外加劑與摻入石灰石粉的膠凝材料的適應性研究

都增延，丁華柱，陳國君

（1重慶建工新型建材有限公司，重慶 401122；2重慶筑能建材有限公司，重慶 400713）

0 引言

隨著社會的發展，建筑施工對混凝土性能的要求大大地提高，外加劑的制備和應用技術在建筑材料領域的發展也日益成熟[1]。現代混凝土中外加劑的種類繁多，而且膠凝材料的組分及配比也各不相同，在實際工程應用中，外加劑與水泥之間的適應性是普遍存在的問題[2-4]。外加劑與水泥的適應性不好不但會降低外加劑的有效作用，增加外加劑的摻量，從而增加混凝土成本，而且可能會造成很多施工問題或工程事故。工程實踐和科學研究表明，外加劑和水泥只有“雙向適應”才能達到預期效果[5]，這不僅要求外加劑適應水泥，也要求水泥調整礦物組成和細度等來適應外加劑。將石灰石粉作為混凝土摻合料，便會產生外加劑與石粉-水泥復合膠凝材料的適應性問題[6]，如何協調好外加劑的種類與摻量和石粉摻量的關系成為解決外加劑與石粉-水泥復合膠凝材料的適應性的突破口。本文研究了外加劑與摻入石灰石粉的膠凝材料的適應性問題，以求為工程應用中解決外加劑與石粉-水泥復合膠凝材料的適應性提高依據。

1 試驗原材料及試驗方法

1.1 試驗原材料

1.1.1 水泥

試驗采用的水泥為拉法基瑞安P·O42.5普通硅酸鹽水泥，其化學成分如表1。

表1 水泥熟料的化學組成

1.1.2 石灰石粉

試驗采用比表面積為492m2/kg的石灰石粉，密度為2.56g/cm3。

1.1.3 粉煤灰、礦渣、硅灰

礦物摻合料選用粉煤灰、礦渣和硅灰分別與石灰石粉復摻，這三種礦物摻合料的化學成分如表2。

表2 各礦物摻合料的化學成分/%

1.1.4 高效減水劑

試驗采用三種高效減水劑：萘系高效減水劑、聚羧酸系高效減水劑和氨萘復合減水劑。生產廠家為重慶迪翔建材有限公司，減水率大于25%，推薦摻量為膠凝材料總量的1.6%～2.2%，最佳摻量為1.8%。

1.2 試驗方法

按照《水泥與減水劑相容性試驗方法》，試驗采用流動度法，以減水劑摻量飽和點、初始流動度和流動度的經時損失來評價減水劑與膠凝材料的相容性。試驗步驟也按照標準上的試驗步驟進行，分別測定初始流動度和靜置60min后的凈漿流動度。

試驗配合比如下：

（1）不摻礦物摻合料的基準組（表3）

表3 基準組配合比

（2）單摻石粉組配合比（表4）

表4 單摻石粉配合比

（3）復摻組中采用粉煤灰、礦渣和硅灰分別與石粉復摻，粉煤灰和礦渣的摻量都為膠凝材料的30%，硅灰摻量為10%，石粉摻量都為10%。每組中減水劑的摻量以0.1%增加直到出現飽和點為止。

2 結果與分析

減水劑為萘系高效減水劑時，測得各試驗組在不同外加劑摻量時的初始流動度如表5。

表5 摻萘系高效減水劑時各組的初始流動度值（mm）

從表5得出各試驗組對應飽和點如表6所示。

表6 摻萘系高效減水劑時各組外加劑摻量飽和點

各飽和摻量時，凈漿初始流動度和靜置60min后流動度的經時損失如圖1。

圖1 摻萘系高效減水劑時各組外加劑飽和點摻量時的流動度和經時損失

結合表5、表6和圖1來看，摻萘系高效減水劑的條件下，基準組和單摻石粉這一組的飽和點相同，摻石粉組到飽和點時漿體初始流動度比基準組略小，但是摻石粉以后，經時損失有所下降，60min后漿體的流動度比較接近。說明摻入石粉對膠凝體系的流動度影響不大，同時摻石粉對膠凝體系保持流動性有利。

復摻粉煤灰、礦渣、硅灰這三組，從減水劑摻量飽和點來看，飽和點較基準組和單摻石粉都有降低，并且復摻粉煤灰和礦渣兩組的初始流動度都較基準組有少量增加，而且流動度的經時損失也不大。礦渣有最大的初始流動度，并且經時損失也是最小，但是在外加劑摻量飽和點時，復摻礦渣的膠凝體系宏觀表現有少量泌水，因此適應性比較起來還是復摻粉煤灰較好。復摻硅灰這一組，雖然飽和點最小，但是由于硅灰細度太小，需水量大，因此，即使減水劑摻量到達飽和點，膠凝體系的流動度都不大，而且流動度的經時損失也是最大的。故相比之下，復摻粉煤灰的適應性表現較好。

減水劑為聚羧酸系高效減水劑時，測得各試驗組外加劑不同摻量時的初始流動度如表7。

從表7得出各試驗組對應飽和點如表8所示。

各飽和摻量時，凈漿初始流動度和靜置60min后流動度的經時損失如圖2。

結合表7、表8和圖2來看，單摻石粉的膠凝體系中，外加劑的摻量飽和點較基準組有不同程度的下降，初始流動度較基準組也有不同程度的少量減小，而且流動度經時損失相對基準組有明顯減低。說明摻石粉對于體系流動性的保持具有明顯的改善作用。

表7 摻聚羧酸系高效減水劑時各組的初始流動度值（mm）

表8 摻聚羧酸系高效減水劑時各組外加劑摻量飽和點

圖2 摻聚羧酸系高效減水劑時各組外加劑飽和點摻量時的流動度和經時損失

復摻粉煤灰、礦渣、硅灰這三組中，摻粉煤灰這組的飽和點較基準組低，和單摻石粉的相近，初始流動度也和單摻石粉的相近，經時損失為零。摻礦渣這一組初始流動度是各組流動度中最大的，從圖2中可以看出，流動度經時損失為負值，也就是流動度60min后沒有損失反而有所增長，那是因為在試驗測試的時候，其漿體宏觀表現泌水較嚴重，出現“趴底”現象，所以在靜置60min以后再重新攪拌均勻測得的流動度值便比初始流動度還大。復摻硅灰這一組的飽和點比較低，體系的流動度是各組中最小的，經時損失也是最大的，因此復摻硅灰與石灰石粉的膠凝體系與聚羧酸的適應性表現也最差。

減水劑為氨萘復合減水劑時，測得各試驗組外加劑不同摻量時的初始流動度如表9。

表9 摻氨萘復合減水劑時各組的初始流動度值（mm）

從表9得出各試驗組對應飽和點如表10所示。

表10 摻氨萘復合減水劑時各組外加劑摻量飽和點

各飽和摻量時，凈漿初始流動度和靜置60min后流動度的經時損失如圖3。

圖3 摻氨萘復合高效減水劑時各組外加劑飽和點摻量時的流動度和經時損失

結合表9、表10和圖3來看，除了復摻硅灰這一組的初始流動度是最小的以外，基準組的初始流動度是各組中最小的，單摻石粉以后體系的初始流動度有所增長。復摻粉煤灰、礦渣、硅灰三組中，復摻粉煤灰與礦渣的飽和點都較小，且有較大的初始流動度和較小的流動度經時損失，因此，復摻粉煤灰和礦渣都表現出適應性較好，只不過復摻礦渣的試驗中也同樣出現了在沒達到外加劑摻量飽和點時，漿體表現出少量的泌水，只有在飽和點時泌水較少。復摻硅灰同樣是各組中適應性表現最差的，不僅外加劑摻量飽和點最大，初始流動度值最小，而且流動度的經時損失在飽和點時也是最大的。因此，摻氨萘復合減水劑的情況下，復摻粉煤灰與復摻礦渣的含石灰石粉的膠凝體系表現出的適應性都較好。

3 結論

（1）萘系高效減水劑的穩定性和保持流動度性較好，氨萘復合減水劑的效果和萘系高效減水劑接近。聚羧酸系高效減水劑摻量小且流動度大，但泌水現象嚴重，不易控制。

（2）復摻礦物摻合料時，萘系和氨萘復合高效減水劑與粉煤灰和礦渣的復摻適應性都較好。聚羧酸系高效減水劑適應性最好的為復摻粉煤灰，復摻礦渣有泌水現象。四種高效減水劑對于復摻硅灰的膠凝體系的適應性表現都不好。

[1]王克誠，沈玉龍.建筑砂漿復合外加劑的研制與應用[J].國外建材科技，2004(05):23-24.

[2]肖昱，董延昭，張全貴，等.不同種類及摻量混合材配制的水泥對外加劑適應性的影響 [J].混凝土世界，2014(09):60-63.

[3]殷大雷，王懷文.水泥與化學外加劑的適應性研究[J].科技信息，2013(10):460-461.

[4]王宏，高飛，賀濤.混凝土與外加劑適應性分析[J].中國建材科技，2010(03):27-29.

[5]宋良瑞.混凝土外加劑與水泥雙向適應性分析[J].混凝土，2013(4):90-93.

[6]陳楊升，吳笑梅，樊粵明，等.石灰石粉對不同顆粒分布水泥的外加劑適應性改善作用的研究 [J].水泥，2010(11):1-5.