水泥與減水劑相容性試驗(yàn)在軌道板生產(chǎn)中的應(yīng)用

馬玉濤,仝婷婷

(光明鐵道控股有限公司，衢州 324000)

CRTSⅢ型軌道板是無砟軌道系統(tǒng)的主要傳力構(gòu)件，采用高強(qiáng)混凝土澆筑。目前水泥質(zhì)量的波動(dòng)是影響高強(qiáng)混凝土性能的主要因素，針對(duì)這種現(xiàn)象，通過水泥與減水劑相容性試驗(yàn)來確定減水劑的飽和摻量，為混凝土生產(chǎn)用減水劑摻量提供數(shù)據(jù)支持，確保混凝土狀態(tài)可控、穩(wěn)定，保障生產(chǎn)的軌道板質(zhì)量。

1 原材料

水泥：盤固PO 42.5硅酸鹽水泥，比表面積340 m2/kg，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量27.5%，28 d抗壓強(qiáng)度為64.0 MPa；減水劑：江蘇蘇博特聚羧酸系高性能減水劑(標(biāo)準(zhǔn)型)，減水率33%，泌水率17%，28 d抗壓強(qiáng)度比174%，含固量16%，推薦摻量1.2%；摻合料：北京鐵科首鋼復(fù)合摻合料，需水量比100%，28 d活性指數(shù)102%；中砂：細(xì)度模數(shù)2.7，含泥量1.2%；碎石：5～20 mm連續(xù)級(jí)配，含泥量0.3%，針片狀含量2%。水：自來水。各原材料其他指標(biāo)均符合《高速鐵路CRTS Ⅲ型板式無砟軌道先張法預(yù)應(yīng)力混凝土軌道板》(Q/CR 567—2017)的要求。

2 試驗(yàn)方法

水泥與減水劑相容性試驗(yàn)依據(jù)《水泥與減水劑相容性試驗(yàn)方法》(JC/T 1083—2008)規(guī)定的凈漿流動(dòng)度法(代用法)，以測(cè)定相應(yīng)時(shí)間的凈漿流動(dòng)度表征相容性[1]。混凝土拌合物性能試驗(yàn)依據(jù)《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50080—2016)，以坍落度表示相容性。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 減水劑摻量對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響

試驗(yàn)中通過調(diào)整減水劑摻量(0.8%、1.0%、1.1%、1.2%)研究?jī)魸{流動(dòng)度的變化，確定減水劑的飽和摻量，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 水泥漿體配合比、凈漿流動(dòng)度及漿體性能

從表1數(shù)據(jù)可知，當(dāng)減水劑摻量在0.8%～1.1%時(shí)，水泥凈漿流動(dòng)度隨著減水劑摻量的增加而增大，當(dāng)減水劑摻量達(dá)到1.2%時(shí)，水泥凈漿流動(dòng)度變化不大，但漿體性能已出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，因此減水劑的飽和摻量為1.1%。

3.2 水泥摻合料對(duì)減水劑飽和摻量的影響

在高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)過程中，一般會(huì)摻入適量礦物摻合料以提高混凝土的力學(xué)性能和耐久性能。參照軌道板混凝土配合比中摻合料摻量，試驗(yàn)摻入10%的摻合料取代水泥，通過改變減水劑摻量探究?jī)魸{流動(dòng)度的變化，確定減水劑的飽和摻量，具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 水泥漿體配合比、凈漿流動(dòng)度及漿體性能

從表2可以看出，當(dāng)減水劑摻量在0.8%～1.1%時(shí)，水泥凈漿流動(dòng)度隨著減水劑摻量的增加而增大；當(dāng)減水劑摻量增至1.2%時(shí)，水泥凈漿流動(dòng)度變化不大，但漿體性能已出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，因此減水劑的飽和摻量為1.1%。對(duì)比表1可知，在相同減水劑摻量下，摻入摻合料后漿體流動(dòng)度有所提高，摻合料有利于增加聚羧酸減水劑的有效吸附量，降低水泥—聚羧酸減水劑漿體的zeta電位，改善水泥漿體的流動(dòng)性[3]，且摻入摻合料對(duì)減水劑飽和摻量點(diǎn)沒有影響。

3.3 減水劑飽和摻量對(duì)混凝土拌合物狀態(tài)的影響

由表2可知減水劑摻量為1.0%和1.1%時(shí)，其漿體流動(dòng)度相差不大，通過進(jìn)行混凝土試拌驗(yàn)證飽和摻量的準(zhǔn)確性，考慮凈漿成份單一相比混凝土成份差別較大，特別是砂、石含泥量對(duì)減水劑使用效果影響較大，故選取減水劑摻量為1.0%、1.1%、1.2%、1.3%進(jìn)行試拌，測(cè)定混凝土坍落度、觀察和易性。根據(jù)Q/CR 567—2017要求混凝土坍落度控制在80～120 mm[4]。具體數(shù)據(jù)見表3、表4。

表3 混凝土配合比 /(kg·m-3)

表4 混凝土拌合物性能

從表4可知，隨著減水劑摻量的增加混凝土坍落度逐步增大，當(dāng)減水劑摻量為1.2%時(shí)，混凝土狀態(tài)達(dá)到最佳，能夠很好的滿足車間生產(chǎn)的需求，相比凈漿確定的減水劑飽和摻量增加了0.1%的摻量，減水劑摻量為1.3%時(shí)，混凝土性能已無法滿足生產(chǎn)要求。在相同減水劑摻量下，摻入摻合料能夠提升混凝土拌合物工作性能。砂石骨料的加入對(duì)減水劑的飽和摻量點(diǎn)產(chǎn)生了一定影響，砂石骨料中含有一定量泥，泥對(duì)減水劑的吸附導(dǎo)致單位水泥量的減水劑占有率降低[5]。

4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

水泥與減水劑是混凝土的主要材料，且水泥減水劑的質(zhì)量更穩(wěn)定可控，通過凈漿流動(dòng)度法測(cè)定進(jìn)場(chǎng)水泥與減水劑的飽和摻量點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)攪拌站相應(yīng)批次減水劑、水泥在生產(chǎn)時(shí)的減水劑摻量。論文統(tǒng)計(jì)兩批減水劑和相應(yīng)批次水泥的攪拌站生產(chǎn)減水劑實(shí)際用量，對(duì)比通過凈漿法測(cè)定的兩批減水劑與相應(yīng)批次水泥的飽和摻量，兩批減水劑消耗水泥18批。實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見圖1。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)混凝土攪拌數(shù)據(jù)，攪拌站生產(chǎn)用減水劑摻量比凈漿流動(dòng)度法測(cè)定的減水劑飽和摻量略高，范圍在+0.1%，準(zhǔn)確度較高，可用于指導(dǎo)混凝土生產(chǎn)。凈漿流動(dòng)度法測(cè)定減水劑飽和摻量相比室內(nèi)混凝土試拌具有方便、快捷的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)每批進(jìn)場(chǎng)水泥進(jìn)行相容性試驗(yàn)，可提前掌握水泥質(zhì)量的波動(dòng)情況及減水劑的飽和摻量。當(dāng)減水劑飽和摻量有較大波動(dòng)時(shí)，應(yīng)對(duì)減水劑配方進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，或?qū)⑺噘|(zhì)量波動(dòng)情況反饋到水泥廠家，采取質(zhì)量控制措施，提前保證混凝土狀態(tài)的穩(wěn)定及生產(chǎn)的持續(xù)性。

5 結(jié) 語

凈漿流動(dòng)度法測(cè)定的減水劑飽和摻量點(diǎn)相比室內(nèi)混凝土試拌確定的減水劑飽和摻量低0.1%，攪拌站實(shí)際生產(chǎn)減水劑摻量介于兩者之間，在生產(chǎn)中可通過水泥凈漿流動(dòng)度法試驗(yàn)提前預(yù)判減水劑摻量。