混凝土高性能外加劑的試驗研究

馬 挺; 張利萍; 李玉花

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

0 前言

混凝土的高性能化是近十幾年來才提出的。一般說來,高性能是指混凝土高強、高耐久性、高工作性,一些美國學者更強調耐久性和尺寸穩定性,而日本一些學者偏重于高工作性。我國學者認為高性能混凝土是一種新型高技術混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上采用現代混凝土技術制作的混凝土,它以耐久性作為設計的主要指標，針對不同的用途要求高性能混凝土對下列性能有重點地予以保證:耐久性、工作性、適用性、強度、體積穩定性、經濟性。而發展和研究新的高性能混凝土外加劑是實現高性能混凝土的重要手段之一。

我國現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，價格較貴等不足。本文針對高性能混凝土發展的要求,在國內外加劑研究的基礎上，通過試驗，進行科學的研究、合理的工藝設計,把外加劑減水機理、引氣機理、防水機理結合起來，優選出一種價格低廉、性能優良、適用性強的混凝土高性能外加劑。

1 試驗

1.1 原材料

水泥:孟電水泥廠散裝P·O42.5普通硅酸鹽水泥，技術指標見表1。

脂肪族高效減水劑:實驗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:市場銷售化學試劑。

1.2 高性能外加劑的比例選定

1.2.1 試驗所用的混凝土的基本配合比及性能

試驗所用的混凝土基本配合比及性能見表2。

表1 水泥的技術指標

表2 試驗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，為安排較少的試驗次數，減少試驗工作量，縮短試驗周期，對所選的三種材料分別按四種摻量進行“三因素、四水平”正交試驗，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表3。

試驗時,按表2的配合比,初始坍落度均保持在220mm。試驗結果見表4。

綜合考慮各因素水平的影響及產品成本，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選組成配比。

表3 選擇的材料的試驗水平

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》規定的方法對所選材料組成的混凝土高性能外加劑進行測定,摻量為膠凝材料用量的1.456%，測定結果見表5。

從表5可知,所配制的混凝土高性能外加劑的各項性能指標不僅滿足強制性國家標準GB 8076－1997《混凝土外加劑》中緩凝高效減水劑一等品的技術要求，而且遠遠超過了JC 473－2001《混凝土泵送劑》行業標準一等品的技術要求，同時其防水性能達到了JC 474－1999《混凝土防水劑》行業標準一等品的技術要求。

表4 試配方案與結果

表5 高性能外加劑的各項技術性能

1.4 混凝土高性能外加劑與水泥的適應性

依據GB 50119－2003《混凝土外加劑應用技術規范》附錄A的試驗方法，采用河南省有代表性的干法、濕法工藝生產的孟電水泥廠、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的普通32.5級水泥作外加劑適應性試驗，觀察高性能外加劑對各種水泥的適應性。結果見表6。

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

2 結論

1）正交試驗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制性國家標準一等品的技術要求,而且遠遠超過了混凝土泵送劑行業標準一等品的技術要求,同時防水性能達到了混凝土防水劑行業標準一等品的技術要求。

3）高性能外加劑對水泥具有很好的適應性。

表6 不同高性能外加劑摻量對不同水泥在不同時間的流動度