機制砂中石粉對聚羧酸減水劑性能的影響

鮑王軍，王奇?zhèn)?/p>

（杭州鼎昌混凝土有限公司，浙江 杭州 311228）

0 前言

聚羧酸減水劑作為現(xiàn)代高性能混凝土發(fā)展的重要組分，具有減水率高、強度發(fā)展好、耐久性優(yōu)良等特點，但同時也對原材料的品質提出了更高的要求[1]。在使用過程中，膠凝材料品質、砂石集料級配以及周圍溫濕環(huán)境變化等都會對聚羧酸減水劑性能產生影響，引起適應性不良[2]。當前天然細集料短缺，機制砂作為替代品，已經(jīng)被越來越多地應用于預拌混凝土的生產中，并取得了良好的經(jīng)濟和社會效益[3]。石粉是機制砂破碎過程中帶入的，粒徑在 75μm 以下的粉狀顆粒，機制砂的使用應充分考慮石粉的引入量以及對混凝土減水劑性能的影響，以正確引導機制砂混凝土的應用。

本文研究了機制砂中不同石粉摻量對聚羧酸減水劑性能的影響，以期為機制砂相關應用提供技術參考。

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

（1）水泥采用 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，粉煤灰采用Ⅱ級灰，燒失量 4.0%，需水率 95%。水泥的技術指標見表1。

（2）石粉為經(jīng)機制砂篩分去除雜質得到，粒徑尺寸為 45μm 篩余 9.5%。

（3）細集料為機制砂經(jīng)過水洗烘干之后制得，細度模數(shù)為 2.8，控制石粉含量不超過 0.5%；粗集料采用5～20mm 連續(xù)級配的碎石，壓碎指標為 9%。

（4）外加劑采用科之杰聚羧酸減水劑，減水率為23%，推薦摻量為 0.8%～2.5%。

1.2 試驗方法

（1）石粉篩分及 MB 值測試參照 GB/T 14684—2011《建設用砂》進行測試。

（2）凈漿流動度試驗：參照 GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質性試驗方法》進行測試。

表1 水泥的性能指標結果

（3）水泥膠砂強度試驗：按照 GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法》，成型 40mm×40mm×160mm 試塊，分別測試水泥砂漿指定齡期的抗折和抗壓強度值。

（4）混凝土工作性能試驗：按照 GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行。混凝土力學性能試驗 按照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行，成型100mm×100mm× 100mm 混凝土試件，測定混凝土 7d和 28d 的抗壓強度。

2 結果與討論

2.1 石粉對減水劑減水效率的影響

將石粉等量取代水泥，控制水泥凈漿流動度(210±5)mm，研究內摻 0%、5%、10%、15%、20% 的石粉摻量對外加劑減水效果的影響，及對水泥凈漿流動度損失的影響。測試結果見表2和圖1。

表2 摻加機制砂石粉的水泥凈漿流動度

結果顯示，石粉摻量 10% 以下時，外加劑摻量有所降低，當石粉摻量超過 10% 時，外加劑摻量隨之大幅增加。石粉自身具有的微集料效應使得其具有滾珠分散作用[4]，同時適當石粉的加入對單位表面積的水泥形成一定分散作用，使得水泥對減水劑的吸附有所降低，因此在石粉摻量低時，表現(xiàn)出對外加劑良好的適應性。

2.2 石粉含量對水泥凈漿流動度經(jīng)時損失的影響

機制砂中的石粉的加入降低了單位水泥的反應接觸面積，對水泥凈漿流動度損失會產生一定影響，對不同石粉摻量下的水泥凈漿流動度 1h 損失進行了測試，結果見表2和圖2所示。

圖1 石粉對減水劑摻量的影響

圖2 不同石粉摻量下的水泥凈漿流動度損失

結果表明，石粉摻量從0到 20% 時，水泥凈漿流動度損失增加，且石粉摻量超過 10% 時水泥凈漿流動度損失較為明顯。石粉摻入使得水泥水化需水量增加，使得單位時間內水分的蒸發(fā)較快，水泥凈漿流動度損失增加。

2.3 石粉含量對水泥混凝土力學強度的影響

以 C30 等級強度水泥混凝土為例，研究了石粉的加入對水泥混凝土力學強度的影響，測試混凝土初始擴展度在 (500±20)mm、坍落度在 (200±10)mm 時的混凝土力學強度值，配合比及測試結果見表3和圖3。

表3 C30 試驗配合比

圖3 不同石粉摻量的混凝土力學強度測試結果

圖3 的結果表明，適量的石粉能夠降低水泥的用量，降低水泥水化熱，從而使得減水劑對水泥的作用效果增強，使得混凝土達到相同擴展度的聚羧酸減水劑摻量降低，混凝土工作性能改善，成型后的混凝土密實度增加，對混凝土強度發(fā)展有利。當石粉在膠材中的比重超過 10% 時，石粉對聚羧酸減水劑的吸附增加[5,6]，導致硬化后的水泥混凝土內部缺陷增加，混凝土強度劣化明顯，從而使得水泥混凝土 7d 和 28d 相比基準強度大幅降低。

3 結論

（1）適量石粉能夠降低減水劑摻量，當石粉摻量在 10% 以下時聚羧酸減水劑減水效率有所提高，石粉含量超過 10% 相同流動度的聚羧酸減水劑摻量提高。

（2）石粉的加入都會使凈漿流動度經(jīng)時損失加大，且損失率隨著石粉含量的增加而加大。

（3）適量石粉的引入能夠改善混凝土的工作性能，提高摻加聚羧酸減水劑的混凝土密實度，從而對強度發(fā)展有利，當石粉在膠材中比例超過 10% 時，對混凝土強度負面作用明顯。