZX摻量對水泥凈漿流動度的影響

由 2.1.1 可知，SD-ZX 對水泥標(biāo)稠需水量有降低的作用，但其對聚羧酸減水劑的適應(yīng)性也需要探討。不同 SD-ZX 摻量對水泥凈漿流動度的影響結(jié)果如圖2所示，其中聚羧酸減水劑摻量為 1.5%。由圖2可知，SDZX 與聚羧酸減水劑的適應(yīng)性良好，并且隨著 SD-ZX 摻量的增加，其凈漿擴(kuò)展度和凈漿保持性能隨之提高。當(dāng)SD-ZX 摻量為 0.15% 時，其凈漿擴(kuò)展度達(dá)到最大，達(dá)245mm，比空白增加 20mm。并且摻量再增加后，凈漿擴(kuò)展度增加幅度不大。

2.1.3 SD-ZX 摻量對膠砂減水率的影響

由 2.1.2 可知，SD-ZX 與聚羧酸減水劑之間的適應(yīng)性良好。為探究其是否具有輔助減水作用，其不同摻量下的膠砂減水率結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，與空白相比，SD-ZX 的摻入會不同程度的輔助增加膠砂減水率，并且隨著 SD-ZX 摻量的增加其輔助減水作用更明顯。當(dāng)摻量為 0.15% 時，其減水率達(dá)到最大，為29.3%，比空白高 1.5%。摻量再增加，其輔助減水作用不明顯。從而證明 SD-ZX 具有一定的輔助減水作用。

圖2 SD-ZX 摻量對水泥凈漿流動度的影響

圖3 SD-ZX 摻量對膠砂減水率的影響

2.2 SD-ZX 摻量對不同強(qiáng)度等級混凝土強(qiáng)度的影響

由上述水泥試驗可知，SD-ZX 對水泥適應(yīng)性較好，有一定輔助減水作用，為探討其對混凝土是否活性激發(fā)性能，分別研究不同強(qiáng)度等級（C30、C40 和C50）、SD-ZX 摻量（0%、0.05%、0.10%、0.15% 和0.20%）及降低水泥用量（各個強(qiáng)度等級混凝土降低水泥 50kg，分別攤到粉煤灰 20kg 和礦粉 30kg）對混凝土強(qiáng)度的影響。其各強(qiáng)度等級混凝土配合比調(diào)整情況及抗壓強(qiáng)度結(jié)果如表2所示。

表2 混凝土配合比及抗壓強(qiáng)度結(jié)果

不同強(qiáng)度等級的混凝土抗壓強(qiáng)度變化情況如圖4所示。由圖4可知，減少水泥用量后，不同水泥強(qiáng)度等級不同齡期的混凝土強(qiáng)度都比空白降低不少，降低水泥用量后，隨著 SD-ZX 摻量的增加，不同強(qiáng)度等級不同齡期的混凝土強(qiáng)度都有不同程度的提高。由圖 4(a) 可知，對于 C30 混凝土，SD-ZX 的摻入會不同程度提高混凝土各齡期強(qiáng)度，當(dāng)摻量為 0.15% 時，28d 混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大，為 42MPa，比空白高 3MPa；由圖4(b) 可知，對于 C40 混凝土，SD-ZX 的摻入會不同程度提高混凝土各齡期強(qiáng)度，當(dāng)摻量為 0.20% 時，28d 混凝土抗壓強(qiáng)度為 52MPa，比空白高 4MPa；由圖 4(c) 可知，對于 C50 混凝土，SD-ZX 的摻入會不同程度提高混凝土各齡期強(qiáng)度，當(dāng)摻量為 0.2% 時，28d 混凝土抗壓強(qiáng)度為 61MPa，比空白高 2MPa。SD-ZX 對高強(qiáng)度等級混凝土的良好減膠增效效果，突破了高強(qiáng)度等級混凝土不能使用增效劑的局限性。

圖4 SD-ZX 對不同強(qiáng)度等級混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

3 結(jié)論

隨著 SD-ZX 摻量的增加，水泥標(biāo)稠需水量逐漸降低，當(dāng)摻量為 0.20% 時，降到最低，達(dá) 26.7%，比空白低 2.3%；隨著 SD-ZX 摻量的增加，其凈漿擴(kuò)展度和凈漿保持性能隨之提高，SD-ZX 摻量為 0.15% 時，其擴(kuò)展度最大，達(dá) 245mm，比空白增加 20mm；隨著 SDZX 摻量的增加其輔助減水作用明顯，當(dāng)摻量為 0.15%時，膠砂減水率達(dá)最大，為 29.3%，比空白高 1.5%。

減少水泥用量后，混凝土強(qiáng)度受損，隨著 SD-ZX摻量的增加，混凝土各強(qiáng)度等級各齡期強(qiáng)度都有提高。當(dāng)摻量為 0.15% 時，C30 的 28d 混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大，為 42MPa，比空白高 3MPa；當(dāng)摻量為 0.20% 時，C40 的 28d 混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大，為 52MPa，比空白高 4MPa；當(dāng)摻量為 0.20% 時，C50 的 28d 混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大為 61MPa，比空白高 2MPa。SD-ZX 兼?zhèn)漭o助減水和活性激發(fā)性能，適用于各強(qiáng)度等級混凝土。