增效劑優(yōu)選試驗(yàn)研究

黃紅俊，于世超

（四川華西綠舍建材有限公司，成都 610051）

0 前言

近年來(lái)，新型外加劑被混凝土企業(yè)廣泛應(yīng)用，尤其是水泥增效劑。水泥增效劑可以使團(tuán)聚的水泥分子受排斥力作用而分散，使得漿體水化反應(yīng)均勻，填充骨料間隙充分。能夠在滿足混凝土強(qiáng)度要求下，減少水泥單方用量，降低生產(chǎn)成本。此外，混凝土技術(shù)人員將固體廢棄物（粉煤灰、礦渣粉、石粉等）變廢為寶，能夠替代部分水泥，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。然而，隨著傳統(tǒng)摻合料被混凝土企業(yè)大量利用、消化，粉煤灰、礦渣粉的單價(jià)居高不下，不利于混凝土企業(yè)的發(fā)展，尋找合適的替代材料是一項(xiàng)迫切的任務(wù)。

可持續(xù)發(fā)展是我國(guó)一項(xiàng)長(zhǎng)期的基本國(guó)策，長(zhǎng)久以來(lái)混凝土行業(yè)節(jié)能減排任務(wù)艱巨。混凝土技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)研發(fā)新產(chǎn)品、新技術(shù)，降低水泥單位用量進(jìn)而降低生產(chǎn)成本，為國(guó)家創(chuàng)造、節(jié)約更多價(jià)值，為節(jié)能減排做出企業(yè)應(yīng)盡的貢獻(xiàn)，使商品混凝土配合比達(dá)到“降水泥、利廢物、高利潤(rùn)”的終極目標(biāo)。經(jīng)過(guò)前期探索，本文將水泥增效劑（基業(yè)長(zhǎng)青）、新型摻合料（石灰石粉）加入混凝土配合比之中，得到了工作性能出色、成本優(yōu)勢(shì)明顯的混凝土配合比。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

（1）水泥：試驗(yàn)用峨勝 P·O42.5R 水泥。具體技術(shù)指標(biāo)及化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 水泥的基本物理性能

（2）碎石：試驗(yàn)用碎石為雙流卵碎石。具體性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 碎石的基本物理性能

（3）砂：試驗(yàn)用砂為雙流人工砂，細(xì)度模數(shù)2.7，具體技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 砂的基本物理性能

（4）粉煤灰：試驗(yàn)用成都博磊Ⅰ級(jí)粉煤灰，具體技術(shù)指標(biāo)及化學(xué)成分見(jiàn)表4。

表4 粉煤灰基本物理性能

（5）礦粉：試驗(yàn)用雙實(shí) S75 礦粉。具體物理性能指標(biāo)見(jiàn)表5。

表5 S75 礦粉的基本物理性能

（6）泵送劑：本試驗(yàn)采用柯帥聚羧酸減水劑配制的泵送劑，減水率約為 27%。具體物理性能指標(biāo)見(jiàn)表6。

表6 泵送劑的基本物理性能

（7）石灰石粉：試驗(yàn)用石灰石粉為四川峨勝水泥廠提供。具體性能指標(biāo)見(jiàn)表7。

表7 石灰石粉的基本物理性能

（8）增效劑：試驗(yàn)采用廣東基業(yè)長(zhǎng)青節(jié)能環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司提供的基業(yè)長(zhǎng)青增效劑。根據(jù)砂石含泥量、級(jí)配情況還有所用泵送劑的種類不同，基業(yè)長(zhǎng)青生產(chǎn)的增效劑有兩種，記為增效劑Ⅰ和增效劑Ⅱ。這兩種增效劑價(jià)格相同，具體性能指標(biāo)見(jiàn)表8。對(duì)比試驗(yàn)使用市售的增效劑 A、增效劑 B 和增效劑 C。

表8 基業(yè)長(zhǎng)青的基本物理性能

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 增效劑試驗(yàn)

試驗(yàn)對(duì)增效劑 A、基業(yè)長(zhǎng)青增效劑Ⅰ和Ⅱ、增效劑B、增效劑 C 五種增效劑進(jìn)行混凝土驗(yàn)證。試驗(yàn)以 C30混凝土 28 天抗壓強(qiáng)度為衡量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)必須滿足混凝土拌合物的工作性能，進(jìn)而尋找成本最低的混凝土配合比，最終確定最佳增效劑的種類及摻量。

增效劑基業(yè)長(zhǎng)青推薦摻量為 0.6%～0.8%，本試驗(yàn)確定基業(yè)長(zhǎng)青的摻量為 0.7%，同時(shí)增加兩組摻量為0.5%、0.9% 的驗(yàn)證組進(jìn)行試驗(yàn)；增效劑 A 的摻量分別為 0.4%、0.6%、0.8% 進(jìn)行試驗(yàn)；同理增效劑 B、增效劑 C 的摻量為供應(yīng)商推薦摻量進(jìn)行試驗(yàn)。

本試驗(yàn)用配合比的膠凝材料為 360kg/m3（水泥280kg/m3，粉煤灰為 47kg/m3，礦粉為 33kg/m3），除增效劑種類和摻量不同外其余原材料相同。為滿足施工性能，配合比的用水量一致，根據(jù)試驗(yàn)混凝土的和易性性能情況，選擇適合泵送施工的試驗(yàn)組。具體的配合比見(jiàn)表9。

表9 增效劑驗(yàn)證用 C30 混凝土配合比 kg/m3

1.2.2 石灰石粉驗(yàn)證試驗(yàn)

石灰石粉作為新型摻合料與增效劑進(jìn)行試配驗(yàn)證，降低配合比成本。固定水膠比和增效劑基業(yè)長(zhǎng)青摻量為0.5%、增效劑 A 摻量為 0.6%，改變膠凝材料組成，進(jìn)行試驗(yàn)，具體配合比數(shù)據(jù)見(jiàn)表10。

表10 石灰石粉驗(yàn)證用 C30 混凝土配合比 kg/m3

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 增效劑驗(yàn)證結(jié)果分析

增效劑對(duì)比驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表11。

由表11 可以看出：摻加增效劑 C 的混凝土強(qiáng)度差，28d 強(qiáng)度甚至達(dá)不到 C30 混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度；摻加增效劑 B 的混凝土強(qiáng)度與摻加基業(yè)長(zhǎng)青混凝土的強(qiáng)度相差不大，但是成本過(guò)高；基業(yè)長(zhǎng)青Ⅰ與Ⅱ相比強(qiáng)度較低。

第 13 組與第 1 組對(duì)比發(fā)現(xiàn)：13 組雖然成本較 1 組高出 1.5 元，但是強(qiáng)度增加 12.8MPa；第 13 組與第 3組對(duì)比發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)度增加 4.6MPa，成本卻降低 2.4 元。因此在目標(biāo)強(qiáng)度的控制下，基業(yè)長(zhǎng)青Ⅱ比增效劑 A 更具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

綜上，基業(yè)長(zhǎng)青Ⅱ比增效劑 C、增效劑 B 經(jīng)濟(jì)效果更加明顯，與增效劑 A 相比也有較好的性能指標(biāo)。

3.2 石灰石粉試驗(yàn)結(jié)果分析

石灰石粉作為新型摻合料制備混凝土，其性能結(jié)果及成本對(duì)比見(jiàn)表12。

由表12 數(shù)據(jù)可以得出：第 2 組用石灰石粉等比例替代第 1 組的礦粉，3d、28d 強(qiáng)度分別增長(zhǎng) 1.5MPa、4.9MPa，成本降低 3.93 元。這是因?yàn)槭沂鄣谋缺砻娣e為 800m2/kg，而水泥的比表面積為 380m2/kg，石灰石粉與水泥漿體充分接觸可以更充分地填充粗細(xì)骨料之間的空隙，改善混凝土的密實(shí)程度，從而提高混凝土力學(xué)性能。

第 3 組、第 4 組降低水泥基準(zhǔn)為 320kg/m3，第 4 組用石灰石粉等比例替代第 3 組的礦粉，由于降低了水泥用量，本組試驗(yàn)加入基業(yè)長(zhǎng)青增效劑，3d 強(qiáng)度增長(zhǎng)3.5MPa，28d 強(qiáng)度相差不大，但是第 4 組的成本相較第1 組成本降低 14.29 元，而兩組的 28d 強(qiáng)度相差不大。

C30 混凝土的 28d 強(qiáng)度大約為 35.0MPa 左右，為了進(jìn)一步降低成本，減少不必要的混凝土強(qiáng)度浪費(fèi)情況發(fā)生，試驗(yàn)將石灰石粉的摻量加大，同時(shí)降低水泥用量。由表12 的數(shù)據(jù)得出：第 6 組的強(qiáng)度較好，成本更低。

對(duì) C30 混凝土來(lái)說(shuō)，石灰石粉驗(yàn)證試驗(yàn)所得混凝土的 28d 強(qiáng)度較高約為 44MPa，還有進(jìn)一步降低材料用量、降低成本的可能。將 28d 強(qiáng)度控制在 35.0MPa 左右，混凝土的成本還會(huì)進(jìn)一步降低，以這兩種材料為設(shè)計(jì)核心，在滿足混凝土工作性能、設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求下，最大程度降低混凝土成本。

優(yōu)化后的混凝土配合比及成本見(jiàn)表13。

表11 不同種類增效劑 C30混凝土基本物理性能及成本指標(biāo)

表12 混凝土基本物理性能及成本指標(biāo)

表13 優(yōu)化 C30 混凝土配合比及成本

4 實(shí)際工程應(yīng)用

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究，選擇中渝國(guó)際項(xiàng)目完成實(shí)際生產(chǎn)。生產(chǎn)過(guò)程中坍落度穩(wěn)定，泵送效果良好，混凝土表面成型良好，后期實(shí)體回彈滿足設(shè)計(jì)要求。詳情如圖1 所示。

圖1 新配合比實(shí)際生產(chǎn)圖

5 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)基業(yè)長(zhǎng)青Ⅱ摻量在 0.5% 的時(shí)候，混凝土施工性能及強(qiáng)度最佳，比目前通用的增效劑 A 成本降低 0.5 元/m3。

（2）石灰石粉在混凝土中可以取代礦粉。

（3）摻入新型礦物摻合料以及增效劑可以降低配合比成本約 10元/m3。