增效劑優選試驗研究

黃紅俊，于世超

（四川華西綠舍建材有限公司，成都 610051）

0 前言

近年來，新型外加劑被混凝土企業廣泛應用，尤其是水泥增效劑。水泥增效劑可以使團聚的水泥分子受排斥力作用而分散，使得漿體水化反應均勻，填充骨料間隙充分。能夠在滿足混凝土強度要求下，減少水泥單方用量，降低生產成本。此外，混凝土技術人員將固體廢棄物（粉煤灰、礦渣粉、石粉等）變廢為寶，能夠替代部分水泥，產生了巨大的經濟價值。然而，隨著傳統摻合料被混凝土企業大量利用、消化，粉煤灰、礦渣粉的單價居高不下，不利于混凝土企業的發展，尋找合適的替代材料是一項迫切的任務。

可持續發展是我國一項長期的基本國策，長久以來混凝土行業節能減排任務艱巨。混凝土技術人員應當研發新產品、新技術，降低水泥單位用量進而降低生產成本，為國家創造、節約更多價值，為節能減排做出企業應盡的貢獻，使商品混凝土配合比達到“降水泥、利廢物、高利潤”的終極目標。經過前期探索，本文將水泥增效劑（基業長青）、新型摻合料（石灰石粉）加入混凝土配合比之中，得到了工作性能出色、成本優勢明顯的混凝土配合比。

1 試驗

1.1 原材料

（1）水泥：試驗用峨勝 P·O42.5R 水泥。具體技術指標及化學成分見表1。

表1 水泥的基本物理性能

（2）碎石：試驗用碎石為雙流卵碎石。具體性能指標見表2。

表2 碎石的基本物理性能

（3）砂：試驗用砂為雙流人工砂，細度模數2.7，具體技術指標見表3。

表3 砂的基本物理性能

（4）粉煤灰：試驗用成都博磊Ⅰ級粉煤灰，具體技術指標及化學成分見表4。

表4 粉煤灰基本物理性能

（5）礦粉：試驗用雙實 S75 礦粉。具體物理性能指標見表5。

表5 S75 礦粉的基本物理性能

（6）泵送劑：本試驗采用柯帥聚羧酸減水劑配制的泵送劑，減水率約為 27%。具體物理性能指標見表6。

表6 泵送劑的基本物理性能

（7）石灰石粉：試驗用石灰石粉為四川峨勝水泥廠提供。具體性能指標見表7。

表7 石灰石粉的基本物理性能

（8）增效劑：試驗采用廣東基業長青節能環保實業有限公司提供的基業長青增效劑。根據砂石含泥量、級配情況還有所用泵送劑的種類不同，基業長青生產的增效劑有兩種，記為增效劑Ⅰ和增效劑Ⅱ。這兩種增效劑價格相同，具體性能指標見表8。對比試驗使用市售的增效劑 A、增效劑 B 和增效劑 C。

表8 基業長青的基本物理性能

1.2 試驗方法

1.2.1 增效劑試驗

試驗對增效劑 A、基業長青增效劑Ⅰ和Ⅱ、增效劑B、增效劑 C 五種增效劑進行混凝土驗證。試驗以 C30混凝土 28 天抗壓強度為衡量標準，同時必須滿足混凝土拌合物的工作性能，進而尋找成本最低的混凝土配合比，最終確定最佳增效劑的種類及摻量。

增效劑基業長青推薦摻量為 0.6%～0.8%，本試驗確定基業長青的摻量為 0.7%，同時增加兩組摻量為0.5%、0.9% 的驗證組進行試驗；增效劑 A 的摻量分別為 0.4%、0.6%、0.8% 進行試驗；同理增效劑 B、增效劑 C 的摻量為供應商推薦摻量進行試驗。

本試驗用配合比的膠凝材料為 360kg/m3（水泥280kg/m3，粉煤灰為 47kg/m3，礦粉為 33kg/m3），除增效劑種類和摻量不同外其余原材料相同。為滿足施工性能，配合比的用水量一致，根據試驗混凝土的和易性性能情況，選擇適合泵送施工的試驗組。具體的配合比見表9。

表9 增效劑驗證用 C30 混凝土配合比 kg/m3

1.2.2 石灰石粉驗證試驗

石灰石粉作為新型摻合料與增效劑進行試配驗證，降低配合比成本。固定水膠比和增效劑基業長青摻量為0.5%、增效劑 A 摻量為 0.6%，改變膠凝材料組成，進行試驗，具體配合比數據見表10。

表10 石灰石粉驗證用 C30 混凝土配合比 kg/m3

3 試驗結果與分析

3.1 增效劑驗證結果分析

增效劑對比驗證試驗結果見表11。

由表11 可以看出：摻加增效劑 C 的混凝土強度差，28d 強度甚至達不到 C30 混凝土的設計強度；摻加增效劑 B 的混凝土強度與摻加基業長青混凝土的強度相差不大，但是成本過高；基業長青Ⅰ與Ⅱ相比強度較低。

第 13 組與第 1 組對比發現：13 組雖然成本較 1 組高出 1.5 元，但是強度增加 12.8MPa；第 13 組與第 3組對比發現，強度增加 4.6MPa，成本卻降低 2.4 元。因此在目標強度的控制下，基業長青Ⅱ比增效劑 A 更具經濟優勢。

綜上，基業長青Ⅱ比增效劑 C、增效劑 B 經濟效果更加明顯，與增效劑 A 相比也有較好的性能指標。

3.2 石灰石粉試驗結果分析

石灰石粉作為新型摻合料制備混凝土，其性能結果及成本對比見表12。

由表12 數據可以得出：第 2 組用石灰石粉等比例替代第 1 組的礦粉，3d、28d 強度分別增長 1.5MPa、4.9MPa，成本降低 3.93 元。這是因為石灰石粉的比表面積為 800m2/kg，而水泥的比表面積為 380m2/kg，石灰石粉與水泥漿體充分接觸可以更充分地填充粗細骨料之間的空隙，改善混凝土的密實程度，從而提高混凝土力學性能。

第 3 組、第 4 組降低水泥基準為 320kg/m3，第 4 組用石灰石粉等比例替代第 3 組的礦粉，由于降低了水泥用量，本組試驗加入基業長青增效劑，3d 強度增長3.5MPa，28d 強度相差不大，但是第 4 組的成本相較第1 組成本降低 14.29 元，而兩組的 28d 強度相差不大。

C30 混凝土的 28d 強度大約為 35.0MPa 左右，為了進一步降低成本，減少不必要的混凝土強度浪費情況發生，試驗將石灰石粉的摻量加大，同時降低水泥用量。由表12 的數據得出：第 6 組的強度較好，成本更低。

對 C30 混凝土來說，石灰石粉驗證試驗所得混凝土的 28d 強度較高約為 44MPa，還有進一步降低材料用量、降低成本的可能。將 28d 強度控制在 35.0MPa 左右，混凝土的成本還會進一步降低，以這兩種材料為設計核心，在滿足混凝土工作性能、設計強度的要求下，最大程度降低混凝土成本。

優化后的混凝土配合比及成本見表13。

表11 不同種類增效劑 C30混凝土基本物理性能及成本指標

表12 混凝土基本物理性能及成本指標

表13 優化 C30 混凝土配合比及成本

4 實際工程應用

經過試驗研究，選擇中渝國際項目完成實際生產。生產過程中坍落度穩定，泵送效果良好，混凝土表面成型良好，后期實體回彈滿足設計要求。詳情如圖1 所示。

圖1 新配合比實際生產圖

5 結論

（1）通過對比實驗發現基業長青Ⅱ摻量在 0.5% 的時候，混凝土施工性能及強度最佳，比目前通用的增效劑 A 成本降低 0.5 元/m3。

（2）石灰石粉在混凝土中可以取代礦粉。

（3）摻入新型礦物摻合料以及增效劑可以降低配合比成本約 10元/m3。