木質(zhì)素在聚羧酸減水劑中的應(yīng)用研究

楊羨羨 邱年麗 陳曉彬 熊秋閔 關(guān)基燦 張珂欣

（科之杰新材料集團（廣東）有限公司）

木質(zhì)素作為一種傳統(tǒng)減水劑，其坍落度損失和泌水率較小，活性基團較多，具有較好的活性反應(yīng)[1-3]。而聚羧酸減水劑具有較高減水率和良好的坍落度保持性能，與木質(zhì)素復(fù)配后在塑化和增強效果方面具有疊加效應(yīng)[4-7]。因此，木質(zhì)素復(fù)配聚羧酸技術(shù)在一定程度上，能使得外加劑配方變得更加穩(wěn)定，適應(yīng)性更廣，且可以達到降本增效的目的。

本文將木質(zhì)素按照一定比例與聚羧酸減水劑進行復(fù)配，測試復(fù)配后減水劑的穩(wěn)定性及其對混凝土工作性能的影響，從而為木質(zhì)素在聚羧酸中的復(fù)配應(yīng)用提供若干技術(shù)支持。本文重點研究木質(zhì)素復(fù)配技術(shù)在不同強度等級的混凝土中性能的影響。

1 實驗部分

1.1原材料

水泥：廣東粵秀水泥P.042.5；海峽砂：泥塊含量0.1%，細度模數(shù)2.9%；機制砂：泥塊含量為0.3%，細度模數(shù)為2.7%；石粉砂：泥塊含量為0.5%，細度模數(shù)為2.6%；石子：碎石，公稱粒徑10～20 mm 連續(xù)級配；粉煤灰（FA）：Ⅱ級；礦粉：S95 級；水：符合試驗要求的自來水；外加劑：聚羧酸系高性能減水劑（PCE）。

1.2試驗方法

水泥凈漿流動度測試：按GB/T8077-2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》中的標準方法進行測試。水灰比：0.29，外加劑摻量為1.1%。

混凝土拌合物性能：按照GB 8076-2008《混凝土外加劑》和GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行容重、初始坍落度/擴展度、經(jīng)時坍落度/擴展度的測試，試驗混凝土配合比見表1。

表1 混凝土配合比

混凝土抗壓強度測試：成型后的試塊進行標準養(yǎng)護，根據(jù)GB/T 50081-2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標準》測試混凝土的3d、7d、28d的抗壓強度。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1木質(zhì)素相溶性及顏色變化

考慮到木質(zhì)素外加劑在實際應(yīng)用時，應(yīng)用端可能會因為顏色外觀對其性能產(chǎn)生懷疑，因此需要觀測木質(zhì)素液在不同復(fù)配摻量下，對木質(zhì)素外加劑顏色及可溶性范圍進行研究。本試驗中，木質(zhì)素液復(fù)配摻量分別為1%，2%，3%。木質(zhì)素液復(fù)配配方及研究結(jié)果見表2。

表2 木質(zhì)素液相溶性及顏色變化

根據(jù)表2 可知，通過不同復(fù)配摻量的木質(zhì)素液與母液及助劑復(fù)配成木質(zhì)素外加劑，顏色有明顯變化。隨著木質(zhì)素液復(fù)配摻量的提高，外加劑顏色逐漸變深。目前觀測顏色最大接受程度為木質(zhì)素液復(fù)配摻量是2%，當(dāng)摻量達到3%時，木質(zhì)素外加劑呈現(xiàn)出與萘系外加劑相近的顏色，因此若應(yīng)用端對顏色有異議時，建議控制好外加劑中木質(zhì)素的復(fù)配摻量。

從相溶性來說，木質(zhì)素外加劑中的木質(zhì)素液復(fù)配摻量在1.0%～2.0%時都無雜質(zhì)產(chǎn)生，但是當(dāng)木質(zhì)素液復(fù)配量達到3.0%時，觀測到底部有微量漂浮物或者雜質(zhì)出現(xiàn)。因此木質(zhì)素外加劑中的木質(zhì)素液復(fù)配摻量建議控制在2.0%以內(nèi)，否則會有絮狀物及沉淀產(chǎn)生的風(fēng)險，對產(chǎn)品的勻質(zhì)性產(chǎn)生負面影響。

2.2水泥凈漿流動度

本實驗選取木質(zhì)素液復(fù)配摻量為2%的木質(zhì)素外加劑進行試驗，測試其凈漿流動度，如圖1 所示。從圖中數(shù)據(jù)分析，在受檢木質(zhì)素中，三組木質(zhì)素初始流動度相差較大，但是坍損相當(dāng)，C5 配方的木質(zhì)素外加劑的初始凈漿流動度最好，對應(yīng)的木質(zhì)素樣品為A2 木質(zhì)素，與空白組外加劑對比，木質(zhì)素外加劑的初始凈漿流動度都有不同程度下降，結(jié)合木質(zhì)素特性，考慮對凈漿大小影響的因素比較多，其中一個比較重要的特性就是其保水性能和引氣性能。因此初步判斷木質(zhì)素是具備有相應(yīng)的保水效果和引氣效果，需要在后面試驗中進一步確認。

圖1 木質(zhì)素外加劑凈漿性能測試結(jié)果

2.3 木質(zhì)素在C30、C40、C50 混凝土中不同強度等級的差異性研究

本實驗中控制木質(zhì)素液復(fù)配用量在2%以內(nèi)，并與空白組、引氣組、保水組對比進行混凝土試驗研究?；炷翑?shù)據(jù)結(jié)果詳細如表3、表4、表5所示。

表3 C30混凝土工作性能數(shù)據(jù)結(jié)果

表4 C40混凝土工作性能數(shù)據(jù)結(jié)果

表5 C50混凝土工作性能數(shù)據(jù)結(jié)果

從混凝土工作性能試驗結(jié)果中可以得出以下結(jié)論：

在含氣量方面，摻木質(zhì)素的混凝土其含氣量提高比較明顯，隨著木質(zhì)素復(fù)配的摻量提高，含氣量也在逐步提高，漿體飽滿度逐步提升。在C30混凝土中的A2木質(zhì)素液配方的含氣量穩(wěn)定性比其他木質(zhì)素液配方要好，且外加劑中木質(zhì)素復(fù)配量在2%時，初始含氣量與坍損含氣量差值僅為0.4%，而外加劑中木質(zhì)素復(fù)配量在1%時，初始含氣量與坍損差值為0.7%。在實際應(yīng)用時，含氣量及漿骨比在合理范圍內(nèi)，使用復(fù)配木質(zhì)素的外加劑有利于解決混凝土泵送坍落度損失，改善混凝土在泵送過程中的氣體損失，提高混凝土出泵時的流動性。

在保水性方面，木質(zhì)素外加劑制備的混凝土均無泌水情況出現(xiàn)，體現(xiàn)了良好的保水性能，漿體粘稠度上升，再加上一定的引氣效果，所以木質(zhì)素外加劑制備的混凝土的水分保持能力較好。因此在指導(dǎo)實際應(yīng)用時，使用復(fù)配木質(zhì)素的外加劑，可以適當(dāng)降低保水劑和引氣劑用量，不僅可以達到較好的效果，而且外加劑單噸成本也會有所降低。

在凝結(jié)時間方面，正常情況下，低標號混凝土中使用木質(zhì)素外加劑的凝結(jié)時間與普通外加劑基本相當(dāng)，但是在高標號混凝土中，木質(zhì)素外加劑的凝結(jié)時間比空白組略高一點。

在強度方面，木質(zhì)素外加劑在C30 混凝土中的抗壓強度跟空白組外加劑相當(dāng)，而在C40及C50混凝土中，空白組外加劑制備的混凝土28d 抗壓強度普遍比木質(zhì)素外加劑的抗壓強度高1～5MPa，尤其是木質(zhì)素液復(fù)配摻量達到2%時，混凝土3d、7d、28d的抗壓強度偏低。所以在使用木質(zhì)素外加劑時，應(yīng)特別留意其強度發(fā)展，并且高標號混凝土中，木質(zhì)素液的復(fù)配摻量建議不要超過1%，避免影響產(chǎn)品質(zhì)量。

在C30 混凝土中，C6 配方和C5 配方中分別復(fù)配2%和1%木質(zhì)素液，混凝土整體效果要比其他木質(zhì)素液樣品配方要好。

3 結(jié)論

通過木質(zhì)素在溶解性和顏色變化方面來看，木質(zhì)素液復(fù)配摻量盡量控制在2.0%以內(nèi)，這樣可以有效避免絮狀物及沉淀的產(chǎn)生，而對產(chǎn)品的勻質(zhì)性產(chǎn)生負面影響。

木質(zhì)素液復(fù)配摻量為2.0%時，A2 木質(zhì)素初始凈漿流動性最好。

木質(zhì)素在混凝土含氣量方面提升明顯，但是對低標號混凝土的抗壓強度方面影響不大。而在高標號混凝土中，則不建議使用，因為木質(zhì)素外加劑對高標號混凝土的3d、7d、28d抗壓強度均造成一定影響。

從木質(zhì)素液復(fù)配樣品整體性能來看，建議復(fù)配摻量范圍控制在1.0%～2.0%。