CTF 混凝土增效劑對(duì)混凝土配合比的優(yōu)化試驗(yàn)

謝寧，韋增智，黃金田，潘亞波

（1. 廣西三駿建材科技有限公司，廣西　南寧　530000；2.廣西鼎盛混凝土有限公司，廣西　南寧　530000；3.廣州市三駿建材科技有限公司，廣東　廣州　511370）

CTF 混凝土增效劑對(duì)混凝土配合比的優(yōu)化試驗(yàn)

謝寧1，韋增智2，黃金田3，潘亞波3

（1. 廣西三駿建材科技有限公司，廣西南寧530000；2.廣西鼎盛混凝土有限公司，廣西南寧530000；3.廣州市三駿建材科技有限公司，廣東廣州511370）

本文針對(duì)攪拌站實(shí)際應(yīng)用的原材料，并加入 CTF 混凝土增效劑進(jìn)行混凝土配比優(yōu)化對(duì)比試驗(yàn)，以 C30、C40、C50等攪拌站常見(jiàn)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)來(lái)驗(yàn)證 CTF 混凝土增效劑的最佳摻量，以及其對(duì)混凝土綜合性能的影響，研究 CTF 按最佳摻量在不同水膠比下的強(qiáng)度關(guān)系并推算出達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求時(shí)減少的膠材用量，并做了相應(yīng)的成本分析。

CTF 混凝土增效劑；配合比優(yōu)化；和易性

0　前言

CTF 混凝土增效劑是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型外加劑，其特點(diǎn)是在減少混凝土中水泥用量的同時(shí)改善混凝土和易性，有效減少混凝土裂紋，對(duì)混凝土施工性能和耐久性具有顯著的提升作用，并具備一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，目前已在全國(guó)各商混、管樁和構(gòu)建等混凝土企業(yè)廣泛使用，且口碑良好[1-6]。

本文主要研究 C30、C40、C50 泵送混凝土在保持原配合比不變的前提下，試驗(yàn)不同摻量增效劑對(duì)混凝土強(qiáng)度的提高幅度以及工作性能的改善情況，確定增效劑的最佳摻量。在確定最佳摻量后，保持在用水量在一定范圍波動(dòng)情況下，對(duì)比不同水膠比與強(qiáng)度的關(guān)系，得出摻 CTF 混凝土增效劑達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)可降低的膠凝材料用量，并做本分析。

1　原材料與試驗(yàn)方法

1.1原材料

水泥： P?O 42.5 普通硅酸鹽水泥，其技術(shù)性能見(jiàn)表 1。

表1　水泥的物理性能

粉煤灰：Ⅱ 級(jí)粉煤灰，需水量比 102%，燒失量為4.1%，細(xì)度（0.045mm 方孔篩）為 13.2%。

礦粉：廣西某地 S95 級(jí)礦粉，比表面積為 400m2/kg，7d抗壓強(qiáng)度比為 82%，28d 抗壓強(qiáng)度比為 101%。

粗骨料：5～3 1.5 m m 連續(xù)級(jí)配，表觀密度為2720kg/m3，堆積密度 1510kg/m3，含泥量 0.3%，針片狀含量3%，壓碎值 14%。

細(xì)骨料：連續(xù)級(jí)配的山砂，表觀密度為 2650kg/m3，細(xì)度模數(shù) Mx =2.8， 含泥量 1.8%。

減水劑： CSP-11 聚羧酸系緩凝型高性能減水劑，減水率為 27%，固含量 10.26%。

CTF 混凝土增效劑：廣州市三駿建材科技有限公司生產(chǎn)的一種以聚合物為主體的高效復(fù)合混凝土外加劑，產(chǎn)品為半透明無(wú)分層液體，密度為 (1.005±0.020)g/cm3，pH 值為(10.0±1.0)，不含氯離子等對(duì)混凝土有害的成分，摻量為膠凝材料的 0.4%～1.0%。

1.2配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方法

（1）選用 C30、C40、C50 混凝土作為基準(zhǔn)，CTF 混凝土增效劑分別按膠凝材料 0.4%、0.5%、0.6% 直接摻入上述混凝土配比中，作為對(duì)比樣，對(duì)比混凝土工作性能和強(qiáng)度的變化，最終確定 CTF 混凝土增效劑在混凝土中的最佳摻量，具體的混凝土配合比設(shè)計(jì)如表 2 所示。

表2　混凝土配合比

（2）在確定 CTF 的最佳摻量后，進(jìn)行常用配合比C25～C60 試配。試驗(yàn)中，保持用水量不變，適當(dāng)增加水膠比，同時(shí)減少部分膠凝材料（以水泥為主），相應(yīng)增加到細(xì)骨料中，保持砂率一致。通過(guò)調(diào)節(jié)砂率、用水量和減水劑摻量，確?；炷粱鶞?zhǔn)與對(duì)比樣一致，配合比設(shè)計(jì)見(jiàn)表 3，觀察水膠比變化對(duì)強(qiáng)度的影響。

表3　不同水膠比試配設(shè)計(jì)表

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1最佳摻量

圖1　不同 CTF 增效劑摻量與混凝土 7d 強(qiáng)度關(guān)系

圖2　不同 CTF 增效劑摻量與混凝土 28d 強(qiáng)度關(guān)系

從表 2 及圖 1、圖 2 數(shù)據(jù)綜合分析來(lái)看，摻加 CTF 增效劑的混凝土強(qiáng)度都要明顯高于基準(zhǔn)樣，從 7d 強(qiáng)度來(lái)看，在摻量為 0.4% 及 0.6% 時(shí)，強(qiáng)度均較好，28d 強(qiáng)度方面，0.5% 摻量最好，其次是 0.6% 摻量。

新拌混凝土出機(jī)工作性能方面，對(duì)比基準(zhǔn)樣，摻入混凝土增效劑后，混凝土包裹性、流動(dòng)性以及粘聚性方面都要明顯好于基準(zhǔn)混凝土，整體泵送性能提升明顯。但 CTF 混凝土增效劑摻量為 0.6% 效果更佳，故按 0.6% 摻量作為下一步實(shí)驗(yàn)的摻量。

2.2按 0.6% 的摻量做不同水膠比情況下和強(qiáng)度的相關(guān)性

根據(jù)以上水膠比與強(qiáng)度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制散點(diǎn)圖得出膠水比與 28d 強(qiáng)度的關(guān)系：y = -119.66x+ 108.62（y 為 28d 強(qiáng)度值，x 為水膠比），如圖 3 所示。

圖3　水膠比-強(qiáng)度散點(diǎn)圖

確定配比中各強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度值的選?。簭谋?2 的試配中數(shù)據(jù)顯示未加增效劑的 28d 強(qiáng)度值是：40.8MPa/C30、51.8MPa/C40、64.5MPa/C50；基本為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的 130% 左右，故進(jìn)行配合比選擇時(shí)以強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的 130% 進(jìn)行水膠比選取，計(jì)算出水膠比，見(jiàn)表 4。

表4　不同強(qiáng)度等級(jí)所需水膠比

2.3生產(chǎn)中水膠比及 CTF 優(yōu)化配合比的確定

針對(duì)攪拌站 C25、C30、C35、C40、C45、C50、C60 混凝土生產(chǎn)現(xiàn)狀，可依據(jù)上述相關(guān)性公式計(jì)算得出不同強(qiáng)度等級(jí)的水膠比。在保證滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，確定了 C25、C30、C35、C40、C45、C50、C60 水膠比分別為：0.64、0.58、0.53、0.47、0.42、0.36、0.31，同時(shí)參照試配時(shí)外加劑摻量、砂率、礦粉與粉煤灰的摻量，得出摻 CTF 混凝土增效劑后的優(yōu)化配合比，見(jiàn)表 5。在確定按照表 5 配合比進(jìn)行生產(chǎn)后，通過(guò)使用該站現(xiàn)有的原材料，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)應(yīng)用驗(yàn)證，各強(qiáng)度等級(jí)的混凝土優(yōu)化配合比不僅能保證混凝土工作性能和強(qiáng)度，而且生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定，混凝土外銷(xiāo)質(zhì)量糾紛也明顯減少。

表5　不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土確定最終配合比

3　成本分析

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定混凝土各強(qiáng)度等級(jí)最終配合比后，CTF 混凝土增效劑摻量為 0.6%，按照該攪拌站該季節(jié)各原材料的單價(jià)，計(jì)算得出使用增效劑后各強(qiáng)度等級(jí)混凝土單方能節(jié)省的成本。見(jiàn)表 6 所示。從表 6 可以得出，CTF 混凝土增效劑的摻入，可以在一定程度上對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土成本降低，且隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)增加，節(jié)省的空間更大。

表6　單方混凝土在使用 CTF 增效劑后的成本分析

4　結(jié)論

（1）綜合比較混凝土強(qiáng)度和工作性能，CTF 混凝土增效劑在混凝土中比較合適的摻量為 0.6%。

（2）通過(guò)使用最佳摻量 CTF 混凝土增效劑，針對(duì)強(qiáng)度等級(jí) C25、C30、C35、C40、C45、C50、C60 配合比，得出達(dá)到滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，水膠比分別為：0.64、0.58、0.53、0.47、0.42、0.36、0.31。

（3）加入了 CTF 混凝土增效劑后，對(duì)混凝土成本節(jié)約明顯，且隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)增加，更顯著。

[1] 李恒峰，徐川，唐修軍，等．CTF 混凝土增效劑在 C50 預(yù)應(yīng)力橋梁中的應(yīng)用[J]．商品混凝土，2011(7)：71-72．

[2] 舒懷珠．商品混凝土使用技術(shù)讀本[M]．北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2012．

[3] 程臻赟． CTF 混凝土增效劑對(duì)混凝土耐久性的影響研究．甘肅水利水電技術(shù)，2012(8)：29-33.

[4] 潘亞波，楊陽(yáng)．CTF 混凝土增效劑對(duì)水泥及混凝土性能影響研究[J]．商品混凝土，2013(9)：59-61.

[5] 梁海區(qū)，李青川，黃崇奕，等．大體積抗?jié)B混凝土在雙擁大橋中發(fā)應(yīng)用[J]．商品混凝土，2012(9)：60-62+74.

[6] 霍煥榮，王峰，姚榮光，等．CTF 混凝土增效劑應(yīng)用技術(shù)總結(jié)[J]．商品混凝土，2012(9)：51-52.

［通訊地址］廣西省南寧市青秀區(qū)仙葫開(kāi)發(fā)區(qū)（537000）

謝寧（1975-），男，工程師，主要從事商品混凝土技術(shù)、生產(chǎn)與混凝土外加劑方面的研究。