混凝土減膠劑在普通混凝土中的應(yīng)用試驗(yàn)

□□ 岳光亮，謝瑞興，彭立剛，唐櫻燕，龐魯東，劉亞鋒

(1.山東眾森固廢資源循環(huán)利用研究院有限公司，山東 濟(jì)南 250000；2.山東眾森科技股份有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

引言

商品混凝土是當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的建筑材料之一，在倡導(dǎo)資源節(jié)約、環(huán)境友好的社會(huì)背景下，其正向低碳、綠色、高性能化方向發(fā)展。采用更合理的水泥、摻合料和骨料用量，適當(dāng)降低膠砂比，可降低混凝土材料的生產(chǎn)成本，在當(dāng)前水泥價(jià)格居高不下情況下，減膠劑是企業(yè)降低成本最為有效的途徑之一[1-3]。

混凝土減膠劑是一種新型的混凝土外加劑，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為JC/T 2469—2018《混凝土減膠劑》。按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試配試驗(yàn)，將一定量的減膠劑摻入到混凝土中，在保持混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)不降低的基礎(chǔ)上，可降低水泥等膠凝材料的用量。然而，因受到地域材料的限制，減膠劑在推廣中發(fā)現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，個(gè)別商品混凝土站在使用減膠劑后，混凝土的工作性能、力學(xué)性能、膠凝材料用量等關(guān)鍵指標(biāo)未體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。因此，針對(duì)存在的一系列問(wèn)題，為進(jìn)一步有效、合理、科學(xué)地使用減膠劑，本文采用眾森集團(tuán)公司生產(chǎn)的JT-60 A型混凝土減膠劑進(jìn)行混凝土試配驗(yàn)證，以優(yōu)化采用減膠劑的混凝土生產(chǎn)配合比，為減膠劑的推廣應(yīng)用提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 原材料及方法

1.1 試驗(yàn)原材料

水泥：采用山東創(chuàng)新水泥廠生產(chǎn)的散裝P·O 42.5水泥，其化學(xué)、物理指標(biāo)分別見(jiàn)表1和表2。

表1 膠凝材料化學(xué)成分 %

表2 水泥的物理性能指標(biāo)

礦渣粉：采用魯新生產(chǎn)的S95級(jí)礦粉，比表面積為420 m2/kg，7 d活性指數(shù)為79%，28 d活性指數(shù)為98%，成分見(jiàn)表1。

粉煤灰：采用黃臺(tái)電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度(0.045 mm方孔篩余量)為18.8%，成分見(jiàn)表1。

細(xì)骨料：采用當(dāng)?shù)厥規(guī)r破碎機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)為3.0，含粉量為10%，亞甲藍(lán)值為1.8%。

粗骨料：采用當(dāng)?shù)?～25 mm連續(xù)級(jí)配的石灰?guī)r碎石，含泥量為0.5%，泥塊含量為0.2%，壓碎指標(biāo)為8.7%。

外加劑：采用眾森公司生產(chǎn)的聚羧酸系高效減水劑，減水率為25%。

減膠劑：采用山東眾森科技股份有限公司生產(chǎn)的JT-60 A。

1.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)混凝土減膠劑的使用方法，分析混凝土加入減膠劑前后的工作性能、力學(xué)性能及耐久性。試配中，每個(gè)混凝土配合比均按20 L體積稱量物料，強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌120 s后卸料，拌合均勻，測(cè)量坍落度、擴(kuò)展度，圖片、文字記錄后倒掉，剩余混凝土拌合均勻后留制試塊；檢測(cè)混凝土試塊的7 d、28 d、56 d齡期的強(qiáng)度。按照混凝土生產(chǎn)企業(yè)常用的C30、C50強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行對(duì)比。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 減膠劑對(duì)混凝土工作性能的影響

混凝土減膠劑在C30、C50混凝土中應(yīng)用的工作性能見(jiàn)表3。

通過(guò)表3可以看出，與基準(zhǔn)混凝土相比，A2、B2混凝土降低10%水泥用量后，混凝土工作性能降低明顯，說(shuō)明單一地降低膠凝材料用量不利于混凝土的施工泵送，A3、B3混凝土試驗(yàn)可以看出，在降低10%水泥用量的同時(shí)加入0.6%減膠劑后，坍落度、擴(kuò)展度達(dá)到甚至高于基準(zhǔn)混凝土(A1、B1)，并且倒排空時(shí)間縮短，混凝土流速提升。說(shuō)明混凝土減膠劑JT-60 A與不同等級(jí)混凝土原材料適應(yīng)性良好，對(duì)混凝土的坍落度、擴(kuò)展度、粘聚性具有明顯的改善作用[4]。

表3 混凝土減膠劑在C30、C50混凝土中的工作性能

2.2 減膠劑對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

混凝土減膠劑在C30、C50混凝土中應(yīng)用的力學(xué)性能見(jiàn)表4。

通過(guò)表4可以看出，與基準(zhǔn)混凝土相比，保持水膠比不變，C2、D2混凝土降低10%的水泥用量后，混凝土強(qiáng)度降低明顯，C3、D3混凝土試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在降低10%水泥用量的同時(shí)加入0.6%減膠劑后，保持混凝土水膠比不變，混凝土7 d、28 d、56 d的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度高于基準(zhǔn)混凝土(C1、D1)各齡期強(qiáng)度，說(shuō)明混凝土減膠劑JT-60 A對(duì)水泥及摻合料具有激發(fā)作用，促進(jìn)了膠凝材料的水化作用，提高了混凝土的早、后期強(qiáng)度，確保混凝土在降低膠凝材料用量后強(qiáng)度不降低。

表4 減膠劑在C30、C50混凝土中的力學(xué)性能

2.3 減膠劑對(duì)混凝土耐久性的影響

混凝土耐久性包括抗?jié)B性、抗硫酸鹽侵蝕、抗碳化及收縮性等[5]，現(xiàn)對(duì)采用減膠劑的混凝土與基準(zhǔn)混凝土的抗硫酸侵蝕和抗碳化性進(jìn)行對(duì)比分析。

2.3.1 抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)

將混凝土試件(150 mm×150 mm×550 mm)浸泡在濃度為10%的Na2SO4溶液至30 d，檢測(cè)混凝土的抗折強(qiáng)度。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 混凝土抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)

由表5看出，通過(guò)混凝土試件浸泡在濃度為10%的Na2SO4溶液30 d后的強(qiáng)度可知，加入減膠劑的混凝土抗折強(qiáng)度明顯高于基準(zhǔn)混凝土，抗蝕系數(shù)為1.03，說(shuō)明加入減膠劑的混凝土致密度更高。

2.3.2 抗碳化試驗(yàn)

混凝土抗碳化性能與混凝土密實(shí)度相關(guān)，成型越密實(shí)的試件其抗碳化性能越強(qiáng)，混凝土抗碳化試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 混凝土抗碳化試驗(yàn)

從表6可以看出，加入減膠劑后的混凝土試件碳化深度降低，說(shuō)明減膠劑能夠促進(jìn)混凝土的水化，提高了混凝土的密實(shí)性。

3 結(jié)論

3.1 摻入膠凝材料質(zhì)量0.6%的JT-60 A減膠劑，并降低10%的水泥用量，能夠改善新拌混凝土的坍落度、擴(kuò)展度以及倒排空時(shí)間，從而提高了混凝土的泵送性能，有利于混凝土遠(yuǎn)距離工程施工。

3.2 摻入膠凝材料質(zhì)量0.6%的JT-60 A減膠劑，并降低10%的水泥用量，在保持混凝土水膠比不變的情況下，7 d、28 d、56 d試件強(qiáng)度沒(méi)有降低還高于基準(zhǔn)混凝土的強(qiáng)度，說(shuō)明混凝土減膠劑促進(jìn)了膠凝材料的水化。

3.3 同3.2試驗(yàn)條件下，摻入減膠劑混凝土的抗硫酸鹽侵蝕和抗碳化性能指標(biāo)良好，說(shuō)明混凝土減膠劑能夠改善混凝土的耐久性能。

3.4 在保證強(qiáng)度、性能的前提下，使用減膠劑可至少節(jié)約10%的水泥用量，可降低混凝土材料生產(chǎn)成本，尤其是混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高經(jīng)濟(jì)效益越明顯。