CTF混凝土增效剂对混凝土抗渗性能的影响

2011-03-14李青川陈洪韬陈向荣梁景怀黄崇奕

商品混凝土 2011年3期

李青川，陈洪韬，陈向荣，梁景怀，黄崇奕

（1.广西鱼峰水泥股份有限公司，广西柳州 545008; 2.广西硅酸盐学会，广西南宁 530012; 3.广西建筑材料科学研究设计院，广西南宁 530022）

1 前言

随着我国商品混凝土和高强混凝土的推广应用，混凝土的耐久性和安全性已受到越来越广泛的关注。根据JGJ/T193—2009规定[1]，混凝土耐久性检验评定的项目包括抗冻性能、抗水渗透性能、抗硫酸盐侵蚀性能、抗氯离子渗透性能、抗碳化性能和早期抗裂性能。

广州市三骏建材科技有限公司应混凝土行业需求研发生产的CTF混凝土增效剂，在混凝土行业得到了广泛的应用，它对水泥适应性好，能在保证甚至提高混凝土强度和工作性能的基础上减少10%～15%的水泥用量，降低生产成本，具有节能增效的功效，所产生的经济价值和社会效益得到了业界的普遍认可。但各种新材料与新技术的应用以及市场竞争的白炽化，使得许多商品混凝土企业试验室已经把单方混凝土水泥用量降得很低，而使用CTF混凝土增效剂再减少10%～15%的水泥用量是否会影响到混凝土的耐久性呢？混凝土耐久性的首道防线就是其抗渗性，抗渗性良好直接反映了混凝土结构的致密，混凝土结构的密实性又是影响其抗冻性和抗侵蚀性等耐久性能的主要因素。混凝土抗渗性在很大程度上决定了混凝土受外界不利因素侵蚀的抵抗能力。因此，为了提高混凝土的耐久性，必须首先提高混凝土的抗渗性，可以说混凝土的抗渗性是其优良耐久性的保证。因此本文讨论混凝土中掺入CTF混凝土增效剂后对混凝土工作性能、抗渗性能以及抗压强度的影响。

2 原材料和试验方法

2.1 原材料

（1）水泥：广西鱼峰水泥股份有限公司生产的鱼峰牌P·Ⅱ42.5水泥，其物理性能见表1所示。

（2）粉煤灰：广西来宾电厂B厂生产的Ⅱ级灰，细度（45μm）23.7%，需水比100%，含水率0.1%，烧失量6.3%。

（3）S75级矿粉：广西鱼峰水泥股分有限公司生产的S75级矿粉，比表面积443m2/kg，7d抗压强度比为65%，28d抗压强度比为88%。

（4）细集料：广西融安天然河砂，细度模数为2.8，含卵率为8%，含泥量为1.9%，泥块含量为0。

（5）粗集料：广西鱼峰水泥股份公司矿山碎石，其指标如表2所示。

表1 水泥物理性能指标

表2 碎石技术指标

（6）外加剂：广西南宁能博建材生产的AF-CA聚羧酸缓凝高效减水剂，减水率21%，2.0%水泥掺量净浆初始流动度200mm，30min后250mm，60min 后275mm，120min后185mm。

（7）膨胀剂：广西云燕特种水泥建材有限公司生产的抗裂防水膨胀剂GNA-P，外掺量为水泥掺量的8%～10%。

（8）CTF混凝土增效剂：广州市三骏建材科技有限公司生产的CTF混凝土增效剂，是一种以聚合物为主体的高效复合混凝土添加剂，半透明液体，无毒性，无污染，无放射性，比重为1.03 g/cm3，不含氯离子和碱等对混凝土有害的成分。

2.2 试验方法

（1）试验目的

在不同混凝土等级中掺入胶凝材料质量0.6%的CTF混凝土增效剂，参照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[2]，GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》[3]，GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》[4]分析混凝土的抗掺性能、工作性能、结构密实度、内部孔隙的大小和强度。并通过对比分析降低了15%水泥用量后对混凝土抗渗性能的影响程度。

（2）试验方法根据笔者公司材料和以往试验生产质量统计情况，以平时生产用配合比为基准（基准样）、不改变质量比掺入0.6%CTF混凝土增效剂（对比样）和减少15%水泥用量掺入0.6% CTF混凝土增效剂（减少样）三类配合比进行试验，确定如下试验用混凝土配合比，见表3。

表3 混凝土配合比 kg/m3

3 CTF混凝土增效剂对混凝土抗渗性能的试验结果与分析

试验根据GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》和GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》分别测得的各混凝土拌合物工作性能和硬化混凝土抗渗性能及抗压强度结果分别见表4和表5。

因现在的工程应用中，有抗渗性能要求的工程不是很多，所以很多商品混凝土公司对抗渗性能试验的较少。为了能更准确的反映试验结果的有效性，对以上结果均进行了三组次以上复验。

表4 各混凝土拌合物性能测试结果

从表4的试验结果可以看出，掺入CTF混凝土增效剂在不改变配合比用量时，混凝土的坍落度均有明显加大，保坍性好，和易性好；掺入CTF混凝土增效剂时，即使减少15%水泥用量时也能保持混凝土的工作性能，甚至有所改善。表5所示是对硬化混凝土抗渗性能和抗压强度的测试结果，试验结果表明所配制的11组混凝土均有良好的抗渗性能；掺入CTF混凝土增效剂不改变配合比用量时，混凝土的抗渗等级和抗压强度均有较大幅度提升，能提高混凝土强度一个等级以上，且结构致密，内部孔隙以超细居多，分布稳定均匀；掺入CTF混凝土增效剂减少15%水泥用量时，其抗渗性能和抗压强度与对比样相当甚至有所改善，内部结构密实，孔隙分布良好。所以在同样的工作性能和质量指标的条件下掺入CTF混凝土增效剂减少10%～15%水泥用量是可行的。通过以上对比，减少15%水泥用量后混凝土工作性能，强度和抗渗性基本持平并略有提升。从试件轴线劈开的内部结构分析，掺入CTF混凝土增效剂，渗水高度少，渗透稳定，混凝土构件密实度更好，孔隙少。掺入CTF混凝土增效剂减少15%水泥用量不仅没有影响混凝土耐久性，而且还对耐久性有一定的帮助并可以为企业带来较为丰厚的经济效益。

表5 硬化混凝土抗渗性能及强度测试结果

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，不能被有效分散发生反应，实际属于富余水泥。究其CTF混凝土增效剂产品的作用机理就是：能快速提高水泥颗粒的分散性，提升混凝土高效减水剂的功效，改善新拌混凝土的性能，从而增强混凝土中各物相之间的连接力，达到混凝土结构增强目的。从表4中混凝土新拌性能看，通过CTF混凝土增效剂的作用，分散富余水泥颗粒和提升减水剂性能后，流动性增大，保水性和粘聚性更好。同时水泥的水化更充分，掺入CTF混凝土增效剂的混凝土凝结时间变短，这对掺入复合混合材混凝土早期强度偏低有一定的改善。CTF混凝土增效剂的分散作用，使混凝土结构形成稳定细密的气孔，保证了混凝土体积稳定性，隔断毛细水管，防止各有害物质的入侵，起到抗渗、抗冻和抗侵蚀性能等，有效的提高了混凝土的耐久性。

另外，在影响混凝土耐久性问题上，其原因涉及多方面，其中裂纹是导致混凝土耐久性降低的一个关键因素。就材料本身来说，影响混凝土抗裂性的主要因素则是水泥。在不改变混凝土的工作性能和结构性能的前提下，减少水泥用量，可以间接的改善因早强高强水泥引起的混凝土结构早期开裂和降低混凝土总碱量减缓混凝土的碱集料反应引起的结构后期开裂。所以从使用CTF混凝土增效剂可降低水泥用量的10%～15%来看，控制混凝土开裂和减少混凝土总碱量也是有重要意义的。可见，CTF混凝土增效剂为提高混凝土的耐久性也是有帮助的。