孫 猛 孔維興 胡佐君 姜長領(lǐng)

1中鐵七局集團鄭州工程公司（450001） 2 鄭州大學水利科學與工程學院（450001）3 中國建筑第三工程局第一建設(shè)工程有限責任公司（430040） 4 駐馬店市公路工程開發(fā)有限（463000）

0 引言

外加劑目前已經(jīng)是配制水泥砂漿和混凝土的重要的輔助材料和必不可缺的組分，是在混凝土中加入的少量的無機或有機化合物，以提高或改善混凝土的某些性能。不同種類的混凝土外加劑在混凝土中起著不同的作用， 可以對混凝土的流變速度、凝結(jié)時間、硬化速度等進行控制，改善混凝土的部分性能，使混凝土易于施工，并節(jié)省經(jīng)濟成本。一般按實際工程需要使用對應(yīng)的外加劑加入混凝土中，但是外加劑的添加量需要進行嚴格控制，摻量太少達不到工程實際要求的效果，摻量太大則會使混凝土強度降低、質(zhì)量變差，甚至拌和狀態(tài)出現(xiàn)問題、無法成型。 應(yīng)該按照產(chǎn)品說明書中的摻量，并進行必要的試配試驗，確定外加劑的具體摻量。 目前應(yīng)用于高性能混凝土中的外加劑多為高效復合外加劑，以此改善混凝土的綜合性能，使高性能混凝土真正成為高強、耐久、綠色、經(jīng)濟的新型材料[1-2]。

外加劑的種類繁多，其性能也不盡相同。 工程中常用的外加劑有減水劑、引氣劑、早強劑、速凝劑、緩凝劑、阻銹劑、防水劑等。 其中減水劑大多為減水效能高的聚羧酸高性能減水劑，其是由第一代的木質(zhì)素磺酸鹽逐漸演變?yōu)榈诙目s聚型聚合物高效減水劑（萘系和三聚氰胺系），最終發(fā)展出的第三代混凝土減水劑[3-4]。 根據(jù)外加劑摻入時的狀態(tài)，摻入時間可分為先摻法、溶液同摻法、滯水法和后摻法。先摻法是將固態(tài)粉末狀的外加劑與水泥在加水攪拌前混合加入[5]。 林雅蓮[6]、陳萍[7]等研究發(fā)現(xiàn)，在混凝土中加入高效減水劑和粉煤灰，拌和質(zhì)量得到較大提升，混凝土的強度也得到較大的改善，7 d 的立方體抗壓強度達到了設(shè)計預期要求的105%，28 d 的立方體抗壓強度達到了設(shè)計預期要求的136%。 鐘含[8]等人研究發(fā)現(xiàn)，摻加礦物摻合料及高性能減水劑后，混凝土拌合物的和易性得到改善，總體性能良好；高性能減水劑的種類和摻量對自密實混凝土的和易性有明顯影響；礦物摻合料的種類和摻量對混凝土密實度的影響要大于水膠比；粉煤灰與礦粉相比，前者更有利于混凝土密實度的改善。

1 原材料與試驗方法

1.1 原材料

水泥選用河南省駐馬店市豫龍同力水泥有限公司生產(chǎn)的P·O 52.5 級水泥；粉煤灰選用河南省平頂山市生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰；細骨料選用正陽縣淮河產(chǎn)的細度模數(shù)為2.3~3.0 的天然河砂；粗骨料為粒徑4.75~19 mm 連續(xù)級配的碎石；拌合及養(yǎng)護用水為飲用水；減水劑選用新鄉(xiāng)市潔神建材科技有限公司生產(chǎn)的JS-Y01 聚羧酸高性能減水劑，具體成分見表1。

表1 外加劑成分表

1.2 混凝土配合比

本次試驗配合比參照《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ 55—2011 設(shè)計，由于新規(guī)范《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》 GB/T 50146—2014 中已不再采用基準混凝土配合比的設(shè)計思想，取締了超量取代法的設(shè)計方法，所以文章增設(shè)了等量取代法的對照組。

表2 C50 粉煤灰混凝土配合比

1.3 試驗方法

混凝土軸心抗壓強度測試試驗每組3 個試件，尺寸為150 mm×150 mm×300 mm；混凝土抗折強度測試試驗每組3 個試件，尺寸為150 mm×150 mm×550 mm。軸心抗壓強度測試試件和抗折強度測試試件在標準養(yǎng)護28 d 后，根據(jù)《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T 50081—2002 進行各項性能測試。

2 試驗結(jié)果與分析

不同外加劑摻量粉煤灰C50 混凝土28 d 軸心抗壓強度及抗折強度試驗結(jié)果見表3。

2.1 不同外加劑粉煤灰C50 混凝土軸心抗壓強度

不同外加劑粉煤灰C50 混凝土軸心抗壓強度如圖1 所示。

圖1 28 d 軸心抗壓強度

如圖1 所示，F(xiàn)=10%、W=0.9%試驗組28 d 軸心抗壓強度較差，比基準混凝土略有下降，分析混凝土制作過程發(fā)現(xiàn)，該組混凝土在拌制過程中出現(xiàn)了泌水及離析現(xiàn)象， 甚至在制作混凝土試件的過程中，有的試件成型后表面出現(xiàn)干縮裂縫，導致其軸心抗壓強度降低。 總體來說，相同外加劑、摻量相同的情況下，粉煤灰摻量在15%和20%的28 d 強度發(fā)展更好，且外加劑摻量在0.7%～0.5%更合適。

2.2 不同外加劑粉煤灰C50 混凝土軸心抗壓強度和抗折強度試驗結(jié)果分析

圖2 28 d 抗折強度

從圖2 可以明顯看出，相比于基準混凝土組，同一外加劑摻量下， 摻粉煤灰各組的28 d 抗折強度均有一定程度下降，“粉煤灰取代率10%、外加劑摻量0.9%”與“粉煤灰取代率15%、外加劑摻量0.9%”兩組配合比方案，其抗折強度降低過多，不符合要求；在外加劑摻量為0.9%的情況下，取代率為10%的試驗組的抗折強度下降最大，約為41.7%。 究其原因，對于W=0.9%的各組，其強度較低是由于外加劑會影響拌合物的狀態(tài)，甚至導致混凝土的力學性能下降，對抗折強度的影響較抗壓強度更為顯著。在粉煤灰替代率為10%時，外加劑摻量為0.7%時混凝土抗折強度相對較高； 在粉煤灰替代率為15%時，外加劑摻量為0.6%時混凝土抗折強度基本接近基準混凝土抗折強度，取得較理想的抗折強度。 對比不同粉煤灰替代率， 外加劑最佳摻量基本穩(wěn)定在0.7%～0.5%之間。但毫無疑問，每個試驗組的抗折強度基本都達到了立方體抗壓強度的1/10，能夠滿足要求。

表3 28 d 齡期不同外加劑摻量粉煤灰C50 混凝土軸心抗壓強度及抗折強度試驗結(jié)果

3 結(jié)論

1）針對粉煤灰C50 混凝土，外加劑摻量過大會影響混凝土拌和物的狀態(tài)，過小則起不到應(yīng)有的效用，因此，高強粉煤灰混凝土的制作要充分考慮外加劑的摻量，混凝土使用前要通過試驗方法確定合適的外加劑摻量，進而保證粉煤灰混凝土的工作性和力學性能。

2）文章各組配合比試驗結(jié)果基本都能滿足使用要求，經(jīng)綜合比選，考慮實際施工和易性和經(jīng)濟效益，選擇“粉煤灰取代率15%、外加劑摻量0.6%”作為最終的配合比方案。