張旭賢 牛新平 王 成 任彤彤

(塔里木大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，新疆阿拉爾843300)

目前我國市場上高效減水劑的主流品種有萘系、脂肪族系、三聚氰胺系、聚羧酸系等[1]。研究表明，混凝土摻加萘系減水劑、脂肪族系減水劑、三聚氰胺系減水劑后的保坍性不佳;聚羧酸系減水劑的保坍性能優(yōu)異、與水泥適應(yīng)性好，但由于其因價格昂貴，使得應(yīng)用范圍受到一定的限制[2，3]。高效減水劑對水泥有強烈分散作用，能大大提高水泥拌和物的流動性和混凝土坍落度，同時大幅度降低用水量，顯著改善新拌混凝土的工作性能和混凝土各齡期強度[4]。在摻加不同高效減水劑的混凝土中，復(fù)合兩種緩凝劑，能夠降低復(fù)合外加劑成本，提高混凝土強度[5]。本文通過對高效減水劑與粉煤灰的復(fù)合使用，探索高效減水劑與粉煤灰對混凝土和易性和強度的影響，尋求高效減水劑與粉煤灰復(fù)合使用與水泥的適應(yīng)性問題，達到降低成本的目的。

1 試驗材料

1.1 水泥

水泥為青松建化生產(chǎn)的42.5普通硅酸鹽水泥，其品質(zhì)檢驗結(jié)果滿足國家標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》(GB175－1999)的相關(guān)要求。

1.2 粉煤灰

粉煤灰為阿拉爾電廠的粉煤灰。其品質(zhì)指標見表1。檢驗結(jié)果表明，阿拉爾電廠的粉煤灰品質(zhì)滿足《用于水泥和混凝土中粉煤灰》(GB 1596－91)Ⅱ級粉煤灰的要求。

表1 粉煤灰品質(zhì)檢驗結(jié)果

1.3 骨料

本次試驗所用的骨料均是由西大橋沙場生產(chǎn)的，三種骨料的基本性能見表2。

表2 骨料的基本性能

1.4 拌和水:阿拉爾市普通居民飲用水

1.5 高效減水劑:為四川省宜賓市江海混凝土外加劑廠所生產(chǎn)的FDN－T型高效減水劑，其參數(shù)如下表3。

表3 高效減水劑指標

2 試驗方案

按照《水工混凝土實驗規(guī)程》(DL/T 5150－2001)規(guī)范進行試驗，抗壓強度試件尺寸為150 mm×150 mm×150 mm。對C30、C35的混凝土進行配合比設(shè)計，C30混凝土水灰比為0.51，C35混凝土水灰比為0.42，水泥均為425硅酸鹽水泥，粉煤灰摻量均為0、10%、20%、25%、30%、40%(不含外加劑時粉煤灰摻量為0、10%、20%、30%、40%)，外加劑摻量均為等質(zhì)量水泥重的0.6%、0.8%、1.0%，共42組配合比。拌合試樣檢測兩種強度下混凝土的坍落度，測量7天、14天、28天、56天混凝土抗壓強度。根據(jù)試拌混凝土的和易性、抗壓強度等試驗數(shù)據(jù)，分析高效減水劑和粉煤灰對混凝土性能的影響。

3 實驗結(jié)果與分析

3.1 粉煤灰對混凝性能的影響

3.1.1 粉煤灰對混凝土和易性的影響

對粉煤灰摻量為0、10%、20%、30%、40%的C35、C30兩組混凝土進行坍落度試驗。為使試驗結(jié)果具有可比性，保持每組混凝土配合比不變，只改變粉煤灰和水泥的用量，粉煤灰等量取代水泥的比例分別為0%、10%、20%、30%、40%的混凝土試塊試驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 C30、C35混凝土和易性隨粉煤灰摻量的變化圖

從圖1可看出，摻加粉煤灰對C30和C35混凝土工作性的改善十分明顯，各摻量粉煤灰混凝土的坍落度均大于基準混凝土。粉煤灰取代水泥量為10%～40%時，隨著粉煤灰取代水泥量的增加，混凝土拌合物的坍落度呈上升趨勢。摻入粉煤灰增大了漿－骨比，大量的漿體填充了骨料間的孔隙，包裹并潤滑了骨料顆粒，從而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性，有效地改善拌合物的和易性[6，7]。

3.1.2 粉煤灰對混凝土抗壓強度影響

試驗分C30、C35兩組，每組骨料配比不變，水泥用量隨著粉煤灰等量取代而改變。每組粉煤灰摻量依次為0、10%、20%、30%、40%，觀測7天、28天、56天抗壓強度如圖2和圖3所示。

由圖2、圖3可以看出，粉煤灰摻量為水泥量的10%～40%時，隨著粉煤灰摻量的增加，C35和C30混凝土的抗壓強度在7 d、28 d和56 d齡期都有從增大到減小的變化趨勢，其中在20%時強度達到最大，早期強度和長期強度都得到了提高，尤其是后期強度，表明粉煤對混凝土中后期強度有很大的貢獻[8]。對于實驗所用的水泥和粉煤灰，粉煤灰的最佳摻量為20%較為合適。兩者的區(qū)別是對于C30的混凝土來說，齡期從28 d增加到56 d的過程中其強度增幅沒有C35的強度增幅大，說明粉煤灰摻量對于提高較高強度的混凝土的強度更為有利。

圖2 C35混凝土抗壓強度隨粉煤灰摻量的變化圖

圖3 C30混凝土抗壓強度隨粉煤灰摻量的變化圖

3.2 高效減水劑和粉煤灰對混凝土和易性的影響

3.2.1 高效減水劑一定粉煤灰不同摻量對混凝土和易性的影響

試驗摻0.8%高效減水劑，試驗分C30、C35兩組，每組骨料配比不變，水泥用量隨著粉煤灰等重量取代而改變。每組粉煤灰摻量依次為0、10%、20%、30%、40%，測量其坍落度，試驗結(jié)果見圖4。由圖4可以看出，摻加0.8%的高效減水劑后，C35和C30混凝土的坍落度都隨著粉煤灰摻量的增加而增大，具有近似相同的增幅趨勢，但C35混凝土的坍落度要比C30的大一些。粉煤灰摻量為30%時，對于C30混凝土的坍落度有個突變，其原因估計是試操作有誤所致。

圖4 高效減水劑摻量相同粉煤灰不同摻量對混凝土和易性的影響

圖5 粉煤灰摻量相同高效減水劑不同摻量對凝土和易性的影響

3.2.2 粉煤灰一定高效減水劑不同摻量對混凝土和易性的影響

粉煤灰摻量為20%，高效減水劑摻量均為等質(zhì)量水泥重的0.6%、0.8%、1.0%，C30和C35混凝土的坍落度如圖5所示。由圖5可以看出，在粉煤灰摻量一定的情況下，C30和C35混凝土的坍落度都是隨著高效減水劑的摻量增加而增大，對C35混凝土的影響更大一些。

3.3 高效減水劑和粉煤灰對混凝土強度的影響

3.3.1 高效減水劑一定粉煤灰不同摻量對混凝土強度的影響

試驗分C30、C35兩組，每組骨料配比不變，水泥用量隨著粉煤灰等重量取代而改變。每組粉煤灰摻量依次為0、10%、20%、25%、30%、40%，高效減水劑摻量為0.8%，觀測7天、28天、56天抗壓強度如圖6和圖7所示。

圖6 高效減水劑摻量相同粉煤灰不同摻量對C30混凝土抗壓強度的影響

圖7 高效減水劑摻量相同粉煤不同摻量對C35混凝土抗壓強度的影響

由圖6和圖7可看出:在摻0.8%高效減水劑且其他條件不變的情況下，C30和C35混凝土7 d、28 d和56 d混凝土的強度都是隨著粉煤灰摻量的增加其強度先增大后變小的變化趨勢，當粉煤灰含量占水泥等重量25%時混凝土抗壓強度最大，這是與不摻加高效減水劑時20%混凝土強度達到最大的區(qū)別，說明增加高效減水劑時可以激發(fā)粉煤灰的水化作用。

3.3.2 粉煤灰一定高效減水劑不同摻量對混凝土強度的影響

試驗分C30、C35兩組，每組骨料配比不變，水泥用量隨著粉煤灰等重量取代而改變。粉煤灰摻量為25%，高效減水劑摻量為0.6%、0.8%和1.0%，觀測7天、14天、28天抗壓強度如圖8和圖9所示。

圖8 粉煤灰摻量相同高效減水劑不同摻量對C30混凝土抗壓強度的影響

圖9 粉煤灰摻量相同高效減水劑不同摻量對C35混凝土抗壓強度的影響

由圖8可以看出，粉煤灰摻量為25%，高效減水劑摻量在0.6%～1.0%時，C30混凝土7天和14天強度在0.8%時最小，7 d、14 d和28 d強度在高效減水劑含量為1.0%時抗壓強度最大，因此摻加高效減水劑的最佳含量在1.0%能更好的提高混凝土的強度。C35混凝土7天強度在高效減水劑摻量在0.6%～1.0%時逐漸減小，14 d和28 d強度在高效減水劑摻量在0.6%～1.0%時逐漸增大，在1.0%時達到最大，主要是由于高效減水劑的減水作用，使混凝土水灰比降低，降低了混凝土的孔隙率，改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土的強度不斷提高。

4 結(jié)論

通過試驗，表明摻加粉煤灰和高效減水劑都能明顯改善混凝土的工作性，各摻量粉煤灰混凝土的坍落度均大于基準混凝土，粉煤灰取代水泥量為10%～40%時，隨著粉煤灰取代水泥量的增加，混凝土拌合物的坍落度呈上升趨勢;混凝土中摻入高效水劑量在一定范圍(0～1%)內(nèi)時，混凝土坍落度隨著摻入量的增多而增大;當粉煤灰摻量為25%、高效減水劑為1.0%時混凝土強度最大。

[1] 呂智英，胡曉波.高效減水劑的改性研究綜述[J] .混凝土，2007(3):63－68.

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[3] 鄧少霞，何廷樹，周元.聚羧酸系與脂肪族系高效減水劑復(fù)合效應(yīng)試驗研究[J] .混凝土，2008(3):55－60.

[4] 張秀芝，楊永清，裴梅山.高效減水劑的應(yīng)用與發(fā)展[J] .濟南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004，18(2):139－144.

[5] 張新東，韓越.混凝土緩凝劑復(fù)合使用的輔助塑化效應(yīng)[J] .塔里木大學(xué)學(xué)報，2008，20(4):18－21.

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[8] 李金奎.高摻量粉煤灰混凝土強度特性試驗研究[J] .粉煤灰綜合利用，2006(4):10－11.