粉煤灰對聚羧酸系減水劑與水泥相容性影響的試驗研究

冉彥立

（河北農業大學，河北保定071000）

1 引言

質量良好的粉煤灰內部富含球形玻璃微珠顆粒，拌制自密實混凝土等高性能混凝土時，可摻入適量的粉煤灰，利用其中的球形顆粒起到潤滑作用或分散水泥顆粒的絮凝結構，釋放多余的自由水進而實現減水效應，從而降低減水劑的用量[1]。但當粉煤灰過細或摻量過多時，反而會使得漿體變得黏稠，增加減水劑用量[2-3]。這一問題一直是工程界的關注熱點，本文在不同粉煤灰摻量條件下，通過試驗研究其對高效減水劑與水泥相容性所產生的影響，從而確定拌制自密實混凝土時的最佳粉煤灰摻量值。

2 試驗研究

2.1 試驗材料

水泥為邯鄲太行山普通硅酸鹽水泥，標號為P.O42.5；粉煤灰為Ⅱ級灰；水為自來水；砂為普通河砂，細度模數為2.74；減水劑為PC3型聚羧酸系減水劑。

2.2 試驗方法及儀器設備

試驗方法：按照GB50119-2013《混凝土外加劑應用技術規范》（以下簡稱“規范”）中的相關要求和步驟實現快速相容試驗。

試驗儀器設備：JJ—5砂漿攪拌機；砂漿擴展度筒；鋼尺；高精度電子秤，感量0.001g；取水量筒一套。

2.3 試驗設計

按照自密實混凝土設計規程中粉煤灰摻量不小于20%的要求，本次試驗膠凝材料中的粉煤灰分別按照20%、40%、60%的摻量加入，通過調整減水劑的加入量，改變砂漿的和易性，并分別測量砂漿在0min、10min、30min、60min時刻的流動度。膠砂比為1:1.4，水膠比為0.41。

3 試驗結果與分析

3.1 不同粉煤灰摻量減水劑與水泥的相容性

通過0、10、30、60min等四個時刻測量的砂漿擴展度繪制砂漿擴展度經時損失曲線，如圖1～圖3所示，分別表示粉煤灰摻量20%、40%、60%時，PC3減水劑與水泥的相容性。分析可知，隨著減水劑摻量的增多，砂漿的初始擴展度逐漸增大，且末時（60min時）擴展度也變大，說明PC3減水劑能有效增加砂漿的流動性。比較不同減水劑摻量情況下的砂漿初始擴展度和末時擴展度的值的大小可知，砂漿的末時擴展度接近初始擴展度，說明PC3減水劑能夠有效延緩砂漿的凝結時間，改善并保持砂漿的流動性。

對圖1、圖2、圖3進行橫向比較，即對不同粉煤灰摻量下的砂漿擴展度進行比較。由圖1可知，20%粉煤灰摻量下，減水劑摻量為0.16%～0.20%，且在0.18%摻量時，擴展度經時損失曲線最為理想，說明此時到達減水劑摻量飽和點；由圖2可知，減水劑摻量為0.18%～0.22%，在0.21%摻量時，經時損失曲線較為理想；由圖3可知，減水劑摻量為0.18%～0.22%，在0.21%～0.22%摻量時，經時損失曲線較為理想，整體情況較差。對比分析可知，隨著粉煤灰摻量的增大，砂漿擴展度的經時損失率逐漸變大，砂漿要想達到良好的流動性和緩凝性所需的減水劑摻量逐漸變大，且在粉煤灰摻量達到60%時，PC3減水劑改善砂漿和易性、保持砂漿流動性的效果逐漸變弱。

圖1 20%粉煤灰摻量砂漿擴展度

圖2 40%粉煤灰摻量砂漿擴展度

圖3 60%粉煤灰摻量砂漿擴展度

圖4 砂漿擴展度殘余率圖

3.2 砂漿擴展度殘存率

三種粉煤灰摻量下，對減水劑摻量分別為0.18%、0.19%、0.20%時的砂漿擴展度殘存率進行分析比較，具體情況如圖4，粉煤灰摻量為20%時，3種減水劑摻量的砂漿擴展度殘存率均在100%附近，說明此時砂漿和易性良好；粉煤灰摻量為40%時，砂漿擴展度殘存率隨著減水劑摻量的增大而增大，最優值為95%，說明此時減水劑摻量尚未達到飽和點，但砂漿已具有較好的和易性；粉煤灰摻量為60%時，砂漿擴展度殘存率隨著減水劑摻量的增大而小幅度增加，最優值為53%，說明此時減水劑摻量遠未達到飽和點，不能有效保持砂漿的流動性。

對比分析可知，減水劑摻量不變的情況下，隨著粉煤灰摻量的增大，砂漿的擴展度殘存率降低，要想達到減水劑保持砂漿流動性的功效，需增大減水劑摻量。

4 結論

①PC3型聚羧酸系減水劑能夠與邯鄲太行山普通硅酸鹽水泥良好相容，能夠有效保持砂漿流動性，明顯改善砂漿和易性，且減水劑摻量達到飽和點時，用量較小。

②減水劑摻量不變，粉煤灰摻量增大時，會降低砂漿的流動性，減弱減水劑的緩凝性，通過增大減水劑的摻量可改善砂漿和易性。

③外加劑摻量相差不大的情況下，40%粉煤灰摻量的砂漿表現出良好的流動性保持能力，且和易性良好，實際工程應用中，配制自密實混凝土時，從降低造價、保證質量角度考慮，建議采用不超過40%的粉煤灰摻量。