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(zhì)提出了更高的要求[1]。在使用過程中，膠凝材料品質(zhì)、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(chǎn)生影響，引起適應(yīng)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(yīng)用于預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)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(yīng)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(yīng)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(guān)應(yīng)用提供技術(shù)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(shù)指標見表1。

（2）石粉為經(jīng)機制砂篩分去除雜質(zhì)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(shè)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(zhì)性試驗方法》進行測試。

表1 水泥的性能指標結(jié)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(jié)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(nèi)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(jié)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(jié)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(yīng)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(yīng)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(yīng)接觸面積，對水泥凈漿流動度損失會產(chǎn)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(jié)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(jié)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(nèi)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(jié)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(jié)果

圖3 的結(jié)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(nèi)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(jié)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。