黃紅俊,于世超
(四川華西綠舍建材有限公司,成都 610051)
近年來(lái),新型外加劑被混凝土企業(yè)廣泛應(yīng)用,尤其是水泥增效劑。水泥增效劑可以使團(tuán)聚的水泥分子受排斥力作用而分散,使得漿體水化反應(yīng)均勻,填充骨料間隙充分。能夠在滿足混凝土強(qiáng)度要求下,減少水泥單方用量,降低生產(chǎn)成本。此外,混凝土技術(shù)人員將固體廢棄物(粉煤灰、礦渣粉、石粉等)變廢為寶,能夠替代部分水泥,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。然而,隨著傳統(tǒng)摻合料被混凝土企業(yè)大量利用、消化,粉煤灰、礦渣粉的單價(jià)居高不下,不利于混凝土企業(yè)的發(fā)展,尋找合適的替代材料是一項(xiàng)迫切的任務(wù)。
可持續(xù)發(fā)展是我國(guó)一項(xiàng)長(zhǎng)期的基本國(guó)策,長(zhǎng)久以來(lái)混凝土行業(yè)節(jié)能減排任務(wù)艱巨。混凝土技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)研發(fā)新產(chǎn)品、新技術(shù),降低水泥單位用量進(jìn)而降低生產(chǎn)成本,為國(guó)家創(chuàng)造、節(jié)約更多價(jià)值,為節(jié)能減排做出企業(yè)應(yīng)盡的貢獻(xiàn),使商品混凝土配合比達(dá)到“降水泥、利廢物、高利潤(rùn)”的終極目標(biāo)。經(jīng)過(guò)前期探索,本文將水泥增效劑(基業(yè)長(zhǎng)青)、新型摻合料(石灰石粉)加入混凝土配合比之中,得到了工作性能出色、成本優(yōu)勢(shì)明顯的混凝土配合比。
(1)水泥:試驗(yàn)用峨勝 P·O42.5R 水泥。具體技術(shù)指標(biāo)及化學(xué)成分見表1。
表1 水泥的基本物理性能
(2)碎石:試驗(yàn)用碎石為雙流卵碎石。具體性能指標(biāo)見表2。
表2 碎石的基本物理性能
(3)砂:試驗(yàn)用砂為雙流人工砂,細(xì)度模數(shù)2.7,具體技術(shù)指標(biāo)見表3。
表3 砂的基本物理性能
(4)粉煤灰:試驗(yàn)用成都博磊Ⅰ級(jí)粉煤灰,具體技術(shù)指標(biāo)及化學(xué)成分見表4。
表4 粉煤灰基本物理性能
(5)礦粉:試驗(yàn)用雙實(shí) S75 礦粉。具體物理性能指標(biāo)見表5。
表5 S75 礦粉的基本物理性能
(6)泵送劑:本試驗(yàn)采用柯帥聚羧酸減水劑配制的泵送劑,減水率約為 27%。具體物理性能指標(biāo)見表6。
表6 泵送劑的基本物理性能
(7)石灰石粉:試驗(yàn)用石灰石粉為四川峨勝水泥廠提供。具體性能指標(biāo)見表7。
表7 石灰石粉的基本物理性能
(8)增效劑:試驗(yàn)采用廣東基業(yè)長(zhǎng)青節(jié)能環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司提供的基業(yè)長(zhǎng)青增效劑。根據(jù)砂石含泥量、級(jí)配情況還有所用泵送劑的種類不同,基業(yè)長(zhǎng)青生產(chǎn)的增效劑有兩種,記為增效劑Ⅰ和增效劑Ⅱ。這兩種增效劑價(jià)格相同,具體性能指標(biāo)見表8。對(duì)比試驗(yàn)使用市售的增效劑 A、增效劑 B 和增效劑 C。
表8 基業(yè)長(zhǎng)青的基本物理性能
1.2.1 增效劑試驗(yàn)
試驗(yàn)對(duì)增效劑 A、基業(yè)長(zhǎng)青增效劑Ⅰ和Ⅱ、增效劑B、增效劑 C 五種增效劑進(jìn)行混凝土驗(yàn)證。試驗(yàn)以 C30混凝土 28 天抗壓強(qiáng)度為衡量標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)必須滿足混凝土拌合物的工作性能,進(jìn)而尋找成本最低的混凝土配合比,最終確定最佳增效劑的種類及摻量。
增效劑基業(yè)長(zhǎng)青推薦摻量為 0.6%~0.8%,本試驗(yàn)確定基業(yè)長(zhǎng)青的摻量為 0.7%,同時(shí)增加兩組摻量為0.5%、0.9% 的驗(yàn)證組進(jìn)行試驗(yàn);增效劑 A 的摻量分別為 0.4%、0.6%、0.8% 進(jìn)行試驗(yàn);同理增效劑 B、增效劑 C 的摻量為供應(yīng)商推薦摻量進(jìn)行試驗(yàn)。
本試驗(yàn)用配合比的膠凝材料為 360kg/m3(水泥280kg/m3,粉煤灰為 47kg/m3,礦粉為 33kg/m3),除增效劑種類和摻量不同外其余原材料相同。為滿足施工性能,配合比的用水量一致,根據(jù)試驗(yàn)混凝土的和易性性能情況,選擇適合泵送施工的試驗(yàn)組。具體的配合比見表9。
表9 增效劑驗(yàn)證用 C30 混凝土配合比 kg/m3
1.2.2 石灰石粉驗(yàn)證試驗(yàn)
石灰石粉作為新型摻合料與增效劑進(jìn)行試配驗(yàn)證,降低配合比成本。固定水膠比和增效劑基業(yè)長(zhǎng)青摻量為0.5%、增效劑 A 摻量為 0.6%,改變膠凝材料組成,進(jìn)行試驗(yàn),具體配合比數(shù)據(jù)見表10。
表10 石灰石粉驗(yàn)證用 C30 混凝土配合比 kg/m3
增效劑對(duì)比驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果見表11。
由表11 可以看出:摻加增效劑 C 的混凝土強(qiáng)度差,28d 強(qiáng)度甚至達(dá)不到 C30 混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度;摻加增效劑 B 的混凝土強(qiáng)度與摻加基業(yè)長(zhǎng)青混凝土的強(qiáng)度相差不大,但是成本過(guò)高;基業(yè)長(zhǎng)青Ⅰ與Ⅱ相比強(qiáng)度較低。
第 13 組與第 1 組對(duì)比發(fā)現(xiàn):13 組雖然成本較 1 組高出 1.5 元,但是強(qiáng)度增加 12.8MPa;第 13 組與第 3組對(duì)比發(fā)現(xiàn),強(qiáng)度增加 4.6MPa,成本卻降低 2.4 元。因此在目標(biāo)強(qiáng)度的控制下,基業(yè)長(zhǎng)青Ⅱ比增效劑 A 更具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
綜上,基業(yè)長(zhǎng)青Ⅱ比增效劑 C、增效劑 B 經(jīng)濟(jì)效果更加明顯,與增效劑 A 相比也有較好的性能指標(biāo)。
石灰石粉作為新型摻合料制備混凝土,其性能結(jié)果及成本對(duì)比見表12。
由表12 數(shù)據(jù)可以得出:第 2 組用石灰石粉等比例替代第 1 組的礦粉,3d、28d 強(qiáng)度分別增長(zhǎng) 1.5MPa、4.9MPa,成本降低 3.93 元。這是因?yàn)槭沂鄣谋缺砻娣e為 800m2/kg,而水泥的比表面積為 380m2/kg,石灰石粉與水泥漿體充分接觸可以更充分地填充粗細(xì)骨料之間的空隙,改善混凝土的密實(shí)程度,從而提高混凝土力學(xué)性能。
第 3 組、第 4 組降低水泥基準(zhǔn)為 320kg/m3,第 4 組用石灰石粉等比例替代第 3 組的礦粉,由于降低了水泥用量,本組試驗(yàn)加入基業(yè)長(zhǎng)青增效劑,3d 強(qiáng)度增長(zhǎng)3.5MPa,28d 強(qiáng)度相差不大,但是第 4 組的成本相較第1 組成本降低 14.29 元,而兩組的 28d 強(qiáng)度相差不大。
C30 混凝土的 28d 強(qiáng)度大約為 35.0MPa 左右,為了進(jìn)一步降低成本,減少不必要的混凝土強(qiáng)度浪費(fèi)情況發(fā)生,試驗(yàn)將石灰石粉的摻量加大,同時(shí)降低水泥用量。由表12 的數(shù)據(jù)得出:第 6 組的強(qiáng)度較好,成本更低。
對(duì) C30 混凝土來(lái)說(shuō),石灰石粉驗(yàn)證試驗(yàn)所得混凝土的 28d 強(qiáng)度較高約為 44MPa,還有進(jìn)一步降低材料用量、降低成本的可能。將 28d 強(qiáng)度控制在 35.0MPa 左右,混凝土的成本還會(huì)進(jìn)一步降低,以這兩種材料為設(shè)計(jì)核心,在滿足混凝土工作性能、設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求下,最大程度降低混凝土成本。
優(yōu)化后的混凝土配合比及成本見表13。
表11 不同種類增效劑 C30混凝土基本物理性能及成本指標(biāo)
表12 混凝土基本物理性能及成本指標(biāo)
表13 優(yōu)化 C30 混凝土配合比及成本
經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究,選擇中渝國(guó)際項(xiàng)目完成實(shí)際生產(chǎn)。生產(chǎn)過(guò)程中坍落度穩(wěn)定,泵送效果良好,混凝土表面成型良好,后期實(shí)體回彈滿足設(shè)計(jì)要求。詳情如圖1 所示。
圖1 新配合比實(shí)際生產(chǎn)圖
(1)通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)基業(yè)長(zhǎng)青Ⅱ摻量在 0.5% 的時(shí)候,混凝土施工性能及強(qiáng)度最佳,比目前通用的增效劑 A 成本降低 0.5 元/m3。
(2)石灰石粉在混凝土中可以取代礦粉。
(3)摻入新型礦物摻合料以及增效劑可以降低配合比成本約 10元/m3。