減膠劑對混凝土性能的影響以及經濟效益分析

梁建軍

（山西鋼建鼎元混凝土制品有限公司，山西 太原 030041）

1 研究背景

2017 年 9月，環保部發布《京津冀及周邊地區2017～2018 年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》，要求 2017 年 10月至 2018 年 3月，水泥（含特種水泥，不含粉磨站）、采暖季全部實施停產，水泥粉磨站在重污染天氣預警期間應實施停產。受此影響，水泥廠的庫存量逐漸減少，價格一直在上漲。如何利用有限的水泥生產更多的混凝土？研究與應用混凝土減膠劑迫在眉睫。

2 混凝土減膠劑原理

混凝土減膠劑也稱混凝土增效劑，是指在水膠比基本不變，混凝土的坍落度和 28d 抗壓強度不降低的情況下，能夠有效減少膠凝材料用量的化學外加劑。混凝土減膠劑是一種區別于混凝土減水劑的新型混凝土外加劑，其形態多為無色、淺黃或淺褐色半透明液體，且一般無氯、無堿，其主要特點是在保證相同的混凝土強度等級下，能減少 5%～10% 的水泥用量，并且保證混凝土的力學強度不降低，同時混凝土的工作性和體積穩定性都有不同程度的改善。具有售價合適、摻量低、與其他外加劑相容性較好等特點，因而性價比優勢顯著。

3 試驗方案

3.1 材料

水泥：山西雙良鼎新水泥廠生產的 P·O42.5 水泥，見表 1。

表1 水泥物理性質

粉煤灰：太鋼粉煤灰綜合利用公司生產的Ⅱ級干細灰，見表 2。

表2 粉煤灰物理性質

（3）礦粉：太鋼生產的 S95 級礦粉，比表面積為444m2/kg，28d 活性指數為 103%。

（4）粗骨料：太原鎮城石料廠生產的5～25mm連續級配的碎石。

（5）細骨料：山西忻州百順水洗砂廠生產的中粗砂，細度模數為 2.9，含泥量為 2.8%。

（6）水：生活飲用水。

（7）混凝土減膠劑：太原三駿建材有限公司生產的 GHM 減膠劑性能指標見表 3。

表3 GHM 減膠劑性能

3.2 配比設計

為了更具體的了解減膠劑的性能和使用方法，本試驗以混凝土企業常用的混凝土強度等級 C30、C35 為基準配合比，有針對性地選擇了高強度等級的 C50、C60 混凝土配合比進行對比試驗，在對比配合比中摻入0.6% 的混凝土減膠劑，同時以減掉基準配合比的水泥用量的 10% 作為水泥用量，適當的調整砂率，對比混凝土的坍落度、擴展度、擴展度、強度等性能指標。具體混凝土配合比見表 4。

表4 對比混凝土配合比

3.3 試驗過程

按照表 4 所設計的配合比進行試配，試驗過程中取拌合物試樣 20L 各種原材料按比例稱好后，依次倒入 60L 的攪拌機中，攪拌 120s 后卸料，依據 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行測量拌合物的坍落度和擴展度，具體數值見表 5；依據 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》將混凝土拌合物用 100mm×100mm×100mm的立方體試模成型， 在(20±5)℃的環境中放置 1～2晝夜后編號拆模，拆模后立即放入標準養護室（溫度(20±2)℃，濕度大于95%）進行養護，到 3d、7d、14d、28d 齡期進行抗壓試驗，抗壓強度值見表 5。

表5 混凝土抗壓強度值及工作性能

3.4 試驗結果

（1）在保持混凝土強度滿足設計強度的前提下，減少了 10% 的水泥用量，結果測試得出混凝土坍落度較基準組增大，擴展度與基準組一致。

（2）摻加混凝土減膠劑改善了混凝土工作性能，使得混凝土拌合物更加均勻，流動性提高。

（3）摻加混凝土減膠劑后，水膠比比基準混凝土水膠比高 0.2～0.3，但混凝土強度均沒有明顯變化，甚至部分摻入減膠劑的混凝土強度高于基準混凝土。

3.5 對耐久性的影響

在不改變混凝土工作性和強度的前提下，摻加混凝土減膠劑后，可以減少水泥用量，可以間接地改善因早期高強水泥引起的結構開裂；可以減少混凝土總堿量，減緩混凝土的堿集料反應引起的混凝土結構后期開裂，有助于提高混凝土的抗滲性能和耐久性。

4 經濟分析

以表 4 列出的配合比計算，以目前太原市 P·O42.5水泥 370 元/噸、粉煤灰 53 元/噸，礦粉 170 元/噸，水洗砂 74 元/噸、碎石 58 元/噸、GHM 減膠劑 2400 元/噸計，每立方混凝土的材料成本平均可節約 3～5 元，以年產 50 萬方混凝土公司來計算，每年可節約 150～250萬元。通過表 4 可以計算出，摻有混凝土減膠劑的單方混凝土的材料成本均低于基準樣，隨著強度等級的提高，水泥的置換比例不同，差價也逐漸增加。尤其在水泥價格高的時期，更加能夠體現出經濟效益。因此，混凝土減膠劑不但能夠改善混凝土的工作性能，而且可以給企業帶來良好的經濟。同時，因其可有效降低水泥用量，能夠實現節能減排，保護環境。

5 總結

（1）混凝土減膠劑對材料的適應性好，對各種水泥、機制砂、聚羧酸外加劑、萘系外加劑等均有良好的適應性。

（2）混凝土減膠劑能夠改善混凝土拌合物的和易性，增強其保坍能力和可泵性，減少泌水。

（3）混凝土減膠劑在摻有防凍劑的混凝土中坍落度及坍損能夠滿足泵送的要求，混凝土在冬季施工中能夠滿足要求，強度增長較好，混凝土在氣溫回升后仍有著很好的強度增長趨勢。

（4）減膠劑在使用時，摻量以 0.6% 為宜，原材料的變動對減膠劑的適宜摻量影響很小；在調整混凝土配合比時，需要嚴格觀察混凝土拌合物的和易性和工作性能，要在滿足混凝土各項性能指標的基礎上進行。

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