聚羧酸高性能減水劑對機制砂混凝土性能的影響

李軍超

（濟(jì)南中粉砼業(yè)有限公司，山東 濟(jì)南 250200）

0 引言

伴隨著社會的不斷發(fā)展，工程數(shù)量逐漸增多，對混凝土的需求量也越來越大?；炷恋纳a(chǎn)中，砂及石骨料是最重要且用量最多的原材料，其對混凝土配制和性能產(chǎn)生巨大影響。如果混凝土的生產(chǎn)區(qū)域位于天然砂比較短缺的地區(qū)，例如山東省濟(jì)南市，那么就需要采用異地運輸?shù)姆绞将@取天然砂，從而導(dǎo)致混凝土原材料成本不斷地增加[1-2]。此外，過量開采天然砂，對自然環(huán)境造成的壓力也日益增加，因此使用機制砂代替天然砂在國內(nèi)外已成為混凝土行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一種趨勢[3-5]。

與天然砂相比，機制砂具有顆粒粗糙、棱角多、級配差、石灰石粉含量多等缺點，在使用機制砂配制混凝土?xí)r易出現(xiàn)離析、泌水、工作性差等現(xiàn)象[6-8]。對于機制砂的生產(chǎn)來說，會伴隨著部分石灰石粉的出現(xiàn)，石灰石粉的含量以及化學(xué)成分對混凝土的工作性和強度有著較大的影響。因此，本文主要是針對聚羧酸高性能減水劑對機制砂混凝土性能進(jìn)行試驗研究，包括工作性能（和易性、粘聚性、含氣量、凝結(jié)時間和坍落度損失）和力學(xué)性能。

1 試驗原材料、試驗儀器、試驗方法

1.1 試驗原材料

水泥：P·O42.5，山東濟(jì)南山水水泥廠；粉煤灰：Ⅱ級，山東濟(jì)南黃臺電廠；細(xì)骨料：為機制砂，細(xì)度模數(shù)約 3.0，級配良好，山東濟(jì)南長清石料廠；粗骨料：5～16mm、16～31.5mm 兩級配碎石，當(dāng)?shù)厥蠌S；聚羧高性能酸減水劑：母液類型有高減水型母液 SR01，高減水保坍型母液 SR02，保坍型母液 SR03，超保坍型母液 SR04，均來自山東建筑科學(xué)研究院外加劑廠；引氣劑、消泡劑和緩凝劑（PN）均來自山東濟(jì)南安順達(dá)化工有限公司。

1.2 試驗儀器

混凝土攪拌機、混凝土含氣量測定儀、壓力試驗機、坍落度筒等。

1.3 試驗方法

混凝土含氣量、坍落度性能試驗測試按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

混凝土試件制作與養(yǎng)護(hù)、抗壓強度測試按照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

2 聚羧酸高性能減水劑對機制砂混凝土性能的影響

本文研究聚羧酸高性能減水劑對機制砂混凝土性能的影響，其混凝土采用 C30 泵送混凝土，坍落度控制在 200～230mm，保坍 2h，含氣量控制在 1.5%～3.5%，其 C30 機制砂混凝土配合比見表 1 所示。

表1 C30 機制砂混凝土配合比 kg/m3

2.1 聚羧酸高性能減水劑對機制砂混凝土工作性能影響

試驗設(shè)計方案：試驗采用不同母液類型進(jìn)行搭配、以及各種母液與緩凝劑進(jìn)行搭配，并通過調(diào)整外加劑減水率和引氣劑或消泡劑用量，使混凝土初始坍落度控制在 200～230mm 之間，含氣量控制在 1.5%～3.5% 之間，其試驗方案和試驗結(jié)果見表 2。

從表 2 中可以看出：當(dāng)不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時，各組方案下的機制砂混凝土的粘聚性都可以，和易性也好，都可以滿足施工現(xiàn)場和各種國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

從表 2 和圖 1 可以看出：當(dāng)機制砂混凝土初始坍落度都控制在 200～230mm 之間，含氣量控制在1.5%～3.5% 之間時，不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時，其機制砂混凝土不同時間（1h、1.5h 和 2.0h）的坍落度損失情況不同。如當(dāng)使用高減水型母液 SR01 與高減水保坍型母液 SR02 兩者進(jìn)行搭配時，其機制砂混凝土坍落度保坍不到 1h；當(dāng)使用高減水型母液 SR01 與保坍型母液SR03 兩者進(jìn)行搭配時，且 SR01：SR03 為 3：7 以下時，其機制砂混凝土坍落度可保坍 1h，但保不到 1.5h；當(dāng)使用高減水保坍型母液 SR02 與保坍型母液 SR03 兩者進(jìn)行搭配時，其機制砂混凝土坍落度最長可保坍 1.5h，且 SR03 用量越多保坍時間越長；當(dāng)使用高減水型母液 SR01 與保坍型母液 SR03、超保坍型母液 SR04 三者進(jìn)行搭配時，或使用高減水保坍型母液 SR02 與保坍型母液 SR03、超保坍型母液 SR04 三者進(jìn)行搭配時，其機制砂混凝土坍落度最長可保坍 2.0h；當(dāng)在 6#（SR02：SR03=3：7）基礎(chǔ)上，使用緩凝劑也可以延長機制砂混凝土坍落度保坍時間，最長可保坍 2.0h。

圖1 聚羧酸高性能減水劑對機制砂混凝土坍落度經(jīng)時變化的影響

圖2 聚羧酸高性能減水劑對機制砂混凝土凝結(jié)時間的影響

表2 聚羧酸高性能減水劑對機制砂混凝土工作性能影響的試驗方案和試驗結(jié)果

從表 2 和圖 2 可以看出：在不加緩凝劑情況下，當(dāng)機制砂混凝土初始坍落度都控制在 200～230mm 之間，含氣量控制在 1.5%～3.5% 之間時，不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時，其機制砂混凝土凝結(jié)時間變化不大，如當(dāng)使用高減水型母液 SR01 與高減水保坍型母液 SR02 兩者、高減水型母液 SR01 與保坍型母液 SR03 兩者、高減水保坍型母液 SR02 與保坍型母液 SR03 兩者進(jìn)行搭配時，其機制砂混凝土凝結(jié)時間都在 500～550min 之間；當(dāng)使用高減水型母液 SR01 與保坍型母液 SR03、超保坍型母液 SR04 三者，或使用高減水保坍型母液 SR02 與保坍型母液 SR03、超保坍型母液 SR04 三者進(jìn)行搭配時，其機制砂混凝土凝結(jié)時間都在 525～580min 之間，且加超保坍型母液 SR04 后，其機制砂混凝土凝結(jié)時間延長大概 30min 左右；從表 2 和圖 2 還可看出：在 6#（SR02：SR03=3：7）基礎(chǔ)上加緩凝劑后，其機制砂混凝土凝結(jié)時間隨緩凝劑摻量增加逐漸延長，延長較明顯。

2.2 聚羧酸高性能減水劑對機制砂混凝土力學(xué)性能影響

聚羧酸高性能減水劑對機制砂混凝土抗壓強度的影響試驗結(jié)果見表 3。

表3 聚羧酸高性能減水劑對機制砂混凝土抗壓強度的影響

圖3 聚羧酸高性能減水劑對機制砂混凝土抗壓強度的影響

從表 3 和圖 3 可以看出：在不加緩凝劑情況下，不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時，其機制砂混凝土 3d、7d 和 28d抗壓強度變化不大，如當(dāng)使用高減水型母液 SR01 與高減水保坍型母液 SR02 兩者、高減水型母液 SR01 與保坍型母液 SR03 兩者、高減水保坍型母液 SR02 與保坍型母液 SR03 兩者、高減水型母液 SR01 與保坍型母液 SR03 和超保坍型母液 SR04 三者、高減水保坍型母液 SR02 與保坍型母液 SR03 和超保坍型母液 SR04 三者進(jìn)行搭配時，其機制砂混凝土 3d、7d 和 28d 抗壓強度分別在 17.6～19.2MPa 之間、24.8～26.4MPa 之間、37.4～38.7MPa 之間。從表 3 和圖 3 還可以看出：當(dāng)在6#（SR02：SR03=3：7）基礎(chǔ)上添加緩凝劑后，其機制砂混凝土 3d 和 7d 抗壓強度隨著緩凝劑摻量的增加逐漸降低，摻量越高其抗壓強度降低越多，特別是 3d 抗壓強度變化比較明顯；而對于 28d 抗壓強度而言，其機制砂混凝土抗壓強度受緩凝劑的影響不大，在 5% 摻量情況下，僅下降 1MPa 左右。

3 結(jié)論

（1）不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時，不論是否使用緩凝劑，對機制砂混凝土粘聚性、和易性影響不大。

（2）當(dāng)不使用緩凝劑時，不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時，對機制砂混凝土坍落度保坍時間影響比較大，使用高減水型母液 SR01 與保坍型母液 SR03 和超保坍型母液 SR04三者、高減水保坍型母液 SR02 與保坍型母液 SR03 和超保坍型母液 SR04 三者進(jìn)行搭配的效果最好；當(dāng)使用緩凝劑時，也可機制砂混凝土坍落度保坍時間延長至2h。

（3）當(dāng)不使用緩凝劑，不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時，對機制砂混凝土凝結(jié)時間影響不大；當(dāng)使用緩凝劑時，其機制砂混凝土凝結(jié)時間隨著緩凝劑摻量的增加逐漸延長，摻量越高越明顯。

（4）當(dāng)不使用緩凝劑，不同聚羧酸系母液類型進(jìn)行搭配或同種聚羧酸系母液類型不同比例搭配時，對機制砂混凝土 3d、7d 和 28d 抗壓強度影響不大；當(dāng)使用緩凝劑時，其機制砂混凝土 3d 和 7d 抗壓強度隨著緩凝劑摻量的增加逐漸降低，摻量越高降低越多，特別是3d抗壓強度變化比較明顯；而對于 28d 抗壓強度而言，其機制砂混凝土抗壓強度受緩凝劑的影響不大。