馬 挺; 張利萍; 李玉花

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

0 前言

混凝土的高性能化是近十幾年來(lái)才提出的。一般說(shuō)來(lái),高性能是指混凝土高強(qiáng)、高耐久性、高工作性,一些美國(guó)學(xué)者更強(qiáng)調(diào)耐久性和尺寸穩(wěn)定性,而日本一些學(xué)者偏重于高工作性。我國(guó)學(xué)者認(rèn)為高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土,它以耐久性作為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，針對(duì)不同的用途要求高性能混凝土對(duì)下列性能有重點(diǎn)地予以保證:耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。而發(fā)展和研究新的高性能混凝土外加劑是實(shí)現(xiàn)高性能混凝土的重要手段之一。

我國(guó)現(xiàn)有的混凝土高性能外加劑,普遍存在減水組分摻量大,坍落度損失大,外加劑與水泥的適用性差，價(jià)格較貴等不足。本文針對(duì)高性能混凝土發(fā)展的要求,在國(guó)內(nèi)外加劑研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)試驗(yàn)，進(jìn)行科學(xué)的研究、合理的工藝設(shè)計(jì),把外加劑減水機(jī)理、引氣機(jī)理、防水機(jī)理結(jié)合起來(lái)，優(yōu)選出一種價(jià)格低廉、性能優(yōu)良、適用性強(qiáng)的混凝土高性能外加劑。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

水泥:孟電水泥廠散裝P·O42.5普通硅酸鹽水泥，技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

脂肪族高效減水劑:實(shí)驗(yàn)室合成的改性脂肪族磺酸鹽高效減水劑，摻量1.0%～1.4%，減水率18%以上。

磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉:市場(chǎng)銷售化學(xué)試劑。

1.2 高性能外加劑的比例選定

1.2.1 試驗(yàn)所用的混凝土的基本配合比及性能

試驗(yàn)所用的混凝土基本配合比及性能見(jiàn)表2。

表1 水泥的技術(shù)指標(biāo)

表2 試驗(yàn)所用的混凝土基本配合比及性能

1.2.2 高性能外加劑的比例確定

以表2配合比為基礎(chǔ)，為安排較少的試驗(yàn)次數(shù)，減少試驗(yàn)工作量，縮短試驗(yàn)周期，對(duì)所選的三種材料分別按四種摻量進(jìn)行“三因素、四水平”正交試驗(yàn)，選用正交表L9（34）方案，選擇合適的正交表，分別選定把具體的因素水平見(jiàn)表3。

試驗(yàn)時(shí),按表2的配合比,初始坍落度均保持在220mm。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

綜合考慮各因素水平的影響及產(chǎn)品成本，選用脂肪族高效減水劑摻量為1.4%、三聚磷酸鈉摻量為0.05%、十二烷基苯磺酸鈉摻量為0.006%的配合比為混凝土高性能外加劑的優(yōu)選組成配比。

表3 選擇的材料的試驗(yàn)水平

1.3 混凝土高性能外加劑的性能研究

按 GB 8076-1997《混凝土外加劑》、JC 473-2001《混凝土泵送劑》和JC 474-1999《混凝土防水劑》規(guī)定的方法對(duì)所選材料組成的混凝土高性能外加劑進(jìn)行測(cè)定,摻量為膠凝材料用量的1.456%，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。

從表5可知,所配制的混凝土高性能外加劑的各項(xiàng)性能指標(biāo)不僅滿足強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 8076－1997《混凝土外加劑》中緩凝高效減水劑一等品的技術(shù)要求，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了JC 473－2001《混凝土泵送劑》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一等品的技術(shù)要求，同時(shí)其防水性能達(dá)到了JC 474－1999《混凝土防水劑》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一等品的技術(shù)要求。

表4 試配方案與結(jié)果

表5 高性能外加劑的各項(xiàng)技術(shù)性能

1.4 混凝土高性能外加劑與水泥的適應(yīng)性

依據(jù)GB 50119－2003《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》附錄A的試驗(yàn)方法，采用河南省有代表性的干法、濕法工藝生產(chǎn)的孟電水泥廠、金龍水泥廠及用磷石膏作水泥緩凝劑的七里崗水泥廠生產(chǎn)的普通32.5級(jí)水泥作外加劑適應(yīng)性試驗(yàn)，觀察高性能外加劑對(duì)各種水泥的適應(yīng)性。結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可以看出，在高性能外加劑摻量最小為1.0%時(shí)，三種水泥的5 min凈漿流動(dòng)度都在190mm以上，且60 min后流動(dòng)度依然都在155mm以上。而摻量在1.6%時(shí)，三種水泥的5 min凈漿流動(dòng)度都能達(dá)到290mm以上，60 min后流動(dòng)度依然能達(dá)到275mm以上。由此可見(jiàn)，混凝土高性能外加劑與不同水泥均有良好的適用性。

2 結(jié)論

1）正交試驗(yàn)選定脂肪族高效減水劑的摻量為1.4%、三聚磷酸鈉摻量為0.05%、十二烷基苯磺酸鈉摻量為0.006%的配比為混凝土高性能外加劑的優(yōu)選組成。

2）所配制的混凝土高性能外加劑性能不僅滿足緩凝高效減水劑的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一等品的技術(shù)要求,而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了混凝土泵送劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一等品的技術(shù)要求,同時(shí)防水性能達(dá)到了混凝土防水劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一等品的技術(shù)要求。

3）高性能外加劑對(duì)水泥具有很好的適應(yīng)性。

表6 不同高性能外加劑摻量對(duì)不同水泥在不同時(shí)間的流動(dòng)度