何廷樹(shù)，李　朋，徐一倫，錢　強(qiáng)，但　維

(1.西安建筑科技大學(xué)材料與礦資學(xué)院，西安　710055；2.陜西友邦新材料科技有限公司，咸陽(yáng)　712060)

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微量無(wú)機(jī)鹽與不同高效減水劑復(fù)合使用對(duì)混凝土性能的影響

何廷樹(shù)1，李朋1，徐一倫2，錢強(qiáng)2，但維2

(1.西安建筑科技大學(xué)材料與礦資學(xué)院，西安710055；2.陜西友邦新材料科技有限公司，咸陽(yáng)712060)

采用粉煤灰摻量為25%的C35混凝土，研究了各種微量無(wú)機(jī)鹽(摻量為膠凝材料用量的0.01%～0.05%)與聚羧酸減水劑型泵送劑(P型)及萘系減水劑型泵送劑(N型)復(fù)合使用對(duì)混凝土性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于不摻泵送劑的低坍落度塑性混凝土，添加微量無(wú)機(jī)鹽對(duì)其流動(dòng)性和強(qiáng)度基本上沒(méi)有影響；對(duì)摻泵送劑的大坍落度流動(dòng)性混凝土，添加微量無(wú)機(jī)鹽對(duì)其流動(dòng)性及經(jīng)時(shí)損失的影響因無(wú)機(jī)鹽和減水劑的種類不同而不同，總的來(lái)說(shuō)影響較小，但對(duì)強(qiáng)度影響的差異性很大：對(duì)兩類泵送劑配制的混凝土，添加微量氯化鈣、硝酸鈉均無(wú)增強(qiáng)作用，添加微量碳酸鈉、碳酸氫鈉均稍有增強(qiáng)作用；添加微量硅酸鈉、硫酸鈉對(duì)P型泵送劑配制的混凝土具有明顯的增強(qiáng)作用，但對(duì)N型泵送劑配制的混凝土無(wú)增強(qiáng)作用。

無(wú)機(jī)鹽； 微量增強(qiáng)劑； 聚羧酸減水劑； 萘系減水劑； 混凝土

1　引　言

廣泛使用化學(xué)外加劑和礦物摻合料，是實(shí)現(xiàn)混凝土高性能化和降低綜合成本的重要的技術(shù)手段[1,2]。粉煤灰是最常用的混凝土礦物摻合料，激發(fā)其活性，增大其在混凝土中的摻量，不但有利于粉煤灰的資源化利用，減少其堆存對(duì)環(huán)境造成的不良影響，而且可以有效地減少混凝土中水泥的用量，降低混凝土的綜合成本[3,4]。

粉煤灰是典型的具有火山灰活性的摻合料，其替代部分水泥用于混凝土中，在水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣的作用下，具有明顯的二次水化作用。為了進(jìn)一步激發(fā)粉煤灰的活性，提高摻粉煤灰混凝土的強(qiáng)度，或者增大其在混凝土中的摻量[5,6]。許多人研究了無(wú)機(jī)鹽，或者無(wú)機(jī)鹽與高效減水劑復(fù)合使用對(duì)水泥-粉煤灰膠凝體系的活性激發(fā)效果[7,8]。已有的研究表明：摻入合適的無(wú)機(jī)鹽可以明顯激發(fā)粉煤灰活性，提高摻粉煤灰的水泥砂漿或混凝土的強(qiáng)度。但是，在已有的研究報(bào)道中，無(wú)機(jī)鹽的摻量相對(duì)較大，一般為膠凝材料用量的0.5%以上。目前，許多混凝土為了增加粉煤灰摻量，降低混凝土綜合成本，經(jīng)常與泵送劑搭配使用增強(qiáng)劑(亦稱增效劑)，即一種能夠激發(fā)粉煤灰活性，提高摻粉煤灰混凝土強(qiáng)度，或在強(qiáng)度不變的情況下能夠提高粉煤灰取代水泥摻量的外加劑。增強(qiáng)劑有兩種類型：有機(jī)物為主型，價(jià)格昂貴，但摻量較低，一般為膠凝材料的0.01%～0.05%；無(wú)機(jī)鹽為主型，價(jià)格便宜，但摻量高，一般為膠凝材料用量的0.5%～2.0%。

無(wú)機(jī)鹽型增強(qiáng)劑與泵送劑搭配使用時(shí)，存在三方面的問(wèn)題：由于無(wú)機(jī)鹽摻量大，無(wú)法加入泵送劑中配制增強(qiáng)型泵送劑，單獨(dú)使用很不方便；二是無(wú)機(jī)鹽摻量大，會(huì)影響泵送劑的性能，特別是會(huì)降低泵送劑的坍落度經(jīng)時(shí)保持性能；三是增強(qiáng)劑與不同種類高效減水劑配制的泵送劑搭配使用時(shí)，增強(qiáng)效果差異很大，用戶難把控，甚至?xí)斐苫炷翉?qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的事故。有鑒于此，本文提出微量無(wú)機(jī)鹽型增強(qiáng)劑的概念，即摻量在膠凝材料用量的0.01%～0.05%范圍內(nèi)的無(wú)機(jī)鹽增強(qiáng)劑，并系統(tǒng)研究了各種微量無(wú)機(jī)鹽與不同種類高效減水劑配制的泵送劑復(fù)合使用時(shí)，對(duì)摻粉煤灰混凝土流動(dòng)性和強(qiáng)度的影響。

2　試　驗(yàn)

2.1原材料

水泥：海螺水泥廠生產(chǎn)的P·O 42.5水泥；粉煤灰：渭南電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰；細(xì)骨料：渭河河砂，Ⅱ區(qū)，細(xì)度模數(shù)2.7；粗骨料：石灰?guī)r碎石，5～25 mm連續(xù)級(jí)配；減水劑：陜西友邦新材料科技有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高效減水劑(含固量40%的液體)，萘系高效減水劑(含固量40%的液體)，氨基磺酸鹽高效減水劑(固含量37%液體)；引氣劑：陜西友邦新材料科技有限公司生產(chǎn)的YB-550；緩凝劑：葡萄糖酸鈉，工業(yè)純；無(wú)機(jī)鹽：硅酸鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鈣、硝酸鈉，均為化學(xué)純。

2.2試驗(yàn)方法

2.2.1泵送劑的配制

分別使用聚羧酸減水劑和萘系+氨基磺酸鹽減水劑配制兩種泵送劑，聚羧酸減水劑型泵送劑(P型泵送劑)配方：聚羧酸減水劑(固含量40%液體)20.00%、葡萄糖酸鈉(粉劑)5.00%、YB-550引氣劑0.06%、自來(lái)水74.94%；萘系減水劑型泵送劑(N型泵送劑)配方：萘系減水劑(固含量40%液體)62.50%、氨基磺酸鹽減水劑(固含量37%液體)15.00%、葡萄糖酸鈉(粉劑)10.00%、YB-550引氣劑0.06%、自來(lái)水12.44%。

表1　混凝土配合比

注：H2和H3配合比中用水量為混凝土拌合用水量與泵送劑中的水量之和。

2.2.2微量無(wú)機(jī)鹽與不同種類高效減水劑的復(fù)合增強(qiáng)效應(yīng)試驗(yàn)

根據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》(GB/T50081-2002)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)C35摻粉煤灰混凝土(粉煤灰摻量25%，配合比見(jiàn)表1)，研究微量無(wú)機(jī)鹽對(duì)摻泵送劑混凝土坍落度及經(jīng)時(shí)損失的影響，并按照規(guī)范制作100 mm×100 mm×100 mm的混凝土試塊,成型試件在標(biāo)準(zhǔn)條件(溫度(20±3) ℃、濕度90%以上)下，養(yǎng)護(hù)3 d、7 d、28 d齡期。研究微量無(wú)機(jī)鹽對(duì)混凝土不同齡期強(qiáng)度的影響。

3　結(jié)果與討論

3.1微量無(wú)機(jī)鹽對(duì)不摻泵送劑的混凝土強(qiáng)度的影響

按表1中H1配合比，研究了添加微量無(wú)機(jī)鹽對(duì)未摻泵送劑的混凝土性能的影響。

未摻泵送劑也未摻微量無(wú)機(jī)鹽的混凝土坍落度為5 mm。添加微量無(wú)機(jī)鹽后對(duì)無(wú)泵送劑低坍落度塑性混凝土的流動(dòng)性無(wú)影響，對(duì)此種混凝土強(qiáng)度的影響如表2所示。

由表2數(shù)據(jù)可以看出：本研究所用各種無(wú)機(jī)鹽，由于摻量很小，對(duì)無(wú)泵送劑低坍落度塑性混凝土個(gè)齡期強(qiáng)度幾乎沒(méi)有影響。

表2　微量無(wú)機(jī)鹽對(duì)不摻泵送劑的混凝土強(qiáng)度的影響

3.2微量無(wú)機(jī)鹽與不同減水劑型泵送劑復(fù)合使用對(duì)混凝土流動(dòng)性的影響

按表1中H2和H3配合比，研究了微量無(wú)機(jī)鹽與不同減水劑型泵送劑復(fù)合使用對(duì)摻粉煤灰混凝土流動(dòng)性的影響，結(jié)果如表3所示。

表3　微量無(wú)機(jī)鹽與不同減水劑型泵送劑復(fù)合使用對(duì)混凝土流動(dòng)性的影響

續(xù)表

由表3數(shù)據(jù)可以看出：添加各種微量無(wú)機(jī)鹽對(duì)兩種減水劑型泵送劑配制的混凝土坍落度、擴(kuò)展度及其經(jīng)時(shí)損失有一定的影響，但由于無(wú)機(jī)鹽摻量極小，總的看來(lái)影響不大。

3.3微量無(wú)機(jī)鹽與不同減水劑型泵送劑復(fù)合使用對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

按表1中H2和H3配合比，研究了微量無(wú)機(jī)鹽與不同減水劑型泵送劑復(fù)合使用對(duì)摻粉煤灰混凝土強(qiáng)度的影響，結(jié)果如表4所示。

表4　微量無(wú)機(jī)鹽與不同減水劑型泵送劑復(fù)合使用對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

表4數(shù)據(jù)可以看出：微量氯化鈣、硝酸鈉對(duì)兩種減水劑型泵送劑配制的混凝土均無(wú)強(qiáng)度增效作用；添加微量碳酸鈉、碳酸氫鈉對(duì)兩種泵送劑配制混凝土均有一定增強(qiáng)作用，對(duì)P型泵送劑配制的混凝土的3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度分別可提高10.6%與4.6%、21.3%與22.2%和9.7%與11.4%，對(duì)N型泵送劑配制的混凝土的3 d、7 d和28 d抗壓強(qiáng)度分別可提高19.9%與18.8%、15.8%與18.0 %和11.3%與13.8%，總的看來(lái)對(duì)P型泵送劑的強(qiáng)度增效作用要小于對(duì)N型泵送劑的；添加微量硅酸鈉、硫酸鈉可明顯提高P型泵送劑配制的混凝土，其3 d、7 d和28 d抗壓強(qiáng)度分別可提高31.5%與32.6%、29.4%與26.6%和24.2%與20.9%，但對(duì)N型泵送劑配制的混凝土幾乎無(wú)任何增強(qiáng)作用。

本文試驗(yàn)研究表明：不同種類微量無(wú)機(jī)鹽與不同種類高效減水劑復(fù)合使用，對(duì)摻粉煤灰的混凝土強(qiáng)度的影響存在協(xié)同匹配問(wèn)題，若無(wú)機(jī)鹽與減水劑匹配性好，則協(xié)同增強(qiáng)作用非常明顯，如微量硅酸鈉和硫酸鈉對(duì)聚羧酸減水劑型泵送劑的強(qiáng)度增效作用就極為明顯，配合使用可取得顯著地經(jīng)濟(jì)效益，而微量碳酸鈉和碳酸氫鈉與萘系減水劑型泵送劑配合使用也具有良好的經(jīng)濟(jì)效果；總的來(lái)說(shuō)，相互匹配的合適微量無(wú)機(jī)鹽對(duì)萘系減水劑型泵送劑配制的粉煤灰混凝土強(qiáng)度增效作用，不如對(duì)聚羧酸減水劑型泵送劑的強(qiáng)度增效作用明顯。

4　結(jié)　論

(1)對(duì)于不摻泵送劑的粉煤灰混凝土，摻入微量無(wú)機(jī)鹽(相對(duì)膠凝材料用量的0.01%～0.05%)，對(duì)混凝土的強(qiáng)度沒(méi)有增強(qiáng)效果；

(2)添加微量無(wú)機(jī)鹽對(duì)P型和N型泵送劑配制的混凝土坍落度、擴(kuò)展度及其經(jīng)時(shí)損失雖有一定影響，但由于摻量極小，總的來(lái)說(shuō)影響不大；

(3)當(dāng)微量無(wú)機(jī)鹽與不同減水劑型泵送劑復(fù)合使用時(shí)，對(duì)粉煤灰混凝土強(qiáng)度的影響存在協(xié)同匹配問(wèn)題：微量硅酸鈉和硫酸鈉對(duì)聚羧酸減水劑型泵送劑配制的粉煤灰混凝土，具有明顯的強(qiáng)度增效作用，但對(duì)萘系減水劑型泵送劑配制的粉煤灰混凝土，沒(méi)有強(qiáng)度增效作用；碳酸鈉和碳酸氫鈉對(duì)兩類減水劑型泵送劑配制的粉煤灰混凝土，均有一定的強(qiáng)度增效作用但對(duì)N型泵送劑的強(qiáng)度增效作用要大些；

(4)總的說(shuō)來(lái)，各自匹配的合適微量無(wú)機(jī)鹽對(duì)萘系減水劑型泵送劑配制的粉煤灰混凝土強(qiáng)度增效作用，不如對(duì)聚羧酸減水劑型泵送劑的強(qiáng)度增效作用明顯。

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Effect of Compound Use of Micro Inorganic Salt and Different Efficient Water-reducing Agents on the Performance of Concrete

HETing-shu1,LIPeng1,XUYi-lun2,QIANQiang2,DANWei2

(1.College of Materials and Mineral Resources,Xi'an University of Architecture and Technology,Xi'an 710055,China；2.Shaanxi Youbang New Material Technology Co.,LTD,Xianyang 712060,China)

The influences of various kinds of micro inorganic salt (the amount of cementitious material added is 0.01% to 0.05%), the polycarboxylate superplasticizer type pumping agent (P type) and the naphthalene series water reducer type pumping agent (N type) on the performance of concrete is studied by using the C35 concrete with fly ash content at 25%.The test results show that: for the low slump plastic concrete that is not blent with pumping agent, adding micro inorganic salt does not actually affect the fluidity and strength; for the high slump flowing concrete that is blent with pumping agent, the impacts on the fluidity and the loss of time of adding micro inorganic salt are different due to different inorganic salt and reducing agent used, but overall, the effect is slight. However, the influences on the intensity are distinct: for two types of concrete formulated by pumping agent, the addition of micro calcium chloride and sodium nitrate does not enhance the intensity, while the addition of small amounts of sodium carbonate and sodium bicarbonate slightly enhances the intensity; and the addition of micro sodium silicate and sodium sulfate has obvious enhancing effect on the P type pumping agent for concrete, but no effect on the concrete that is prepared by the N type pumping agent.

inorganic salt;micro reinforcing agent;polycarboxylate superplasticizer;naphthalene series water reducer;concrete

何廷樹(shù)(1964-),男,博士,教授.主要從事建筑材料及外加劑方面的研究.

TU528

A

1001-1625(2016)03-0753-05