CTF混凝土增效劑對混凝土抗?jié)B性能的影響

李青川，陳洪韜，陳向榮，梁景懷，黃崇奕

（1.廣西魚峰水泥股份有限公司，廣西 柳州 545008; 2.廣西硅酸鹽學會，廣西 南寧 530012; 3.廣西建筑材料科學研究設計院，廣西 南寧 530022）

1 前言

隨著我國商品混凝土和高強混凝土的推廣應用，混凝土的耐久性和安全性已受到越來越廣泛的關注。根據(jù)JGJ/T193—2009規(guī)定[1]，混凝土耐久性檢驗評定的項目包括抗凍性能、抗水滲透性能、抗硫酸鹽侵蝕性能、抗氯離子滲透性能、抗碳化性能和早期抗裂性能。

廣州市三駿建材科技有限公司應混凝土行業(yè)需求研發(fā)生產(chǎn)的CTF混凝土增效劑，在混凝土行業(yè)得到了廣泛的應用，它對水泥適應性好，能在保證甚至提高混凝土強度和工作性能的基礎上減少10%～15%的水泥用量，降低生產(chǎn)成本，具有節(jié)能增效的功效，所產(chǎn)生的經(jīng)濟價值和社會效益得到了業(yè)界的普遍認可。但各種新材料與新技術的應用以及市場競爭的白熾化，使得許多商品混凝土企業(yè)試驗室已經(jīng)把單方混凝土水泥用量降得很低，而使用CTF混凝土增效劑再減少10%～15%的水泥用量是否會影響到混凝土的耐久性呢？混凝土耐久性的首道防線就是其抗?jié)B性，抗?jié)B性良好直接反映了混凝土結構的致密，混凝土結構的密實性又是影響其抗凍性和抗侵蝕性等耐久性能的主要因素。混凝土抗?jié)B性在很大程度上決定了混凝土受外界不利因素侵蝕的抵抗能力。因此，為了提高混凝土的耐久性，必須首先提高混凝土的抗?jié)B性，可以說混凝土的抗?jié)B性是其優(yōu)良耐久性的保證。因此本文討論混凝土中摻入CTF混凝土增效劑后對混凝土工作性能、抗?jié)B性能以及抗壓強度的影響。

2 原材料和試驗方法

2.1 原材料

（1）水泥：廣西魚峰水泥股份有限公司生產(chǎn)的魚峰牌P·Ⅱ42.5水泥，其物理性能見表1所示。

（2）粉煤灰：廣西來賓電廠B廠生產(chǎn)的Ⅱ級灰，細度（45μm）23.7%，需水比100%，含水率0.1%，燒失量6.3%。

（3）S75級礦粉：廣西魚峰水泥股分有限公司生產(chǎn)的S75級礦粉，比表面積443m2/kg，7d抗壓強度比為65%，28d抗壓強度比為88%。

（4）細集料：廣西融安天然河砂，細度模數(shù)為2.8，含卵率為8%，含泥量為1.9%，泥塊含量為0。

（5）粗集料：廣西魚峰水泥股份公司礦山碎石，其指標如表2所示。

表1 水泥物理性能指標

表2 碎石技術指標

（6）外加劑：廣西南寧能博建材生產(chǎn)的AF-CA聚羧酸緩凝高效減水劑，減水率21%，2.0%水泥摻量凈漿初始流動度200mm，30min后250mm，60min 后275mm，120min后185mm。

（7）膨脹劑：廣西云燕特種水泥建材有限公司生產(chǎn)的抗裂防水膨脹劑GNA-P，外摻量為水泥摻量的8%～10%。

（8）CTF混凝土增效劑：廣州市三駿建材科技有限公司生產(chǎn)的CTF混凝土增效劑，是一種以聚合物為主體的高效復合混凝土添加劑，半透明液體，無毒性，無污染，無放射性，比重為1.03 g/cm3，不含氯離子和堿等對混凝土有害的成分。

2.2 試驗方法

（1）試驗目的

在不同混凝土等級中摻入膠凝材料質量0.6%的CTF混凝土增效劑，參照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》[2]，GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》[3]，GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》[4]分析混凝土的抗摻性能、工作性能、結構密實度、內(nèi)部孔隙的大小和強度。并通過對比分析降低了15%水泥用量后對混凝土抗?jié)B性能的影響程度。

（2）試驗方法根據(jù)筆者公司材料和以往試驗生產(chǎn)質量統(tǒng)計情況，以平時生產(chǎn)用配合比為基準（基準樣）、不改變質量比摻入0.6%CTF混凝土增效劑（對比樣）和減少15%水泥用量摻入0.6% CTF混凝土增效劑（減少樣）三類配合比進行試驗，確定如下試驗用混凝土配合比，見表3。

表3 混凝土配合比 kg/m3

3 CTF混凝土增效劑對混凝土抗?jié)B性能的試驗結果與分析

試驗根據(jù)GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》，GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》和GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》分別測得的各混凝土拌合物工作性能和硬化混凝土抗?jié)B性能及抗壓強度結果分別見表4和表5。

因現(xiàn)在的工程應用中，有抗?jié)B性能要求的工程不是很多，所以很多商品混凝土公司對抗?jié)B性能試驗的較少。為了能更準確的反映試驗結果的有效性，對以上結果均進行了三組次以上復驗。

表4 各混凝土拌合物性能測試結果

從表4的試驗結果可以看出，摻入CTF混凝土增效劑在不改變配合比用量時，混凝土的坍落度均有明顯加大，保坍性好，和易性好；摻入CTF混凝土增效劑時，即使減少15%水泥用量時也能保持混凝土的工作性能，甚至有所改善。表5所示是對硬化混凝土抗?jié)B性能和抗壓強度的測試結果，試驗結果表明所配制的11組混凝土均有良好的抗?jié)B性能；摻入CTF混凝土增效劑不改變配合比用量時，混凝土的抗?jié)B等級和抗壓強度均有較大幅度提升，能提高混凝土強度一個等級以上，且結構致密，內(nèi)部孔隙以超細居多，分布穩(wěn)定均勻；摻入CTF混凝土增效劑減少15%水泥用量時，其抗?jié)B性能和抗壓強度與對比樣相當甚至有所改善，內(nèi)部結構密實，孔隙分布良好。所以在同樣的工作性能和質量指標的條件下?lián)饺隒TF混凝土增效劑減少10%～15%水泥用量是可行的。通過以上對比，減少15%水泥用量后混凝土工作性能，強度和抗?jié)B性基本持平并略有提升。從試件軸線劈開的內(nèi)部結構分析，摻入CTF混凝土增效劑 ，滲水高度少，滲透穩(wěn)定，混凝土構件密實度更好，孔隙少。摻入CTF混凝土增效劑減少15%水泥用量不僅沒有影響混凝土耐久性，而且還對耐久性有一定的幫助并可以為企業(yè)帶來較為豐厚的經(jīng)濟效益。

表5 硬化混凝土抗?jié)B性能及強度測試結果

有研究表明[5]，混凝土中有15%～30%左右的水泥是不完全水化的，只起到填充作用，不能被有效分散發(fā)生反應，實際屬于富余水泥。究其CTF混凝土增效劑產(chǎn)品的作用機理就是：能快速提高水泥顆粒的分散性，提升混凝土高效減水劑的功效，改善新拌混凝土的性能，從而增強混凝土中各物相之間的連接力，達到混凝土結構增強目的。從表4中混凝土新拌性能看，通過CTF混凝土增效劑的作用，分散富余水泥顆粒和提升減水劑性能后，流動性增大，保水性和粘聚性更好。同時水泥的水化更充分，摻入CTF混凝土增效劑的混凝土凝結時間變短，這對摻入復合混合材混凝土早期強度偏低有一定的改善。CTF混凝土增效劑的分散作用，使混凝土結構形成穩(wěn)定細密的氣孔，保證了混凝土體積穩(wěn)定性，隔斷毛細水管，防止各有害物質的入侵，起到抗?jié)B、抗凍和抗侵蝕性能等，有效的提高了混凝土的耐久性。

另外，在影響混凝土耐久性問題上，其原因涉及多方面，其中裂紋是導致混凝土耐久性降低的一個關鍵因素。就材料本身來說，影響混凝土抗裂性的主要因素則是水泥。在不改變混凝土的工作性能和結構性能的前提下，減少水泥用量，可以間接的改善因早強高強水泥引起的混凝土結構早期開裂和降低混凝土總堿量減緩混凝土的堿集料反應引起的結構后期開裂。所以從使用CTF混凝土增效劑可降低水泥用量的10%～15%來看，控制混凝土開裂和減少混凝土總堿量也是有重要意義的。可見，CTF混凝土增效劑為提高混凝土的耐久性也是有幫助的。

4 結論

本文研究了使用CTF混凝土增效劑在不減水泥用量和減少水泥用量的條件下對混凝土的工作性能、抗?jié)B性能以及抗壓強度的影響，得出以下的結論：

1）在保證同樣的工作性能和質量指標的條件下，摻入CTF混凝土增效劑可以減少10%～15%水泥用量；

2）摻入CTF混凝土增效劑在不改變配合比用量時，混凝土的坍落度均有明顯加大，保坍性好，和易性好； 即使減少15%水泥用量時也能使摻入CTF增效劑混凝土的工作性能得以保持甚至有所改善；

3）摻入CTF混凝土增效劑不改變配合比用量時，混凝土的抗?jié)B等級和抗壓強度均有較大幅度提升，能提高混凝土強度一個等級以上，且結構致密，內(nèi)部孔隙以超細居多，分布穩(wěn)定均勻； 摻入CTF混凝土增效劑減少15%水泥用量時，其抗?jié)B性能和抗壓強度與對比樣相當甚至有所改善，內(nèi)部結構密實，孔隙分布良好。

[1]混凝土耐久性檢驗評定標準JGJ/T 193-2009，中華人民共和國行業(yè)標準.中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，2009.

[2]普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準GB/T 50082-2009，中華人民共和國國家標準.中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部/國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2009.

[3]普通混凝土拌合物性能試驗方法標準GB/T 50080-2002，中華人民共和國國家標準.中華人民共和國建設部，2003.

[4]普通混凝土力學性能試驗方法標準GB/T 50081-2002，中華人民共和國國家標準.中華人民共和國建設部/國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2003.

[5]P.K. Mehta，Paulo J.M. Monteiro.混凝土結構、性能和材料[M].中國電力出版社.2008.