減膠劑對混凝土性能的影響以及經(jīng)濟(jì)效益分析

梁建軍

（山西鋼建鼎元混凝土制品有限公司，山西 太原 030041）

1 研究背景

2017 年 9月，環(huán)保部發(fā)布《京津冀及周邊地區(qū)2017～2018 年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅(jiān)行動方案》，要求 2017 年 10月至 2018 年 3月，水泥（含特種水泥，不含粉磨站）、采暖季全部實(shí)施停產(chǎn)，水泥粉磨站在重污染天氣預(yù)警期間應(yīng)實(shí)施停產(chǎn)。受此影響，水泥廠的庫存量逐漸減少，價(jià)格一直在上漲。如何利用有限的水泥生產(chǎn)更多的混凝土？研究與應(yīng)用混凝土減膠劑迫在眉睫。

2 混凝土減膠劑原理

混凝土減膠劑也稱混凝土增效劑，是指在水膠比基本不變，混凝土的坍落度和 28d 抗壓強(qiáng)度不降低的情況下，能夠有效減少膠凝材料用量的化學(xué)外加劑?；炷翜p膠劑是一種區(qū)別于混凝土減水劑的新型混凝土外加劑，其形態(tài)多為無色、淺黃或淺褐色半透明液體，且一般無氯、無堿，其主要特點(diǎn)是在保證相同的混凝土強(qiáng)度等級下，能減少 5%～10% 的水泥用量，并且保證混凝土的力學(xué)強(qiáng)度不降低，同時(shí)混凝土的工作性和體積穩(wěn)定性都有不同程度的改善。具有售價(jià)合適、摻量低、與其他外加劑相容性較好等特點(diǎn)，因而性價(jià)比優(yōu)勢顯著。

3 試驗(yàn)方案

3.1 材料

水泥：山西雙良鼎新水泥廠生產(chǎn)的 P·O42.5 水泥，見表 1。

表1 水泥物理性質(zhì)

粉煤灰：太鋼粉煤灰綜合利用公司生產(chǎn)的Ⅱ級干細(xì)灰，見表 2。

表2 粉煤灰物理性質(zhì)

（3）礦粉：太鋼生產(chǎn)的 S95 級礦粉，比表面積為444m2/kg，28d 活性指數(shù)為 103%。

（4）粗骨料：太原鎮(zhèn)城石料廠生產(chǎn)的5～25mm連續(xù)級配的碎石。

（5）細(xì)骨料：山西忻州百順?biāo)瓷皬S生產(chǎn)的中粗砂，細(xì)度模數(shù)為 2.9，含泥量為 2.8%。

（6）水：生活飲用水。

（7）混凝土減膠劑：太原三駿建材有限公司生產(chǎn)的 GHM 減膠劑性能指標(biāo)見表 3。

表3 GHM 減膠劑性能

3.2 配比設(shè)計(jì)

為了更具體的了解減膠劑的性能和使用方法，本試驗(yàn)以混凝土企業(yè)常用的混凝土強(qiáng)度等級 C30、C35 為基準(zhǔn)配合比，有針對性地選擇了高強(qiáng)度等級的 C50、C60 混凝土配合比進(jìn)行對比試驗(yàn)，在對比配合比中摻入0.6% 的混凝土減膠劑，同時(shí)以減掉基準(zhǔn)配合比的水泥用量的 10% 作為水泥用量，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整砂率，對比混凝土的坍落度、擴(kuò)展度、擴(kuò)展度、強(qiáng)度等性能指標(biāo)。具體混凝土配合比見表 4。

表4 對比混凝土配合比

3.3 試驗(yàn)過程

按照表 4 所設(shè)計(jì)的配合比進(jìn)行試配，試驗(yàn)過程中取拌合物試樣 20L 各種原材料按比例稱好后，依次倒入 60L 的攪拌機(jī)中，攪拌 120s 后卸料，依據(jù) GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測量拌合物的坍落度和擴(kuò)展度，具體數(shù)值見表 5；依據(jù) GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》將混凝土拌合物用 100mm×100mm×100mm的立方體試模成型， 在(20±5)℃的環(huán)境中放置 1～2晝夜后編號拆模，拆模后立即放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室（溫度(20±2)℃，濕度大于95%）進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，到 3d、7d、14d、28d 齡期進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，抗壓強(qiáng)度值見表 5。

表5 混凝土抗壓強(qiáng)度值及工作性能

3.4 試驗(yàn)結(jié)果

（1）在保持混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，減少了 10% 的水泥用量，結(jié)果測試得出混凝土坍落度較基準(zhǔn)組增大，擴(kuò)展度與基準(zhǔn)組一致。

（2）摻加混凝土減膠劑改善了混凝土工作性能，使得混凝土拌合物更加均勻，流動性提高。

（3）摻加混凝土減膠劑后，水膠比比基準(zhǔn)混凝土水膠比高 0.2～0.3，但混凝土強(qiáng)度均沒有明顯變化，甚至部分摻入減膠劑的混凝土強(qiáng)度高于基準(zhǔn)混凝土。

3.5 對耐久性的影響

在不改變混凝土工作性和強(qiáng)度的前提下，摻加混凝土減膠劑后，可以減少水泥用量，可以間接地改善因早期高強(qiáng)水泥引起的結(jié)構(gòu)開裂；可以減少混凝土總堿量，減緩混凝土的堿集料反應(yīng)引起的混凝土結(jié)構(gòu)后期開裂，有助于提高混凝土的抗?jié)B性能和耐久性。

4 經(jīng)濟(jì)分析

以表 4 列出的配合比計(jì)算，以目前太原市 P·O42.5水泥 370 元/噸、粉煤灰 53 元/噸，礦粉 170 元/噸，水洗砂 74 元/噸、碎石 58 元/噸、GHM 減膠劑 2400 元/噸計(jì)，每立方混凝土的材料成本平均可節(jié)約 3～5 元，以年產(chǎn) 50 萬方混凝土公司來計(jì)算，每年可節(jié)約 150～250萬元。通過表 4 可以計(jì)算出，摻有混凝土減膠劑的單方混凝土的材料成本均低于基準(zhǔn)樣，隨著強(qiáng)度等級的提高，水泥的置換比例不同，差價(jià)也逐漸增加。尤其在水泥價(jià)格高的時(shí)期，更加能夠體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)效益。因此，混凝土減膠劑不但能夠改善混凝土的工作性能，而且可以給企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)。同時(shí)，因其可有效降低水泥用量，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境。

5 總結(jié)

（1）混凝土減膠劑對材料的適應(yīng)性好，對各種水泥、機(jī)制砂、聚羧酸外加劑、萘系外加劑等均有良好的適應(yīng)性。

（2）混凝土減膠劑能夠改善混凝土拌合物的和易性，增強(qiáng)其保坍能力和可泵性，減少泌水。

（3）混凝土減膠劑在摻有防凍劑的混凝土中坍落度及坍損能夠滿足泵送的要求，混凝土在冬季施工中能夠滿足要求，強(qiáng)度增長較好，混凝土在氣溫回升后仍有著很好的強(qiáng)度增長趨勢。

（4）減膠劑在使用時(shí)，摻量以 0.6% 為宜，原材料的變動對減膠劑的適宜摻量影響很小；在調(diào)整混凝土配合比時(shí)，需要嚴(yán)格觀察混凝土拌合物的和易性和工作性能，要在滿足混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

[1] 郭現(xiàn)釗．混凝土減膠劑的性能研究[D]．石家莊：石家莊鐵道大學(xué)，2015．

[2] 孫振平，楊海靜，楊旭，等．混凝土減膠劑與不同減水劑的適應(yīng)性研究[J]．商品混凝土，2014, (11): 47-48.

[3] 韓永軍，凌金，張津踐，等．混凝土增效劑的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J]．商品混凝土，2015, (12): 32-35．

[4] 胡偉偉，陳尚偉，徐立斌，等．增效劑對礦物摻合料的激發(fā)及對山砂混凝土強(qiáng)度的影響[J]．新材料新裝飾，2013, (6): 184-185．

[5] 劉斌．一種混凝土增效劑[P]．中國：CN103922632A，2014-07-16．

[6] 王強(qiáng)．一種混凝土增效劑及其制備方法[P]．中國：CN102491676A，2012-06-13．

[7] 閻培渝，李玉琳．混凝土增效劑的作用機(jī)理與效果探討[J]．混凝土世界，2014, (9): 40-41．

[8] 潘亞波，楊陽．CTF 混凝土增效劑對水泥及混凝土性能影響研究[J]．商品混凝土，2013, (9): 56-58．

[9] 趙家聲．CTF 混凝土增效劑的應(yīng)用研究[J]．商品混凝土，2013, (7): 48-50．