水泥與減水劑相容性試驗在軌道板生產中的應用

馬玉濤,仝婷婷

(光明鐵道控股有限公司，衢州 324000)

CRTSⅢ型軌道板是無砟軌道系統的主要傳力構件，采用高強混凝土澆筑。目前水泥質量的波動是影響高強混凝土性能的主要因素，針對這種現象，通過水泥與減水劑相容性試驗來確定減水劑的飽和摻量，為混凝土生產用減水劑摻量提供數據支持，確保混凝土狀態可控、穩定，保障生產的軌道板質量。

1 原材料

水泥：盤固PO 42.5硅酸鹽水泥，比表面積340 m2/kg，標準稠度用水量27.5%，28 d抗壓強度為64.0 MPa；減水劑：江蘇蘇博特聚羧酸系高性能減水劑(標準型)，減水率33%，泌水率17%，28 d抗壓強度比174%，含固量16%，推薦摻量1.2%；摻合料：北京鐵科首鋼復合摻合料，需水量比100%，28 d活性指數102%；中砂：細度模數2.7，含泥量1.2%；碎石：5～20 mm連續級配，含泥量0.3%，針片狀含量2%。水：自來水。各原材料其他指標均符合《高速鐵路CRTS Ⅲ型板式無砟軌道先張法預應力混凝土軌道板》(Q/CR 567—2017)的要求。

2 試驗方法

水泥與減水劑相容性試驗依據《水泥與減水劑相容性試驗方法》(JC/T 1083—2008)規定的凈漿流動度法(代用法)，以測定相應時間的凈漿流動度表征相容性[1]。混凝土拌合物性能試驗依據《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》(GB/T 50080—2016)，以坍落度表示相容性。

3 試驗結果與分析

3.1 減水劑摻量對水泥凈漿流動度的影響

試驗中通過調整減水劑摻量(0.8%、1.0%、1.1%、1.2%)研究凈漿流動度的變化，確定減水劑的飽和摻量，具體數據見表1。

表1 水泥漿體配合比、凈漿流動度及漿體性能

從表1數據可知，當減水劑摻量在0.8%～1.1%時，水泥凈漿流動度隨著減水劑摻量的增加而增大，當減水劑摻量達到1.2%時，水泥凈漿流動度變化不大，但漿體性能已出現泌水現象，因此減水劑的飽和摻量為1.1%。

3.2 水泥摻合料對減水劑飽和摻量的影響

在高強混凝土配合比設計過程中，一般會摻入適量礦物摻合料以提高混凝土的力學性能和耐久性能。參照軌道板混凝土配合比中摻合料摻量，試驗摻入10%的摻合料取代水泥，通過改變減水劑摻量探究凈漿流動度的變化，確定減水劑的飽和摻量，具體數據見表2。

表2 水泥漿體配合比、凈漿流動度及漿體性能

從表2可以看出，當減水劑摻量在0.8%～1.1%時，水泥凈漿流動度隨著減水劑摻量的增加而增大；當減水劑摻量增至1.2%時，水泥凈漿流動度變化不大，但漿體性能已出現泌水現象，因此減水劑的飽和摻量為1.1%。對比表1可知，在相同減水劑摻量下，摻入摻合料后漿體流動度有所提高，摻合料有利于增加聚羧酸減水劑的有效吸附量，降低水泥—聚羧酸減水劑漿體的zeta電位，改善水泥漿體的流動性[3]，且摻入摻合料對減水劑飽和摻量點沒有影響。

3.3 減水劑飽和摻量對混凝土拌合物狀態的影響

由表2可知減水劑摻量為1.0%和1.1%時，其漿體流動度相差不大，通過進行混凝土試拌驗證飽和摻量的準確性，考慮凈漿成份單一相比混凝土成份差別較大，特別是砂、石含泥量對減水劑使用效果影響較大，故選取減水劑摻量為1.0%、1.1%、1.2%、1.3%進行試拌，測定混凝土坍落度、觀察和易性。根據Q/CR 567—2017要求混凝土坍落度控制在80～120 mm[4]。具體數據見表3、表4。

表3 混凝土配合比 /(kg·m-3)

表4 混凝土拌合物性能

從表4可知，隨著減水劑摻量的增加混凝土坍落度逐步增大，當減水劑摻量為1.2%時，混凝土狀態達到最佳，能夠很好的滿足車間生產的需求，相比凈漿確定的減水劑飽和摻量增加了0.1%的摻量，減水劑摻量為1.3%時，混凝土性能已無法滿足生產要求。在相同減水劑摻量下，摻入摻合料能夠提升混凝土拌合物工作性能。砂石骨料的加入對減水劑的飽和摻量點產生了一定影響，砂石骨料中含有一定量泥，泥對減水劑的吸附導致單位水泥量的減水劑占有率降低[5]。

4 數據統計與分析

水泥與減水劑是混凝土的主要材料，且水泥減水劑的質量更穩定可控，通過凈漿流動度法測定進場水泥與減水劑的飽和摻量點，統計攪拌站相應批次減水劑、水泥在生產時的減水劑摻量。論文統計兩批減水劑和相應批次水泥的攪拌站生產減水劑實際用量，對比通過凈漿法測定的兩批減水劑與相應批次水泥的飽和摻量，兩批減水劑消耗水泥18批。實際統計數據見圖1。

經統計混凝土攪拌數據，攪拌站生產用減水劑摻量比凈漿流動度法測定的減水劑飽和摻量略高，范圍在+0.1%，準確度較高，可用于指導混凝土生產。凈漿流動度法測定減水劑飽和摻量相比室內混凝土試拌具有方便、快捷的優點，對每批進場水泥進行相容性試驗，可提前掌握水泥質量的波動情況及減水劑的飽和摻量。當減水劑飽和摻量有較大波動時，應對減水劑配方進行相應調整，或將水泥質量波動情況反饋到水泥廠家，采取質量控制措施，提前保證混凝土狀態的穩定及生產的持續性。

5 結 語

凈漿流動度法測定的減水劑飽和摻量點相比室內混凝土試拌確定的減水劑飽和摻量低0.1%，攪拌站實際生產減水劑摻量介于兩者之間，在生產中可通過水泥凈漿流動度法試驗提前預判減水劑摻量。