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        SD-ZX混凝土增效劑的制備及性能研究

        2018-12-20 06:58:40王玫林春彥
        商品混凝土 2018年12期
        關(guān)鍵詞:增效劑膠砂凈漿

        王玫,林春彥

        (北京盛大風(fēng)華科技有限公司,北京 101309)

        0 引言

        高性能混凝土是由水泥、礦物摻合料、細(xì)骨料、粗骨料、水和外加劑六種組分組成。隨著建筑功能的增加,其對(duì)混凝土的相關(guān)性能要求越來越高,如:高流態(tài)、高強(qiáng)度及高耐久性等[1]。隨著我國環(huán)保方面意識(shí)的提高,水泥行業(yè)限產(chǎn)及錯(cuò)峰生產(chǎn),致使我國水泥價(jià)格節(jié)節(jié)攀升,這對(duì)混凝土攪拌站造成較大的成本壓力。由于在混凝土中水泥占成本數(shù)較大,同時(shí)在混凝土水化過程中,有一部分水泥顆粒不能水化,只作為填料而浪費(fèi)[2]。截止目前為降低水泥用量,而保證混凝土強(qiáng)度的思路主要有兩個(gè):(1)通過化學(xué)激發(fā)劑將礦物摻合料的火山灰活性徹底激發(fā)[3,4];(2)作為輔助分散劑進(jìn)一步打開絮凝結(jié)構(gòu),使水泥進(jìn)一步水化[5,6]。學(xué)者發(fā)現(xiàn)激發(fā)礦物摻合料火山灰活性效果較好的有堿性激發(fā)劑[3]、三乙醇胺[7]、硫酸鹽[8,9]和氯鹽[8],但存在單摻效果不明顯、摻量相對(duì)較大等缺點(diǎn)。同時(shí)礦渣活性相對(duì)比粉煤灰活性高,并且對(duì)后期強(qiáng)度非常有利[10]。本文試圖融合兩種提高混凝土強(qiáng)度的思路,制備出既有激發(fā)效果又有輔助分散效果的混凝土增效劑,并探究其不同摻量對(duì)水泥標(biāo)稠需水量、凈漿擴(kuò)展度、膠砂減水率及不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土減膠激發(fā)效果等方面的影響。為混凝土減膠增效劑的開發(fā)應(yīng)用奠定一定的基礎(chǔ)。

        1 試驗(yàn)材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料及制備方法

        (1)P·O42.5 北水水泥:比表面積 420m2/kg,標(biāo)稠需水量 28.4%,80μm 篩余量 1.2%,3d 膠砂抗壓強(qiáng)度29.3MPa,28d 膠砂抗壓強(qiáng)度 52.2MPa。

        (2)Ⅱ級(jí)粉煤灰:45μm 篩余量 16%,需水量比104%,7d 活性指數(shù) 65%。

        (3)S95 級(jí)礦粉:7d 活性指數(shù) 85%,28d 活性指數(shù) 99%。

        (4)砂子:級(jí)配合理Ⅱ區(qū)中砂,細(xì)度模數(shù)為 2.7,含泥量為 0.6%。

        (5)石子:級(jí)配合理,粒徑為 5~25mm 的花崗巖碎石。

        (6)聚羧酸減水劑:SD-HPC,含固量 10%,摻量2% 時(shí)膠砂減水率 28%。

        SD-ZX 混凝土增效劑:向四口瓶中加入一定量去離子水,升溫至 50℃,然后加入少量甲酸鈣攪拌溶解,依次加入有機(jī)激發(fā)劑和無機(jī)激發(fā)劑,攪拌絡(luò)合2h,降溫至室溫,加入微量消泡劑,即得淡黃色液體,為 SD-ZX 混凝土增效劑。

        1.2 性能測試方法

        水泥標(biāo)稠需水量:參照 GB/T 1346—2001《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》進(jìn)行測試。其中 SD-ZX 折固摻量為膠凝材料質(zhì)量的 0.05%、0.10%、0.15% 及 0.20%。

        水泥凈漿流動(dòng)度測試:參照 GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》中水泥凈漿試驗(yàn)方法進(jìn)行測試,W/B=0.29,其中聚羧酸減水劑摻量為膠凝材料的 1.5%,其中 SD-ZX 折固摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.05%、0.10%、0.15% 及 0.20%。

        膠砂減水率:參照 GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》中水泥凈漿試驗(yàn)方法進(jìn)行測試。其中聚羧酸減水劑摻量為膠凝材料的 2%,其中 SD-ZX折固摻量為膠凝材料質(zhì)量的 0.05%、0.10%、0.15% 及0.20%。

        混凝土基本性能參照 GB 8076—2008《混凝土外加劑》試驗(yàn)方法進(jìn)行測試。其中 SD-ZX 折固摻量為膠凝材料質(zhì)量的 0.05%、0.10%、0.15% 及 0.20%。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 水泥試驗(yàn)

        SD-ZX 摻量對(duì)水泥及水泥膠砂的影響見表 1。

        2.1.1 SD-ZX 摻量對(duì)水泥標(biāo)稠需水量的影響

        膠凝材料的標(biāo)稠需水量對(duì)聚羧酸減水劑的適應(yīng)性和混凝土的狀態(tài)有重要的影響。為探究 SD-ZX 混凝土增效劑的水泥適應(yīng)性,因此需要研究不同摻量的 SD-ZX對(duì)水泥標(biāo)稠需水量的影響,其影響結(jié)果,見圖 1。由圖1 可知,該 SD-ZX 的加入會(huì)不同程度地降低水泥的標(biāo)稠需水量,隨著 SD-ZX 摻量的增加,水泥的標(biāo)稠需水量呈逐漸降低的趨勢,并且降低幅度逐漸減小。當(dāng)摻量為 0.20% 時(shí),降到最低,達(dá) 26.7%。即該混凝土增效劑對(duì)水泥的適應(yīng)性相對(duì)較好,如果與聚羧酸減水劑復(fù)合使用,可能會(huì)呈輔助減水效應(yīng)。

        表1 水泥試驗(yàn)結(jié)果

        圖1 SD-ZX 摻量對(duì)水泥標(biāo)稠需水量的影響

        2.1.2 SD-ZX摻量對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響

        由 2.1.1 可知,SD-ZX 對(duì)水泥標(biāo)稠需水量有降低的作用,但其對(duì)聚羧酸減水劑的適應(yīng)性也需要探討。不同 SD-ZX 摻量對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響結(jié)果如圖2所示,其中聚羧酸減水劑摻量為 1.5%。由圖2可知,SDZX 與聚羧酸減水劑的適應(yīng)性良好,并且隨著 SD-ZX 摻量的增加,其凈漿擴(kuò)展度和凈漿保持性能隨之提高。當(dāng)SD-ZX 摻量為 0.15% 時(shí),其凈漿擴(kuò)展度達(dá)到最大,達(dá)245mm,比空白增加 20mm。并且摻量再增加后,凈漿擴(kuò)展度增加幅度不大。

        2.1.3 SD-ZX 摻量對(duì)膠砂減水率的影響

        由 2.1.2 可知,SD-ZX 與聚羧酸減水劑之間的適應(yīng)性良好。為探究其是否具有輔助減水作用,其不同摻量下的膠砂減水率結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,與空白相比,SD-ZX 的摻入會(huì)不同程度的輔助增加膠砂減水率,并且隨著 SD-ZX 摻量的增加其輔助減水作用更明顯。當(dāng)摻量為 0.15% 時(shí),其減水率達(dá)到最大,為29.3%,比空白高 1.5%。摻量再增加,其輔助減水作用不明顯。從而證明 SD-ZX 具有一定的輔助減水作用。

        圖2 SD-ZX 摻量對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響

        圖3 SD-ZX 摻量對(duì)膠砂減水率的影響

        2.2 SD-ZX 摻量對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度的影響

        由上述水泥試驗(yàn)可知,SD-ZX 對(duì)水泥適應(yīng)性較好,有一定輔助減水作用,為探討其對(duì)混凝土是否活性激發(fā)性能,分別研究不同強(qiáng)度等級(jí)(C30、C40 和C50)、SD-ZX 摻量(0%、0.05%、0.10%、0.15% 和0.20%)及降低水泥用量(各個(gè)強(qiáng)度等級(jí)混凝土降低水泥 50kg,分別攤到粉煤灰 20kg 和礦粉 30kg)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響。其各強(qiáng)度等級(jí)混凝土配合比調(diào)整情況及抗壓強(qiáng)度結(jié)果如表2所示。

        表2 混凝土配合比及抗壓強(qiáng)度結(jié)果

        不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土抗壓強(qiáng)度變化情況如圖4所示。由圖4可知,減少水泥用量后,不同水泥強(qiáng)度等級(jí)不同齡期的混凝土強(qiáng)度都比空白降低不少,降低水泥用量后,隨著 SD-ZX 摻量的增加,不同強(qiáng)度等級(jí)不同齡期的混凝土強(qiáng)度都有不同程度的提高。由圖 4(a) 可知,對(duì)于 C30 混凝土,SD-ZX 的摻入會(huì)不同程度提高混凝土各齡期強(qiáng)度,當(dāng)摻量為 0.15% 時(shí),28d 混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大,為 42MPa,比空白高 3MPa;由圖4(b) 可知,對(duì)于 C40 混凝土,SD-ZX 的摻入會(huì)不同程度提高混凝土各齡期強(qiáng)度,當(dāng)摻量為 0.20% 時(shí),28d 混凝土抗壓強(qiáng)度為 52MPa,比空白高 4MPa;由圖 4(c) 可知,對(duì)于 C50 混凝土,SD-ZX 的摻入會(huì)不同程度提高混凝土各齡期強(qiáng)度,當(dāng)摻量為 0.2% 時(shí),28d 混凝土抗壓強(qiáng)度為 61MPa,比空白高 2MPa。SD-ZX 對(duì)高強(qiáng)度等級(jí)混凝土的良好減膠增效效果,突破了高強(qiáng)度等級(jí)混凝土不能使用增效劑的局限性。

        圖4 SD-ZX 對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

        3 結(jié)論

        隨著 SD-ZX 摻量的增加,水泥標(biāo)稠需水量逐漸降低,當(dāng)摻量為 0.20% 時(shí),降到最低,達(dá) 26.7%,比空白低 2.3%;隨著 SD-ZX 摻量的增加,其凈漿擴(kuò)展度和凈漿保持性能隨之提高,SD-ZX 摻量為 0.15% 時(shí),其擴(kuò)展度最大,達(dá) 245mm,比空白增加 20mm;隨著 SDZX 摻量的增加其輔助減水作用明顯,當(dāng)摻量為 0.15%時(shí),膠砂減水率達(dá)最大,為 29.3%,比空白高 1.5%。

        減少水泥用量后,混凝土強(qiáng)度受損,隨著 SD-ZX摻量的增加,混凝土各強(qiáng)度等級(jí)各齡期強(qiáng)度都有提高。當(dāng)摻量為 0.15% 時(shí),C30 的 28d 混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大,為 42MPa,比空白高 3MPa;當(dāng)摻量為 0.20% 時(shí),C40 的 28d 混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大,為 52MPa,比空白高 4MPa;當(dāng)摻量為 0.20% 時(shí),C50 的 28d 混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大為 61MPa,比空白高 2MPa。SD-ZX 兼?zhèn)漭o助減水和活性激發(fā)性能,適用于各強(qiáng)度等級(jí)混凝土。

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