外加劑與摻入石灰石粉的膠凝材料的適應(yīng)性研究

都增延，丁華柱，陳國君

（1重慶建工新型建材有限公司，重慶 401122；2重慶筑能建材有限公司，重慶 400713）

0 引言

隨著社會的發(fā)展，建筑施工對混凝土性能的要求大大地提高，外加劑的制備和應(yīng)用技術(shù)在建筑材料領(lǐng)域的發(fā)展也日益成熟[1]?，F(xiàn)代混凝土中外加劑的種類繁多，而且膠凝材料的組分及配比也各不相同，在實(shí)際工程應(yīng)用中，外加劑與水泥之間的適應(yīng)性是普遍存在的問題[2-4]。外加劑與水泥的適應(yīng)性不好不但會降低外加劑的有效作用，增加外加劑的摻量，從而增加混凝土成本，而且可能會造成很多施工問題或工程事故。工程實(shí)踐和科學(xué)研究表明，外加劑和水泥只有“雙向適應(yīng)”才能達(dá)到預(yù)期效果[5]，這不僅要求外加劑適應(yīng)水泥，也要求水泥調(diào)整礦物組成和細(xì)度等來適應(yīng)外加劑。將石灰石粉作為混凝土摻合料，便會產(chǎn)生外加劑與石粉-水泥復(fù)合膠凝材料的適應(yīng)性問題[6]，如何協(xié)調(diào)好外加劑的種類與摻量和石粉摻量的關(guān)系成為解決外加劑與石粉-水泥復(fù)合膠凝材料的適應(yīng)性的突破口。本文研究了外加劑與摻入石灰石粉的膠凝材料的適應(yīng)性問題，以求為工程應(yīng)用中解決外加劑與石粉-水泥復(fù)合膠凝材料的適應(yīng)性提高依據(jù)。

1 試驗(yàn)原材料及試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原材料

1.1.1 水泥

試驗(yàn)采用的水泥為拉法基瑞安P·O42.5普通硅酸鹽水泥，其化學(xué)成分如表1。

表1 水泥熟料的化學(xué)組成

1.1.2 石灰石粉

試驗(yàn)采用比表面積為492m2/kg的石灰石粉，密度為2.56g/cm3。

1.1.3 粉煤灰、礦渣、硅灰

礦物摻合料選用粉煤灰、礦渣和硅灰分別與石灰石粉復(fù)摻，這三種礦物摻合料的化學(xué)成分如表2。

表2 各礦物摻合料的化學(xué)成分/%

1.1.4 高效減水劑

試驗(yàn)采用三種高效減水劑：萘系高效減水劑、聚羧酸系高效減水劑和氨萘復(fù)合減水劑。生產(chǎn)廠家為重慶迪翔建材有限公司，減水率大于25%，推薦摻量為膠凝材料總量的1.6%～2.2%，最佳摻量為1.8%。

1.2 試驗(yàn)方法

按照《水泥與減水劑相容性試驗(yàn)方法》，試驗(yàn)采用流動度法，以減水劑摻量飽和點(diǎn)、初始流動度和流動度的經(jīng)時損失來評價減水劑與膠凝材料的相容性。試驗(yàn)步驟也按照標(biāo)準(zhǔn)上的試驗(yàn)步驟進(jìn)行，分別測定初始流動度和靜置60min后的凈漿流動度。

試驗(yàn)配合比如下：

（1）不摻礦物摻合料的基準(zhǔn)組（表3）

表3 基準(zhǔn)組配合比

（2）單摻石粉組配合比（表4）

表4 單摻石粉配合比

（3）復(fù)摻組中采用粉煤灰、礦渣和硅灰分別與石粉復(fù)摻，粉煤灰和礦渣的摻量都為膠凝材料的30%，硅灰摻量為10%，石粉摻量都為10%。每組中減水劑的摻量以0.1%增加直到出現(xiàn)飽和點(diǎn)為止。

2 結(jié)果與分析

減水劑為萘系高效減水劑時，測得各試驗(yàn)組在不同外加劑摻量時的初始流動度如表5。

表5 摻萘系高效減水劑時各組的初始流動度值（mm）

從表5得出各試驗(yàn)組對應(yīng)飽和點(diǎn)如表6所示。

表6 摻萘系高效減水劑時各組外加劑摻量飽和點(diǎn)

各飽和摻量時，凈漿初始流動度和靜置60min后流動度的經(jīng)時損失如圖1。

圖1 摻萘系高效減水劑時各組外加劑飽和點(diǎn)摻量時的流動度和經(jīng)時損失

結(jié)合表5、表6和圖1來看，摻萘系高效減水劑的條件下，基準(zhǔn)組和單摻石粉這一組的飽和點(diǎn)相同，摻石粉組到飽和點(diǎn)時漿體初始流動度比基準(zhǔn)組略小，但是摻石粉以后，經(jīng)時損失有所下降，60min后漿體的流動度比較接近。說明摻入石粉對膠凝體系的流動度影響不大，同時摻石粉對膠凝體系保持流動性有利。

復(fù)摻粉煤灰、礦渣、硅灰這三組，從減水劑摻量飽和點(diǎn)來看，飽和點(diǎn)較基準(zhǔn)組和單摻石粉都有降低，并且復(fù)摻粉煤灰和礦渣兩組的初始流動度都較基準(zhǔn)組有少量增加，而且流動度的經(jīng)時損失也不大。礦渣有最大的初始流動度，并且經(jīng)時損失也是最小，但是在外加劑摻量飽和點(diǎn)時，復(fù)摻礦渣的膠凝體系宏觀表現(xiàn)有少量泌水，因此適應(yīng)性比較起來還是復(fù)摻粉煤灰較好。復(fù)摻硅灰這一組，雖然飽和點(diǎn)最小，但是由于硅灰細(xì)度太小，需水量大，因此，即使減水劑摻量到達(dá)飽和點(diǎn)，膠凝體系的流動度都不大，而且流動度的經(jīng)時損失也是最大的。故相比之下，復(fù)摻粉煤灰的適應(yīng)性表現(xiàn)較好。

減水劑為聚羧酸系高效減水劑時，測得各試驗(yàn)組外加劑不同摻量時的初始流動度如表7。

從表7得出各試驗(yàn)組對應(yīng)飽和點(diǎn)如表8所示。

各飽和摻量時，凈漿初始流動度和靜置60min后流動度的經(jīng)時損失如圖2。

結(jié)合表7、表8和圖2來看，單摻石粉的膠凝體系中，外加劑的摻量飽和點(diǎn)較基準(zhǔn)組有不同程度的下降，初始流動度較基準(zhǔn)組也有不同程度的少量減小，而且流動度經(jīng)時損失相對基準(zhǔn)組有明顯減低。說明摻石粉對于體系流動性的保持具有明顯的改善作用。

表7 摻聚羧酸系高效減水劑時各組的初始流動度值（mm）

表8 摻聚羧酸系高效減水劑時各組外加劑摻量飽和點(diǎn)

圖2 摻聚羧酸系高效減水劑時各組外加劑飽和點(diǎn)摻量時的流動度和經(jīng)時損失

復(fù)摻粉煤灰、礦渣、硅灰這三組中，摻粉煤灰這組的飽和點(diǎn)較基準(zhǔn)組低，和單摻石粉的相近，初始流動度也和單摻石粉的相近，經(jīng)時損失為零。摻礦渣這一組初始流動度是各組流動度中最大的，從圖2中可以看出，流動度經(jīng)時損失為負(fù)值，也就是流動度60min后沒有損失反而有所增長，那是因?yàn)樵谠囼?yàn)測試的時候，其漿體宏觀表現(xiàn)泌水較嚴(yán)重，出現(xiàn)“趴底”現(xiàn)象，所以在靜置60min以后再重新攪拌均勻測得的流動度值便比初始流動度還大。復(fù)摻硅灰這一組的飽和點(diǎn)比較低，體系的流動度是各組中最小的，經(jīng)時損失也是最大的，因此復(fù)摻硅灰與石灰石粉的膠凝體系與聚羧酸的適應(yīng)性表現(xiàn)也最差。

減水劑為氨萘復(fù)合減水劑時，測得各試驗(yàn)組外加劑不同摻量時的初始流動度如表9。

表9 摻氨萘復(fù)合減水劑時各組的初始流動度值（mm）

從表9得出各試驗(yàn)組對應(yīng)飽和點(diǎn)如表10所示。

表10 摻氨萘復(fù)合減水劑時各組外加劑摻量飽和點(diǎn)

各飽和摻量時，凈漿初始流動度和靜置60min后流動度的經(jīng)時損失如圖3。

圖3 摻氨萘復(fù)合高效減水劑時各組外加劑飽和點(diǎn)摻量時的流動度和經(jīng)時損失

結(jié)合表9、表10和圖3來看，除了復(fù)摻硅灰這一組的初始流動度是最小的以外，基準(zhǔn)組的初始流動度是各組中最小的，單摻石粉以后體系的初始流動度有所增長。復(fù)摻粉煤灰、礦渣、硅灰三組中，復(fù)摻粉煤灰與礦渣的飽和點(diǎn)都較小，且有較大的初始流動度和較小的流動度經(jīng)時損失，因此，復(fù)摻粉煤灰和礦渣都表現(xiàn)出適應(yīng)性較好，只不過復(fù)摻礦渣的試驗(yàn)中也同樣出現(xiàn)了在沒達(dá)到外加劑摻量飽和點(diǎn)時，漿體表現(xiàn)出少量的泌水，只有在飽和點(diǎn)時泌水較少。復(fù)摻硅灰同樣是各組中適應(yīng)性表現(xiàn)最差的，不僅外加劑摻量飽和點(diǎn)最大，初始流動度值最小，而且流動度的經(jīng)時損失在飽和點(diǎn)時也是最大的。因此，摻氨萘復(fù)合減水劑的情況下，復(fù)摻粉煤灰與復(fù)摻礦渣的含石灰石粉的膠凝體系表現(xiàn)出的適應(yīng)性都較好。

3 結(jié)論

（1）萘系高效減水劑的穩(wěn)定性和保持流動度性較好，氨萘復(fù)合減水劑的效果和萘系高效減水劑接近。聚羧酸系高效減水劑摻量小且流動度大，但泌水現(xiàn)象嚴(yán)重，不易控制。

（2）復(fù)摻礦物摻合料時，萘系和氨萘復(fù)合高效減水劑與粉煤灰和礦渣的復(fù)摻適應(yīng)性都較好。聚羧酸系高效減水劑適應(yīng)性最好的為復(fù)摻粉煤灰，復(fù)摻礦渣有泌水現(xiàn)象。四種高效減水劑對于復(fù)摻硅灰的膠凝體系的適應(yīng)性表現(xiàn)都不好。

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