粉煤灰對(duì)聚羧酸系減水劑與水泥相容性影響的試驗(yàn)研究

冉彥立

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北保定071000）

1 引言

質(zhì)量良好的粉煤灰內(nèi)部富含球形玻璃微珠顆粒，拌制自密實(shí)混凝土等高性能混凝土?xí)r，可摻入適量的粉煤灰，利用其中的球形顆粒起到潤滑作用或分散水泥顆粒的絮凝結(jié)構(gòu)，釋放多余的自由水進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減水效應(yīng)，從而降低減水劑的用量[1]。但當(dāng)粉煤灰過細(xì)或摻量過多時(shí)，反而會(huì)使得漿體變得黏稠，增加減水劑用量[2-3]。這一問題一直是工程界的關(guān)注熱點(diǎn)，本文在不同粉煤灰摻量條件下，通過試驗(yàn)研究其對(duì)高效減水劑與水泥相容性所產(chǎn)生的影響，從而確定拌制自密實(shí)混凝土?xí)r的最佳粉煤灰摻量值。

2 試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)材料

水泥為邯鄲太行山普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)為P.O42.5；粉煤灰為Ⅱ級(jí)灰；水為自來水；砂為普通河砂，細(xì)度模數(shù)為2.74；減水劑為PC3型聚羧酸系減水劑。

2.2 試驗(yàn)方法及儀器設(shè)備

試驗(yàn)方法：按照GB50119-2013《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱“規(guī)范”）中的相關(guān)要求和步驟實(shí)現(xiàn)快速相容試驗(yàn)。

試驗(yàn)儀器設(shè)備：JJ—5砂漿攪拌機(jī)；砂漿擴(kuò)展度筒；鋼尺；高精度電子秤，感量0.001g；取水量筒一套。

2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按照自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)規(guī)程中粉煤灰摻量不小于20%的要求，本次試驗(yàn)?zāi)z凝材料中的粉煤灰分別按照20%、40%、60%的摻量加入，通過調(diào)整減水劑的加入量，改變砂漿的和易性，并分別測量砂漿在0min、10min、30min、60min時(shí)刻的流動(dòng)度。膠砂比為1:1.4，水膠比為0.41。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 不同粉煤灰摻量減水劑與水泥的相容性

通過0、10、30、60min等四個(gè)時(shí)刻測量的砂漿擴(kuò)展度繪制砂漿擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失曲線，如圖1～圖3所示，分別表示粉煤灰摻量20%、40%、60%時(shí)，PC3減水劑與水泥的相容性。分析可知，隨著減水劑摻量的增多，砂漿的初始擴(kuò)展度逐漸增大，且末時(shí)（60min時(shí)）擴(kuò)展度也變大，說明PC3減水劑能有效增加砂漿的流動(dòng)性。比較不同減水劑摻量情況下的砂漿初始擴(kuò)展度和末時(shí)擴(kuò)展度的值的大小可知，砂漿的末時(shí)擴(kuò)展度接近初始擴(kuò)展度，說明PC3減水劑能夠有效延緩砂漿的凝結(jié)時(shí)間，改善并保持砂漿的流動(dòng)性。

對(duì)圖1、圖2、圖3進(jìn)行橫向比較，即對(duì)不同粉煤灰摻量下的砂漿擴(kuò)展度進(jìn)行比較。由圖1可知，20%粉煤灰摻量下，減水劑摻量為0.16%～0.20%，且在0.18%摻量時(shí)，擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失曲線最為理想，說明此時(shí)到達(dá)減水劑摻量飽和點(diǎn)；由圖2可知，減水劑摻量為0.18%～0.22%，在0.21%摻量時(shí)，經(jīng)時(shí)損失曲線較為理想；由圖3可知，減水劑摻量為0.18%～0.22%，在0.21%～0.22%摻量時(shí)，經(jīng)時(shí)損失曲線較為理想，整體情況較差。對(duì)比分析可知，隨著粉煤灰摻量的增大，砂漿擴(kuò)展度的經(jīng)時(shí)損失率逐漸變大，砂漿要想達(dá)到良好的流動(dòng)性和緩凝性所需的減水劑摻量逐漸變大，且在粉煤灰摻量達(dá)到60%時(shí)，PC3減水劑改善砂漿和易性、保持砂漿流動(dòng)性的效果逐漸變?nèi)酢?/p>

圖1 20%粉煤灰摻量砂漿擴(kuò)展度

圖2 40%粉煤灰摻量砂漿擴(kuò)展度

圖3 60%粉煤灰摻量砂漿擴(kuò)展度

圖4 砂漿擴(kuò)展度殘余率圖

3.2 砂漿擴(kuò)展度殘存率

三種粉煤灰摻量下，對(duì)減水劑摻量分別為0.18%、0.19%、0.20%時(shí)的砂漿擴(kuò)展度殘存率進(jìn)行分析比較，具體情況如圖4，粉煤灰摻量為20%時(shí)，3種減水劑摻量的砂漿擴(kuò)展度殘存率均在100%附近，說明此時(shí)砂漿和易性良好；粉煤灰摻量為40%時(shí)，砂漿擴(kuò)展度殘存率隨著減水劑摻量的增大而增大，最優(yōu)值為95%，說明此時(shí)減水劑摻量尚未達(dá)到飽和點(diǎn)，但砂漿已具有較好的和易性；粉煤灰摻量為60%時(shí)，砂漿擴(kuò)展度殘存率隨著減水劑摻量的增大而小幅度增加，最優(yōu)值為53%，說明此時(shí)減水劑摻量遠(yuǎn)未達(dá)到飽和點(diǎn)，不能有效保持砂漿的流動(dòng)性。

對(duì)比分析可知，減水劑摻量不變的情況下，隨著粉煤灰摻量的增大，砂漿的擴(kuò)展度殘存率降低，要想達(dá)到減水劑保持砂漿流動(dòng)性的功效，需增大減水劑摻量。

4 結(jié)論

①PC3型聚羧酸系減水劑能夠與邯鄲太行山普通硅酸鹽水泥良好相容，能夠有效保持砂漿流動(dòng)性，明顯改善砂漿和易性，且減水劑摻量達(dá)到飽和點(diǎn)時(shí)，用量較小。

②減水劑摻量不變，粉煤灰摻量增大時(shí)，會(huì)降低砂漿的流動(dòng)性，減弱減水劑的緩凝性，通過增大減水劑的摻量可改善砂漿和易性。

③外加劑摻量相差不大的情況下，40%粉煤灰摻量的砂漿表現(xiàn)出良好的流動(dòng)性保持能力，且和易性良好，實(shí)際工程應(yīng)用中，配制自密實(shí)混凝土?xí)r，從降低造價(jià)、保證質(zhì)量角度考慮，建議采用不超過40%的粉煤灰摻量。