21世紀我國混凝土外加劑的選擇與探索!

    我國混凝土外加劑從上世紀50年代開始,曆經了半個多世紀的發展,已日漸成熟。混凝土外加劑在建築領域應用廣泛,已經成為一類主導產品,被行業俗稱為“混凝土第五組分”。按其功能劃分,混凝土外加劑可分為以下幾類:一是調節混凝土凝結、硬化性能的緩凝劑、早強劑、速凝劑等,二是調節混凝土氣體含量的引氣劑、發氣劑、泡沫劑、消泡劑等,三是改善混凝土耐久性的阻鏽劑、抗凍劑、抗滲劑等,四是為混凝土提供特殊性能的膨脹劑、著色劑、堿集料反應抑製劑等。除此之外,還有流平劑、灌漿劑、絮凝劑、保水劑、密實劑等。為滿足高性能混凝土的需要,對高性能、多功能外加劑的研究將是該領域的發展方向。 
    外加劑的作用
    1.提高混凝土的質量。外加劑可提高混凝土的密實性和強度以及降低收縮值,減少徐變度、抗滲性,增強抗凍性、抗滲性、耐久性,改善流變性。
    2.減少養護時間,提早拆模,加速模板周轉,加快施工進度。
    3.改善施工條件,降低勞動強度,有利於機械化施工。
    4.節約能源,提高混凝土的性價比,降低水泥用量,節約能源。多摻混合材(高爐礦渣細粉、粉煤灰等量或超量替代水泥)可降低成本,提高性價比。
    5.高性能外加劑(高效減水劑、水泥精等)不僅能克服混凝土坍落度損失大的缺點,還能改善混凝土孔結構和密實性,減少混凝土的徐變度,保證混凝土強度。
    混凝土外加劑的選擇
    混凝土向高性能方向發展是今後的科研重點。目前,混凝土中應用最廣泛、效果較好的外加劑是高效減水劑。專利產品H-2水泥精(原SHJ-1A石灰精升級換代產品)更以其卓越的性能在外加劑行列中占有重要的地位。
   1.水泥品種對混凝土外加劑的影響
    水泥顆粒分布、比表麵積等都會影響高效減水劑的使用效果。同一種高效減水劑在相同的摻量下,因水泥不同而使用效果明顯不同;同一種高效減水劑在不同水泥中的摻量不同,其減水效果基本相同。所以,混凝土生產企業首先應選擇對高效減水劑適應的水泥,如果水泥不能選擇,應該選擇對水泥適應性好的高效減水劑。
    要改善高效減水劑與水泥的適應性,可采取與其他外加劑複合使用,並摻入高爐礦渣細粉和粉煤灰等混合材料。
    2.混合材料的選擇
    混凝土在骨料級配合理的條件下,摻入高爐礦渣細粉和粉煤灰末圖擬合混合材料後降低了C3A的相對含量,補充了SiO2和CaO的含量。降低水泥水化早期C3A對高效減水劑的吸附量,分散效果相對明顯。高爐礦渣細粉選擇S95級,粉煤灰選擇Ⅱ級以上。S95礦渣細粉平均粒徑約6um,可以充分填充水泥顆粒(平均粒徑20um左右)之間的空隙,降低了填充水泥顆粒空隙的用水量,減水效果顯著。S95以下的礦渣細粉(S75)平均粒徑與水泥顆粒相當,無法填充水泥顆粒之間的空隙。
    粉煤灰含有大量的玻璃微珠,具有滾珠軸承作用,可降低水泥顆粒之間的摩擦力,提高混凝土的流動性。而且其比表麵積大,表麵能高,吸附水的能力小。但是Ⅱ級以下的粉煤灰(如散灰等),含有較多的多孔玻璃微珠或含碳量較高,會增加混凝土的需水量。
    3.外加劑的選擇
    高效減水劑的功能是分散減水,在混凝土中主要是通過機械激發中的化學激發原理起作用。所以,應選擇具有化學激發作用的外加劑,如H-2水泥精配伍,才能增強混凝土的性能。尤其是混合材料摻量較大時,效果顯著。
   混凝土外加劑複合的探索
    1.材料:海螺P.O42.5水泥、首鋼S95礦渣細粉、江蘇建科院JM-Ⅷ高效減水劑、北京品倫科技發展有限公司H-2水泥精。
    2.試驗方法:混凝土抗壓強度采用的標準試件150×150×150(mm),標準養護後測試3d、7d、28d,混凝土坍落度220~240mm(部分未測)。
    3.試驗結果表明:以S95礦粉31%超量替代水泥配製的C25混凝土,28天抗壓強度比標準配製強度高10.4Mpa,達到C35配製標準。3天、7天抗壓強度分別達到C25配製強度的62.1%和90.7%。S95和Ⅱ級粉煤灰複摻等量替代水泥46%配製的C30混凝土比配製強度高9.2Mpa,超過C35的配製強度。3天、7天抗壓強度分別達到C30配製強度的61%和88%。以S95礦粉和Ⅱ級粉煤灰複摻33%超量替代水泥配製的C40混凝土,28天強度高於配製強度6.9Mpa,超過C45的配製強度。3天、7天強度達到C40配製強度的92%。以S95礦粉和Ⅱ級粉煤灰等量替代27%水泥配製的C50混凝土,28天強度高於基準7.0Mpa,超過C55的配製強度。3天、7天強度分別達到C50配製強度的66.1%和81%。強度提高的情況顯示,JM-Ⅷ高效減水劑與H-2水泥精配伍,各標號混凝土強度提高一個等級以上。從坍落度損失數據得出:H-2水泥精具有保塑功能。在JM-Ⅷ的配伍下,混凝土的工作性能得到很大改善。試驗顯示,混凝土收縮率比大大低於國家標準。混凝土幹縮率大,需水量大,礦粉保水性差,容易泌水,以及與粉煤灰早期強度低的缺點被克服。
    因此,從JM-Ⅷ高效減水劑與H-2水泥精配伍的試驗中得出,C25、C30、C40、C50抗壓強度均提高一個等級以上。在外加劑複配得當的前提下,以礦粉、粉煤灰複摻等量或超量替代水泥配製的混凝土不僅節約能源,提高了混凝土性價比,而且還提高了密實度,降低了用水量,大大改善了混凝土性能。H-2水泥精與JM-Ⅷ配伍,能夠克服礦粉保水性差,以及礦粉與粉煤灰早期強度低的缺點。而且,二者複摻強度增長幅度較大,顯示了混合材料在外加劑作用下的疊加效應。H-2水泥精不僅具有激發混合材的活性及保塑功能,而且對混凝土收縮率比和徐變度有較大貢獻。

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