谈聚羧酸减水剂在混凝土中的应用

2013-08-22孔书祥

山西建筑 2013年13期

孔书祥

(西南交通大学峨眉校区，四川峨眉山 614202)

0 引言

在结构复杂配筋密集的构件如桥梁的上部结构中，混凝土的设计强度基本上采用强度等级较高的混凝土。因高强度等级混凝土的水泥用量比较大，水灰比低，强度要求高，混凝土拌和物较粘稠，为了满足混凝土的工作性和强度要求，同时降低水泥用量，减少工程成本，所以对高强度等级混凝土材料的选择是至关重要的。

在混凝土配合比设计中尽可能以满足工作性为前提，尽可能降低用水量;以保证强度和工作性符合要求为度，尽可能降低水泥用量，节约工程成本;用粉煤灰、矿渣等工业废料替代部分水泥，减少高能耗产品水泥的应用。

1 混凝土配合比实例

在三个施工工地分别采用了以下混凝土配合比设计(见表1):材料通常采用P.O42.5水泥、中砂、碎石(5 mm～25 mm)以及聚羧酸减水剂，第一种C50混凝土减水剂掺量为0.8%，砂的细度模数为2.6，粗骨料为5 mm～10 mm与10 mm～25 mm级配碎石比例为20;后两种C50混凝土砂的细度模数为2.8，粗骨料为5 mm～10 mm与10 mm～20 mm级配碎石比例为30∶70，减水剂掺量为1.0%。第二种掺有20%粉煤灰，第三种掺有25%的粉煤灰与矿粉。

表1 混凝土的坍落度与强度

2 混凝土工作性与强度要求

粉煤灰和矿粉对聚羧酸减水剂的吸附和水泥相当，所以在实际应用中，选择较优质的粉煤灰和矿粉，很好发挥二者的微集料效应，减小水泥浆体的屈服应力，能较好的改善和保持混凝土的工作性。

在强度等级较高的混凝土拌合物中，由于水胶比较小，拌合物中水泥因水化环境较差，未水化水泥的内芯较大，水化产物量下降。用粉煤灰代替部分水泥，由于粉煤灰颗粒是由许多纳米级别的玻璃球状体团聚而成，所以，粉煤灰中玻璃微珠在细粒范围内相对富集，致使细粉煤灰的蓄水量比更低，能够更好的改善混凝土的流动性。在低水胶比条件下(例如0.3左右)，水泥的水化条件也能相对改善。水泥水化程度的改善，有利于粉煤灰作用的发挥，并且由于粉煤灰水化缓慢，只在后期才生成少量C-S-H凝胶，填充于水泥水化生成物的间隙，使其更加密实。因此混凝土可以在比较低的水胶比条件下制备，这就使粉煤灰在混凝土中的作用出现显著地变化。

矿粉为磨细矿渣粉，颗粒形状复杂，但其表面比较光滑，对聚羧酸减水剂的吸附也较小，矿粉对聚羧酸减水剂具有良好的适应性，具有辅助减水效果，可不同程度地提高外加剂的减水效果;矿粉对掺聚羧酸减水剂混凝土的坍落度损失具有改善效果。矿渣微粉与减水剂匹配使用是目前配制高性能混凝土的理想材料之一。

因此掺加粉煤灰和矿粉代替部分水泥，混凝土拌合物的工作性和强度都满足施工要求。

3 混凝土的经济指标

混凝土经济指标见表2。

表2 混凝土经济指标

表2中水泥 300元/t，砂 75元/m3，碎石 70元/m3，粉煤灰200元/t，外加剂2 200元/t。从上述经济指标可以看出，配制强度等级较高的混凝土中掺加粉煤灰和矿粉代替部分水泥，具有较好的经济效益，为企业节约大量成本。

4 社会效益分析

在混凝土生产过程中，主要的耗材水泥属于典型的标准化无差异产品，消费者心中对产品质量并无差别。水泥生产成本主要由煤炭、电力、原料、折旧等构成，其中1 t水泥综合能耗在115 kg～160 kg标准煤，电耗在90 kW～120 kW。煤、电成本在整个成本中占比较大，一般在60%以上(煤炭占35%，电力占27%)，原料成本(石灰石、石膏、矿渣、粘土、铁粉)仅为15%左右，人工和折旧成本在23%左右。

掺有粉煤灰和矿粉后，水泥用量分别减少90 kg和113 kg，每立方米混凝土约减少能耗12.375 kg，15.54 kg标准煤和9.45 kW，13 kW电耗。用粉煤灰、矿渣等工业废料替代部分水泥，减少高能耗产品水泥的应用，社会效益显著。