CTF混凝土增效劑對(duì)混凝土抗?jié)B性能的影響

李青川，陳洪韜，陳向榮，梁景懷，黃崇奕

（1.廣西魚(yú)峰水泥股份有限公司，廣西 柳州 545008; 2.廣西硅酸鹽學(xué)會(huì)，廣西 南寧 530012; 3.廣西建筑材料科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，廣西 南寧 530022）

1 前言

隨著我國(guó)商品混凝土和高強(qiáng)混凝土的推廣應(yīng)用，混凝土的耐久性和安全性已受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。根據(jù)JGJ/T193—2009規(guī)定[1]，混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定的項(xiàng)目包括抗凍性能、抗水滲透性能、抗硫酸鹽侵蝕性能、抗氯離子滲透性能、抗碳化性能和早期抗裂性能。

廣州市三駿建材科技有限公司應(yīng)混凝土行業(yè)需求研發(fā)生產(chǎn)的CTF混凝土增效劑，在混凝土行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，它對(duì)水泥適應(yīng)性好，能在保證甚至提高混凝土強(qiáng)度和工作性能的基礎(chǔ)上減少10%～15%的水泥用量，降低生產(chǎn)成本，具有節(jié)能增效的功效，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可。但各種新材料與新技術(shù)的應(yīng)用以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的白熾化，使得許多商品混凝土企業(yè)試驗(yàn)室已經(jīng)把單方混凝土水泥用量降得很低，而使用CTF混凝土增效劑再減少10%～15%的水泥用量是否會(huì)影響到混凝土的耐久性呢？混凝土耐久性的首道防線(xiàn)就是其抗?jié)B性，抗?jié)B性良好直接反映了混凝土結(jié)構(gòu)的致密，混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性又是影響其抗凍性和抗侵蝕性等耐久性能的主要因素。混凝土抗?jié)B性在很大程度上決定了混凝土受外界不利因素侵蝕的抵抗能力。因此，為了提高混凝土的耐久性，必須首先提高混凝土的抗?jié)B性，可以說(shuō)混凝土的抗?jié)B性是其優(yōu)良耐久性的保證。因此本文討論混凝土中摻入CTF混凝土增效劑后對(duì)混凝土工作性能、抗?jié)B性能以及抗壓強(qiáng)度的影響。

2 原材料和試驗(yàn)方法

2.1 原材料

（1）水泥：廣西魚(yú)峰水泥股份有限公司生產(chǎn)的魚(yú)峰牌P·Ⅱ42.5水泥，其物理性能見(jiàn)表1所示。

（2）粉煤灰：廣西來(lái)賓電廠(chǎng)B廠(chǎng)生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)灰，細(xì)度（45μm）23.7%，需水比100%，含水率0.1%，燒失量6.3%。

（3）S75級(jí)礦粉：廣西魚(yú)峰水泥股分有限公司生產(chǎn)的S75級(jí)礦粉，比表面積443m2/kg，7d抗壓強(qiáng)度比為65%，28d抗壓強(qiáng)度比為88%。

（4）細(xì)集料：廣西融安天然河砂，細(xì)度模數(shù)為2.8，含卵率為8%，含泥量為1.9%，泥塊含量為0。

（5）粗集料：廣西魚(yú)峰水泥股份公司礦山碎石，其指標(biāo)如表2所示。

表1 水泥物理性能指標(biāo)

表2 碎石技術(shù)指標(biāo)

（6）外加劑：廣西南寧能博建材生產(chǎn)的AF-CA聚羧酸緩凝高效減水劑，減水率21%，2.0%水泥摻量?jī)魸{初始流動(dòng)度200mm，30min后250mm，60min 后275mm，120min后185mm。

（7）膨脹劑：廣西云燕特種水泥建材有限公司生產(chǎn)的抗裂防水膨脹劑GNA-P，外摻量為水泥摻量的8%～10%。

（8）CTF混凝土增效劑：廣州市三駿建材科技有限公司生產(chǎn)的CTF混凝土增效劑，是一種以聚合物為主體的高效復(fù)合混凝土添加劑，半透明液體，無(wú)毒性，無(wú)污染，無(wú)放射性，比重為1.03 g/cm3，不含氯離子和堿等對(duì)混凝土有害的成分。

2.2 試驗(yàn)方法

（1）試驗(yàn)?zāi)康?/p>

在不同混凝土等級(jí)中摻入膠凝材料質(zhì)量0.6%的CTF混凝土增效劑，參照GB/T50082-2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[2]，GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[3]，GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[4]分析混凝土的抗摻性能、工作性能、結(jié)構(gòu)密實(shí)度、內(nèi)部孔隙的大小和強(qiáng)度。并通過(guò)對(duì)比分析降低了15%水泥用量后對(duì)混凝土抗?jié)B性能的影響程度。

（2）試驗(yàn)方法根據(jù)筆者公司材料和以往試驗(yàn)生產(chǎn)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)情況，以平時(shí)生產(chǎn)用配合比為基準(zhǔn)（基準(zhǔn)樣）、不改變質(zhì)量比摻入0.6%CTF混凝土增效劑（對(duì)比樣）和減少15%水泥用量摻入0.6% CTF混凝土增效劑（減少樣）三類(lèi)配合比進(jìn)行試驗(yàn)，確定如下試驗(yàn)用混凝土配合比，見(jiàn)表3。

表3 混凝土配合比 kg/m3

3 CTF混凝土增效劑對(duì)混凝土抗?jié)B性能的試驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)根據(jù)GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，GB/T 50082—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》分別測(cè)得的各混凝土拌合物工作性能和硬化混凝土抗?jié)B性能及抗壓強(qiáng)度結(jié)果分別見(jiàn)表4和表5。

因現(xiàn)在的工程應(yīng)用中，有抗?jié)B性能要求的工程不是很多，所以很多商品混凝土公司對(duì)抗?jié)B性能試驗(yàn)的較少。為了能更準(zhǔn)確的反映試驗(yàn)結(jié)果的有效性，對(duì)以上結(jié)果均進(jìn)行了三組次以上復(fù)驗(yàn)。

表4 各混凝土拌合物性能測(cè)試結(jié)果

從表4的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，摻入CTF混凝土增效劑在不改變配合比用量時(shí)，混凝土的坍落度均有明顯加大，保坍性好，和易性好；摻入CTF混凝土增效劑時(shí)，即使減少15%水泥用量時(shí)也能保持混凝土的工作性能，甚至有所改善。表5所示是對(duì)硬化混凝土抗?jié)B性能和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)果表明所配制的11組混凝土均有良好的抗?jié)B性能；摻入CTF混凝土增效劑不改變配合比用量時(shí)，混凝土的抗?jié)B等級(jí)和抗壓強(qiáng)度均有較大幅度提升，能提高混凝土強(qiáng)度一個(gè)等級(jí)以上，且結(jié)構(gòu)致密，內(nèi)部孔隙以超細(xì)居多，分布穩(wěn)定均勻；摻入CTF混凝土增效劑減少15%水泥用量時(shí)，其抗?jié)B性能和抗壓強(qiáng)度與對(duì)比樣相當(dāng)甚至有所改善，內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)，孔隙分布良好。所以在同樣的工作性能和質(zhì)量指標(biāo)的條件下?lián)饺隒TF混凝土增效劑減少10%～15%水泥用量是可行的。通過(guò)以上對(duì)比，減少15%水泥用量后混凝土工作性能，強(qiáng)度和抗?jié)B性基本持平并略有提升。從試件軸線(xiàn)劈開(kāi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析，摻入CTF混凝土增效劑 ，滲水高度少，滲透穩(wěn)定，混凝土構(gòu)件密實(shí)度更好，孔隙少。摻入CTF混凝土增效劑減少15%水泥用量不僅沒(méi)有影響混凝土耐久性，而且還對(duì)耐久性有一定的幫助并可以為企業(yè)帶來(lái)較為豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。

表5 硬化混凝土抗?jié)B性能及強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

有研究表明[5]，混凝土中有15%～30%左右的水泥是不完全水化的，只起到填充作用，不能被有效分散發(fā)生反應(yīng)，實(shí)際屬于富余水泥。究其CTF混凝土增效劑產(chǎn)品的作用機(jī)理就是：能快速提高水泥顆粒的分散性，提升混凝土高效減水劑的功效，改善新拌混凝土的性能，從而增強(qiáng)混凝土中各物相之間的連接力，達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)增強(qiáng)目的。從表4中混凝土新拌性能看，通過(guò)CTF混凝土增效劑的作用，分散富余水泥顆粒和提升減水劑性能后，流動(dòng)性增大，保水性和粘聚性更好。同時(shí)水泥的水化更充分，摻入CTF混凝土增效劑的混凝土凝結(jié)時(shí)間變短，這對(duì)摻入復(fù)合混合材混凝土早期強(qiáng)度偏低有一定的改善。CTF混凝土增效劑的分散作用，使混凝土結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定細(xì)密的氣孔，保證了混凝土體積穩(wěn)定性，隔斷毛細(xì)水管，防止各有害物質(zhì)的入侵，起到抗?jié)B、抗凍和抗侵蝕性能等，有效的提高了混凝土的耐久性。

另外，在影響混凝土耐久性問(wèn)題上，其原因涉及多方面，其中裂紋是導(dǎo)致混凝土耐久性降低的一個(gè)關(guān)鍵因素。就材料本身來(lái)說(shuō)，影響混凝土抗裂性的主要因素則是水泥。在不改變混凝土的工作性能和結(jié)構(gòu)性能的前提下，減少水泥用量，可以間接的改善因早強(qiáng)高強(qiáng)水泥引起的混凝土結(jié)構(gòu)早期開(kāi)裂和降低混凝土總堿量減緩混凝土的堿集料反應(yīng)引起的結(jié)構(gòu)后期開(kāi)裂。所以從使用CTF混凝土增效劑可降低水泥用量的10%～15%來(lái)看，控制混凝土開(kāi)裂和減少混凝土總堿量也是有重要意義的。可見(jiàn)，CTF混凝土增效劑為提高混凝土的耐久性也是有幫助的。

4 結(jié)論

本文研究了使用CTF混凝土增效劑在不減水泥用量和減少水泥用量的條件下對(duì)混凝土的工作性能、抗?jié)B性能以及抗壓強(qiáng)度的影響，得出以下的結(jié)論：

1）在保證同樣的工作性能和質(zhì)量指標(biāo)的條件下，摻入CTF混凝土增效劑可以減少10%～15%水泥用量；

2）摻入CTF混凝土增效劑在不改變配合比用量時(shí)，混凝土的坍落度均有明顯加大，保坍性好，和易性好； 即使減少15%水泥用量時(shí)也能使摻入CTF增效劑混凝土的工作性能得以保持甚至有所改善；

3）摻入CTF混凝土增效劑不改變配合比用量時(shí)，混凝土的抗?jié)B等級(jí)和抗壓強(qiáng)度均有較大幅度提升，能提高混凝土強(qiáng)度一個(gè)等級(jí)以上，且結(jié)構(gòu)致密，內(nèi)部孔隙以超細(xì)居多，分布穩(wěn)定均勻； 摻入CTF混凝土增效劑減少15%水泥用量時(shí)，其抗?jié)B性能和抗壓強(qiáng)度與對(duì)比樣相當(dāng)甚至有所改善，內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)，孔隙分布良好。

[1]混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 193-2009，中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2009.

[2]普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50082-2009，中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部/國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2009.

[3]普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50080-2002，中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).中華人民共和國(guó)建設(shè)部，2003.

[4]普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50081-2002，中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).中華人民共和國(guó)建設(shè)部/國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2003.

[5]P.K. Mehta，Paulo J.M. Monteiro.混凝土結(jié)構(gòu)、性能和材料[M].中國(guó)電力出版社.2008.