機制砂與減水劑的適應性研究

（中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

0 引言

天然砂是一種典型的自然資源，常被用于建筑工程行業。由于越來越多的工程建設需要和環境保護因素，天然砂嚴重匱乏，已無法滿足市場需求。機制砂的出現無疑很好解決了天然砂不足問題。機制砂是通過制砂機加工而成的砂子，其表面粗糙、棱角尖銳，石粉含量多，細度模數一般在2.8～3.5。因此機制砂混凝土往往與天然砂混凝土存在一定的差異。

減水劑的種類繁多，和機制砂的適應性差異大。萘系等傳統減水劑已不能滿足工程需要，而聚羧酸減水劑作為一種新型的高性能減水劑，具有大減水、高保坍、高增強等功能，目前廣泛應用于公路、橋梁、隧道等工程。

機制砂的級配、細度模數、石粉含量及聚羧酸減水劑的類型、摻量等因素都會影響混凝土工作性能。故基于不同的聚羧酸減水劑與機制砂的適應性展開探究，以期科學指導機制砂混凝土用減水劑的篩選，進而優化混凝土配合比。

1 減水劑適應性的影響因素

1.1 減水劑因素

不同的減水劑，由于化學成分、分子結構、基因種類、聚合度等的不同，其適應性也不同。聚羧酸鹽減水劑的表現更好，其坍落度也較好，萘系減水劑和蜜桉樹脂減水劑的適應性并不理想，其坍落度較差。

1.2 機制砂因素

機制砂母材中最常見骨料類型有鈣質骨料和硅鋁質骨料，鈣質骨料的吸水性普遍不高，與減水劑適應性較好，硅鋁質骨料吸水性大，故而與減水劑的適應性表現差強人意。級配良好的機制砂顆粒大小分布均勻、比表面積和孔隙率較小，可有效提高混凝土的穩定性，一般而言，細度模數在2.6～3.2的砂為工程建設中最理想級配范圍。石粉含量是機制砂與天然砂最明顯區別之一，石粉含量對機制砂混凝土工作性有顯著影響，與減水劑適應性方面表現得也更明顯。

1.3 水泥因素

水泥的性能主要取決于水泥熟料的質量，由于選擇的原材料和生產工藝等不同，水泥的礦物組成及比例不同，對減水劑的吸附性也有所不同。水泥中堿含量增大，減水劑與水泥的適應性變差，減水劑的塑化效果變差，混凝土坍落度經時損失增大，還會存在堿-骨料反應的潛在危機。水泥細度越大則比表面積越大，需水量就越大，為了達到同樣的效果，則會增加減水劑的用量。水泥混合料的品種、摻量等對減水劑作用也有影響，與礦渣水泥和粉煤灰水泥的適應性好于火山灰、焙燒煤矸石水泥，要達到預期的效果也要增加減水劑的摻量。

1.4 環境條件因素

影響水泥與減水劑適應性的環境因素有溫度和時間。氣溫越高，水泥水化速度就越快，混凝土坍落度損失就越快。運輸過程中因水化及水分蒸發、混凝土中氣泡外逸等因素，運輸時間越長引起混凝土坍落度損失也越快。

2 試驗

2.1 原材料

主要原材料有：石粉（機制砂中篩分）、P·O42.5水泥（寧波科環）、機制砂（象山磊順）、減水劑（山西金盾苑、武漢蘇博、上海浦華，編號依次為a、b、c）、飲用水。

2.2 試驗步驟

混凝土中加入的減水劑存在飽和狀態，隨著減水劑摻量的不斷增加，水泥漿的流動度逐漸增大，增大到一定程度時，流動度將不再發生改變，此時即為減水劑最理想的摻量值。此次探究選擇3種不同的減水劑在石粉含量為5%、10%、15%、20%時的變化情況，繼而明確不同減水劑在不同石粉含量下的飽和情況，比較3種減水劑最理想的摻量。

試驗準備：稱取450g水泥、1350g機制砂、169g水、廠家推薦量的減水劑。

試驗步驟：將水和減水劑加入稱量好的水泥中，在攪拌鍋內低速攪拌30秒后加入稱量好的機制砂，繼續攪拌3min后檢測其擴展度，擴展度值取砂漿縱向和橫向直徑的平均值。隨后采用逐次增量法反復進行上述步驟，直到兩次膠砂擴展度幾乎不變或縮小為止，此時將上一次的減水劑用量定為飽和點。

表1 不同石粉含量機制砂與不同減水劑配制膠砂對比

按照GB/T 2419—2005《水泥膠砂流動度測定方法》進行保坍性試驗，依據之前確定的減水劑a、b、c的飽和點值，分別檢測不同石粉含量機制砂膠砂經時變化并分析保坍性。試驗數據如表1所示。

3 結果分析

減水劑摻量增加到一定值時，水泥膠砂擴展度達到最大值，繼續增加，其擴展度基本不變或降低。減水劑相同時，不同石粉含量機制砂所配制膠砂的飽和點不同，石粉含量越高其飽和點越大。石粉含量相同時，3種減水劑飽和點不同。石粉含量較高時，a、b減水劑試樣的流動度隨著時間慢慢下降，c減水劑出現明顯下降。石粉含量5%時，3種減水劑的流動性均較差。究其原因，機制砂拌合物的粘聚性和保水性隨著石粉含量的增加而增加，故而在保坍性方面表現更為優越。

4 結論

1）減水劑的飽和點摻量是水泥漿體獲得最大流動性時的最小摻量，當摻量繼續增大時，流動度基本不變或者不增反降。

2）不同石粉含量會對減水劑的飽和點、混凝土的流動性、保坍性有一定影響，即石粉含量越高，減水劑的飽和點越高。

3）機制砂混凝土的流動性與保坍性和所使用的減水劑類型有一定的關聯性。

4）選定與工程相適應的機制砂和減水劑，嚴格把控各項質量性能參數，從而有效降低工程成本，為項目創收。