談聚羧酸減水劑在混凝土中的應(yīng)用

孔書祥

(西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)，四川峨眉山 614202)

0 引言

在結(jié)構(gòu)復(fù)雜配筋密集的構(gòu)件如橋梁的上部結(jié)構(gòu)中，混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度基本上采用強(qiáng)度等級(jí)較高的混凝土。因高強(qiáng)度等級(jí)混凝土的水泥用量比較大，水灰比低，強(qiáng)度要求高，混凝土拌和物較粘稠，為了滿足混凝土的工作性和強(qiáng)度要求，同時(shí)降低水泥用量，減少工程成本，所以對(duì)高強(qiáng)度等級(jí)混凝土材料的選擇是至關(guān)重要的。

在混凝土配合比設(shè)計(jì)中盡可能以滿足工作性為前提，盡可能降低用水量;以保證強(qiáng)度和工作性符合要求為度，盡可能降低水泥用量，節(jié)約工程成本;用粉煤灰、礦渣等工業(yè)廢料替代部分水泥，減少高能耗產(chǎn)品水泥的應(yīng)用。

1 混凝土配合比實(shí)例

在三個(gè)施工工地分別采用了以下混凝土配合比設(shè)計(jì)(見表1):材料通常采用P.O42.5水泥、中砂、碎石(5 mm～25 mm)以及聚羧酸減水劑，第一種C50混凝土減水劑摻量為0.8%，砂的細(xì)度模數(shù)為2.6，粗骨料為5 mm～10 mm與10 mm～25 mm級(jí)配碎石比例為20;后兩種C50混凝土砂的細(xì)度模數(shù)為2.8，粗骨料為5 mm～10 mm與10 mm～20 mm級(jí)配碎石比例為30∶70，減水劑摻量為1.0%。第二種摻有20%粉煤灰，第三種摻有25%的粉煤灰與礦粉。

表1 混凝土的坍落度與強(qiáng)度

2 混凝土工作性與強(qiáng)度要求

粉煤灰和礦粉對(duì)聚羧酸減水劑的吸附和水泥相當(dāng)，所以在實(shí)際應(yīng)用中，選擇較優(yōu)質(zhì)的粉煤灰和礦粉，很好發(fā)揮二者的微集料效應(yīng)，減小水泥漿體的屈服應(yīng)力，能較好的改善和保持混凝土的工作性。

在強(qiáng)度等級(jí)較高的混凝土拌合物中，由于水膠比較小，拌合物中水泥因水化環(huán)境較差，未水化水泥的內(nèi)芯較大，水化產(chǎn)物量下降。用粉煤灰代替部分水泥，由于粉煤灰顆粒是由許多納米級(jí)別的玻璃球狀體團(tuán)聚而成，所以，粉煤灰中玻璃微珠在細(xì)粒范圍內(nèi)相對(duì)富集，致使細(xì)粉煤灰的蓄水量比更低，能夠更好的改善混凝土的流動(dòng)性。在低水膠比條件下(例如0.3左右)，水泥的水化條件也能相對(duì)改善。水泥水化程度的改善，有利于粉煤灰作用的發(fā)揮，并且由于粉煤灰水化緩慢，只在后期才生成少量C-S-H凝膠，填充于水泥水化生成物的間隙，使其更加密實(shí)。因此混凝土可以在比較低的水膠比條件下制備，這就使粉煤灰在混凝土中的作用出現(xiàn)顯著地變化。

礦粉為磨細(xì)礦渣粉，顆粒形狀復(fù)雜，但其表面比較光滑，對(duì)聚羧酸減水劑的吸附也較小，礦粉對(duì)聚羧酸減水劑具有良好的適應(yīng)性，具有輔助減水效果，可不同程度地提高外加劑的減水效果;礦粉對(duì)摻聚羧酸減水劑混凝土的坍落度損失具有改善效果。礦渣微粉與減水劑匹配使用是目前配制高性能混凝土的理想材料之一。

因此摻加粉煤灰和礦粉代替部分水泥，混凝土拌合物的工作性和強(qiáng)度都滿足施工要求。

3 混凝土的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

混凝土經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2。

表2 混凝土經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

表2中水泥 300元/t，砂 75元/m3，碎石 70元/m3，粉煤灰200元/t，外加劑2 200元/t。從上述經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以看出，配制強(qiáng)度等級(jí)較高的混凝土中摻加粉煤灰和礦粉代替部分水泥，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)節(jié)約大量成本。

4 社會(huì)效益分析

在混凝土生產(chǎn)過程中，主要的耗材水泥屬于典型的標(biāo)準(zhǔn)化無差異產(chǎn)品，消費(fèi)者心中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量并無差別。水泥生產(chǎn)成本主要由煤炭、電力、原料、折舊等構(gòu)成，其中1 t水泥綜合能耗在115 kg～160 kg標(biāo)準(zhǔn)煤，電耗在90 kW～120 kW。煤、電成本在整個(gè)成本中占比較大，一般在60%以上(煤炭占35%，電力占27%)，原料成本(石灰石、石膏、礦渣、粘土、鐵粉)僅為15%左右，人工和折舊成本在23%左右。

摻有粉煤灰和礦粉后，水泥用量分別減少90 kg和113 kg，每立方米混凝土約減少能耗12.375 kg，15.54 kg標(biāo)準(zhǔn)煤和9.45 kW，13 kW電耗。用粉煤灰、礦渣等工業(yè)廢料替代部分水泥，減少高能耗產(chǎn)品水泥的應(yīng)用，社會(huì)效益顯著。

5 結(jié)語

聚羧酸減水劑配制高流動(dòng)性和低水膠比混凝土具有其他傳統(tǒng)減水劑無法比擬的優(yōu)點(diǎn);同時(shí)摻加粉煤灰和礦粉等工業(yè)廢料，減少高能耗產(chǎn)品水泥的應(yīng)用，降低混凝土生產(chǎn)成本，制備出綠色環(huán)保、性能優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)性較好的混凝土。

［1］ 程 勛.混凝土原材料對(duì)聚羧酸減水劑應(yīng)用性能的影響［D］.北京:北京工業(yè)大學(xué)，2010.

［2］ 于愛紅.高性能混凝土外加劑的試驗(yàn)研究［D］.濟(jì)南:山東建筑大學(xué)，2011.

［3］ 章 浩.聚羧酸減水劑在工程混凝土中的運(yùn)用［J］.才智，2012(5):7-8.

［4］ 趙衍霞.從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)談商品混凝土配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.商品混凝土，2012(10):77-79.