蘇偉東
(科之杰新材料集團福建有限公司)
混凝土增效劑作為一種新型的混凝土外加劑,引起行業(yè)內(nèi)外學者專家的關注。有些研究認為,某品種的混凝土增效劑能夠明顯改善混凝土和易性和可泵性,對水泥適應性好,能減少水泥用量,降低生產(chǎn)成本,保證混凝土強度和富裕強度[1]。
增效劑生產(chǎn)管樁后,C80 蒸壓強度效果顯著提高,且在不增加水泥用量的同時,混凝土的工作性和體積穩(wěn)定性都有不同程度的提高。在保證混凝土工作性和體積穩(wěn)定性時,可降低水泥用量,進而減少水泥熟料生產(chǎn)時二氧化碳、粉塵、二氧化硫、二氧化氮及其他污染物排放,又保證了蒸壓強度[2]。通過在蒸壓工藝下增效劑對不同材料的適應性試驗驗證,確定增效劑提高抗壓強度的主要影響材料,并分析出增效劑激發(fā)何種材料能夠提高蒸壓強度。為了進一步研究增效劑對C80 蒸壓管樁蒸壓強度的影響,通過使用不同品種水泥、多種混凝土增效劑,及不同石子的含泥量和針片狀,分析出增效劑激發(fā)何種材料能夠提高蒸壓強度。
⑴水泥:采用閩福42.5R 水泥(代號C1)、華潤42.5R 水泥(代號C2)、紅獅42.5R 水泥(代號C3)、海螺42.5R 水泥(代號C4),物理性能指標見表1。
表1 水泥的性能指標
⑵石子:石子為廠內(nèi)(代號G1)和客戶端(代號分別為G2、G3、G4)取樣的花崗巖碎石,級配為5~31.5mm 粒級花崗巖,性能指標如表2。
表2 石子的性能指標
⑶砂:采用廠內(nèi)機制砂(代號S),細度3.0,堆積密度1520㎏/m3,含泥量:3.8%;
⑷礦粉:采用三鋼S95 級礦粉(代號K),密度2.9g/cm3,比表面積400m2/㎏,燒失量0.9%;活性指數(shù)97%;
⑸水:自來水;
⑹減水劑:科之杰新材料集團福建有限公司所生產(chǎn)型號為Point-800S,含固量為17%的標準型高效減水劑。
⑺增效劑:泉州某公司的增效劑代號Z5;科之杰增效劑樣品代號ZK1;北京榮達信新科技有限公司代號ZX1;北京和創(chuàng)新天公司代號ZX2。
抗壓強度測試試驗,按照GB/T 50081-2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》;
新拌混凝土試驗,按照GB/T 50080-2016《混凝土拌合物性能試驗方法標準》;
減水劑檢測,根據(jù)GB/T 8077-2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》進行。
以Point-800S 配方為空白基礎,選取增效劑Z5、ZK1、ZX1、ZX2 推薦的母液用量(膠材用量的0.06%)測試其初始坍落度、1h 經(jīng)時損失、蒸壓強度、抗壓強度。
試驗配合比見表3。
表3 C80 混凝土配合比 (㎏/m3)
增效劑試驗數(shù)據(jù)見表4。
表4 增效劑對混凝土性能影響
對比不同款增效劑對C80 管樁泵送混凝土的影響,控制初始流動度相當,從1h 經(jīng)時損失看,Z5 效果最差,ZK1 效果最佳,其它幾款增效劑相差不大。增效劑強度試驗數(shù)據(jù)見表5。
表5 增效劑混凝土強度對比
根據(jù)表5 強度數(shù)據(jù)分析可以看出,增效劑對蒸壓強度的提升較為明顯,其中ZK1 蒸壓強度最高,其次是ZX1;增效劑對蒸養(yǎng)強度無明顯貢獻。
實驗表明,4 款增效劑對于蒸養(yǎng)強度的增長無明顯的幫助,對于蒸壓強度有較明顯的提高效果,且不影響泵送性能。在增效劑的選型方面采用ZK1 作為提高蒸壓強度組分。
選取表3 中C80 混凝土配合比,對摻入增效劑的混凝土進行不同水泥對比實驗,對比摻入ZK1 混凝土增效劑與空白混凝土的強度,分析ZK1 增效劑對混凝土強度的影響規(guī)律。
性能影響試驗數(shù)據(jù)見表6。
表6 不同水泥對混凝土性能影響
強度試驗數(shù)據(jù)見表7。
表7 不同水泥下?lián)饺朐鲂┗炷翉姸葘Ρ?/p>
試驗表明:不同水泥隨著增效劑的摻入,混凝土的減水率、和易性和損失與空白混凝土相當,而混凝土的蒸壓和抗壓強度均不同,與空白試驗對比,C2 華潤水泥最高,依次是C1 閩福水泥、C3 紅獅水泥及C4 海螺水泥。
不同水泥的化學分析如表8。
表8 水泥的化學分析
實驗數(shù)據(jù)表明,當水泥成分中SiO2的含量增加時,摻入增效劑的混凝土比空白組混凝土在蒸壓強度上有明顯效果,蒸壓強度會隨著水泥本身SiO2含量的增加而提高。
以C2 水泥為基準水泥,研究增效劑在相同配合比不同針片狀顆粒下,對摻入增效劑ZK1 混凝土與空白混凝土的強度影響,分析增效劑ZK1 對混凝土強度的影響規(guī)律。石子的針片狀相關性能指標見表2,試驗配合比見表3。
試驗數(shù)據(jù)見表9。
表9 不同石子對摻入增效劑混凝土性能影響
強度試驗數(shù)據(jù)見表10。
表10 不同石子下?lián)饺朐鲂┗炷翉姸葘Ρ?/p>
上述試驗可以看出,在混凝土的初始和易性相近的前提下,同種花崗巖材質(zhì)的級配為5~31.5mm 的石子,G2 石子針片狀3.2%、含泥0.8%時,摻入增效劑配方的C80 蒸壓強度為86.9MPa,相反G1 石子針片狀8.9%,含泥6.4%時,摻入增效劑配方的C80 蒸壓強度為79.1MPa。結果表明,在不同的針片狀顆粒和含泥量時,摻入增效劑Z7 混凝土與空白混凝土的蒸壓強度隨著石子針片狀含量的降低而提高,隨著含泥量的降低而提高。
實驗表明:
⑴4 款增效劑對于蒸養(yǎng)強度的增長無明顯的幫助,對于蒸壓強度有較明顯的提高效果,且不影響泵送性能。在增效劑的選型方面采用ZK1 作為提高蒸壓強度組分。
⑵當混凝土摻入增效劑后,不同水泥成分中SiO2含量越高導致混凝土蒸壓強度越高。
⑶摻入增效劑的混凝土的蒸壓強度隨著石子針片狀含量的降低而提高,隨著含泥量的降低而提高。