聚羧酸高性能減水劑對(duì)機(jī)制砂混凝土性能的影響

李軍超

（濟(jì)南中粉砼業(yè)有限公司，山東 濟(jì)南 250200）

0 引言

伴隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，工程數(shù)量逐漸增多，對(duì)混凝土的需求量也越來(lái)越大。混凝土的生產(chǎn)中，砂及石骨料是最重要且用量最多的原材料，其對(duì)混凝土配制和性能產(chǎn)生巨大影響。如果混凝土的生產(chǎn)區(qū)域位于天然砂比較短缺的地區(qū)，例如山東省濟(jì)南市，那么就需要采用異地運(yùn)輸?shù)姆绞将@取天然砂，從而導(dǎo)致混凝土原材料成本不斷地增加[1-2]。此外，過(guò)量開采天然砂，對(duì)自然環(huán)境造成的壓力也日益增加，因此使用機(jī)制砂代替天然砂在國(guó)內(nèi)外已成為混凝土行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一種趨勢(shì)[3-5]。

與天然砂相比，機(jī)制砂具有顆粒粗糙、棱角多、級(jí)配差、石灰石粉含量多等缺點(diǎn)，在使用機(jī)制砂配制混凝土?xí)r易出現(xiàn)離析、泌水、工作性差等現(xiàn)象[6-8]。對(duì)于機(jī)制砂的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，會(huì)伴隨著部分石灰石粉的出現(xiàn)，石灰石粉的含量以及化學(xué)成分對(duì)混凝土的工作性和強(qiáng)度有著較大的影響。因此，本文主要是針對(duì)聚羧酸高性能減水劑對(duì)機(jī)制砂混凝土性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，包括工作性能（和易性、粘聚性、含氣量、凝結(jié)時(shí)間和坍落度損失）和力學(xué)性能。

1 試驗(yàn)原材料、試驗(yàn)儀器、試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原材料

水泥：P·O42.5，山東濟(jì)南山水水泥廠；粉煤灰：Ⅱ級(jí)，山東濟(jì)南黃臺(tái)電廠；細(xì)骨料：為機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)約 3.0，級(jí)配良好，山東濟(jì)南長(zhǎng)清石料廠；粗骨料：5～16mm、16～31.5mm 兩級(jí)配碎石，當(dāng)?shù)厥蠌S；聚羧高性能酸減水劑：母液類型有高減水型母液 SR01，高減水保坍型母液 SR02，保坍型母液 SR03，超保坍型母液 SR04，均來(lái)自山東建筑科學(xué)研究院外加劑廠；引氣劑、消泡劑和緩凝劑（PN）均來(lái)自山東濟(jì)南安順達(dá)化工有限公司。

1.2 試驗(yàn)儀器

混凝土攪拌機(jī)、混凝土含氣量測(cè)定儀、壓力試驗(yàn)機(jī)、坍落度筒等。

1.3 試驗(yàn)方法

混凝土含氣量、坍落度性能試驗(yàn)測(cè)試按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

混凝土試件制作與養(yǎng)護(hù)、抗壓強(qiáng)度測(cè)試按照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

2 聚羧酸高性能減水劑對(duì)機(jī)制砂混凝土性能的影響

本文研究聚羧酸高性能減水劑對(duì)機(jī)制砂混凝土性能的影響，其混凝土采用 C30 泵送混凝土，坍落度控制在 200～230mm，保坍 2h，含氣量控制在 1.5%～3.5%，其 C30 機(jī)制砂混凝土配合比見表 1 所示。

表1 C30 機(jī)制砂混凝土配合比 kg/m3

2.1 聚羧酸高性能減水劑對(duì)機(jī)制砂混凝土工作性能影響

試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案：試驗(yàn)采用不同母液類型進(jìn)行搭配、以及各種母液與緩凝劑進(jìn)行搭配，并通過(guò)調(diào)整外加劑減水率和引氣劑或消泡劑用量，使混凝土初始坍落度控制在 200～230mm 之間，含氣量控制在 1.5%～3.5% 之間，其試驗(yàn)方案和試驗(yàn)結(jié)果見表 2。

從表 2 中可以看出：當(dāng)不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時(shí)，各組方案下的機(jī)制砂混凝土的粘聚性都可以，和易性也好，都可以滿足施工現(xiàn)場(chǎng)和各種國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

從表 2 和圖 1 可以看出：當(dāng)機(jī)制砂混凝土初始坍落度都控制在 200～230mm 之間，含氣量控制在1.5%～3.5% 之間時(shí)，不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時(shí)，其機(jī)制砂混凝土不同時(shí)間（1h、1.5h 和 2.0h）的坍落度損失情況不同。如當(dāng)使用高減水型母液 SR01 與高減水保坍型母液 SR02 兩者進(jìn)行搭配時(shí)，其機(jī)制砂混凝土坍落度保坍不到 1h；當(dāng)使用高減水型母液 SR01 與保坍型母液SR03 兩者進(jìn)行搭配時(shí)，且 SR01：SR03 為 3：7 以下時(shí)，其機(jī)制砂混凝土坍落度可保坍 1h，但保不到 1.5h；當(dāng)使用高減水保坍型母液 SR02 與保坍型母液 SR03 兩者進(jìn)行搭配時(shí)，其機(jī)制砂混凝土坍落度最長(zhǎng)可保坍 1.5h，且 SR03 用量越多保坍時(shí)間越長(zhǎng)；當(dāng)使用高減水型母液 SR01 與保坍型母液 SR03、超保坍型母液 SR04 三者進(jìn)行搭配時(shí)，或使用高減水保坍型母液 SR02 與保坍型母液 SR03、超保坍型母液 SR04 三者進(jìn)行搭配時(shí)，其機(jī)制砂混凝土坍落度最長(zhǎng)可保坍 2.0h；當(dāng)在 6#（SR02：SR03=3：7）基礎(chǔ)上，使用緩凝劑也可以延長(zhǎng)機(jī)制砂混凝土坍落度保坍時(shí)間，最長(zhǎng)可保坍 2.0h。

圖1 聚羧酸高性能減水劑對(duì)機(jī)制砂混凝土坍落度經(jīng)時(shí)變化的影響

圖2 聚羧酸高性能減水劑對(duì)機(jī)制砂混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

表2 聚羧酸高性能減水劑對(duì)機(jī)制砂混凝土工作性能影響的試驗(yàn)方案和試驗(yàn)結(jié)果

從表 2 和圖 2 可以看出：在不加緩凝劑情況下，當(dāng)機(jī)制砂混凝土初始坍落度都控制在 200～230mm 之間，含氣量控制在 1.5%～3.5% 之間時(shí)，不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時(shí)，其機(jī)制砂混凝土凝結(jié)時(shí)間變化不大，如當(dāng)使用高減水型母液 SR01 與高減水保坍型母液 SR02 兩者、高減水型母液 SR01 與保坍型母液 SR03 兩者、高減水保坍型母液 SR02 與保坍型母液 SR03 兩者進(jìn)行搭配時(shí)，其機(jī)制砂混凝土凝結(jié)時(shí)間都在 500～550min 之間；當(dāng)使用高減水型母液 SR01 與保坍型母液 SR03、超保坍型母液 SR04 三者，或使用高減水保坍型母液 SR02 與保坍型母液 SR03、超保坍型母液 SR04 三者進(jìn)行搭配時(shí)，其機(jī)制砂混凝土凝結(jié)時(shí)間都在 525～580min 之間，且加超保坍型母液 SR04 后，其機(jī)制砂混凝土凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)大概 30min 左右；從表 2 和圖 2 還可看出：在 6#（SR02：SR03=3：7）基礎(chǔ)上加緩凝劑后，其機(jī)制砂混凝土凝結(jié)時(shí)間隨緩凝劑摻量增加逐漸延長(zhǎng)，延長(zhǎng)較明顯。

2.2 聚羧酸高性能減水劑對(duì)機(jī)制砂混凝土力學(xué)性能影響

聚羧酸高性能減水劑對(duì)機(jī)制砂混凝土抗壓強(qiáng)度的影響試驗(yàn)結(jié)果見表 3。

表3 聚羧酸高性能減水劑對(duì)機(jī)制砂混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

圖3 聚羧酸高性能減水劑對(duì)機(jī)制砂混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

從表 3 和圖 3 可以看出：在不加緩凝劑情況下，不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時(shí)，其機(jī)制砂混凝土 3d、7d 和 28d抗壓強(qiáng)度變化不大，如當(dāng)使用高減水型母液 SR01 與高減水保坍型母液 SR02 兩者、高減水型母液 SR01 與保坍型母液 SR03 兩者、高減水保坍型母液 SR02 與保坍型母液 SR03 兩者、高減水型母液 SR01 與保坍型母液 SR03 和超保坍型母液 SR04 三者、高減水保坍型母液 SR02 與保坍型母液 SR03 和超保坍型母液 SR04 三者進(jìn)行搭配時(shí)，其機(jī)制砂混凝土 3d、7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度分別在 17.6～19.2MPa 之間、24.8～26.4MPa 之間、37.4～38.7MPa 之間。從表 3 和圖 3 還可以看出：當(dāng)在6#（SR02：SR03=3：7）基礎(chǔ)上添加緩凝劑后，其機(jī)制砂混凝土 3d 和 7d 抗壓強(qiáng)度隨著緩凝劑摻量的增加逐漸降低，摻量越高其抗壓強(qiáng)度降低越多，特別是 3d 抗壓強(qiáng)度變化比較明顯；而對(duì)于 28d 抗壓強(qiáng)度而言，其機(jī)制砂混凝土抗壓強(qiáng)度受緩凝劑的影響不大，在 5% 摻量情況下，僅下降 1MPa 左右。

3 結(jié)論

（1）不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時(shí)，不論是否使用緩凝劑，對(duì)機(jī)制砂混凝土粘聚性、和易性影響不大。

（2）當(dāng)不使用緩凝劑時(shí)，不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時(shí)，對(duì)機(jī)制砂混凝土坍落度保坍時(shí)間影響比較大，使用高減水型母液 SR01 與保坍型母液 SR03 和超保坍型母液 SR04三者、高減水保坍型母液 SR02 與保坍型母液 SR03 和超保坍型母液 SR04 三者進(jìn)行搭配的效果最好；當(dāng)使用緩凝劑時(shí)，也可機(jī)制砂混凝土坍落度保坍時(shí)間延長(zhǎng)至2h。

（3）當(dāng)不使用緩凝劑，不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時(shí)，對(duì)機(jī)制砂混凝土凝結(jié)時(shí)間影響不大；當(dāng)使用緩凝劑時(shí)，其機(jī)制砂混凝土凝結(jié)時(shí)間隨著緩凝劑摻量的增加逐漸延長(zhǎng)，摻量越高越明顯。

（4）當(dāng)不使用緩凝劑，不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時(shí)，對(duì)機(jī)制砂混凝土 3d、7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度影響不大；當(dāng)使用緩凝劑時(shí)，其機(jī)制砂混凝土 3d 和 7d 抗壓強(qiáng)度隨著緩凝劑摻量的增加逐漸降低，摻量越高降低越多，特別是3d抗壓強(qiáng)度變化比較明顯；而對(duì)于 28d 抗壓強(qiáng)度而言，其機(jī)制砂混凝土抗壓強(qiáng)度受緩凝劑的影響不大。