矿物掺合料对外加剂FDN效果的影响研究

杨子喜 陈洪银

（济南中坚建设检测试验有限公司，山东 济南250022）

在混凝土中，减水剂的应用已非常广泛,尤其是高效减水剂的使用，极大降低了混凝土的水灰比，有效地提高混凝土的性能[1]，而且混凝土内部结构更加致密，耐久性也有所提高[2]。但大量实验数据表明，虽然掺入减水剂能使混凝土的坍落度提高7-15cm，但也伴随着坍落度的经时损失，很大程度上制约了混凝土的高性能化。目前，解决混凝土坍落度损失的控制方法之一就是在混凝土中掺加矿物掺合料，同时矿物掺合料也是改善混凝土流变性能和减少水泥用量的重要方法之一[3]。以工业固体废渣为主的掺合料掺入混凝土中，不仅满足发展绿色混凝土的[4]等可持续发展的战略要求，同时也遵循废弃物再利用的环保要求。

1 实验原材料

1.1 水泥

水泥为山水集团有限公司生产的P.O 42.5的普通硅酸盐水泥，其化学组成和物理性能如表1所示。

表1 水泥的化学分析w/%

1.2 矿物掺合料

本文所用矿物掺合料的化学组成和活性指数分别见表2所示.

表2 矿物掺合料的化学分析 w/%

2 实验结果及分析

2.1 不同外加剂对水泥砂浆流动度的影响

本实验的实验测试砂浆的水灰比为0.45，水泥与标准砂的的比例是0.40。

表3 不同外加剂对水泥砂浆流动度的影响

表3中的流动值数据表明，四种减水剂掺入砂浆中时，砂浆的初始流动值最低和最高的是掺入 0.9%聚羧酸型高效减水剂和复掺0.1%缓凝剂。与掺0.9%的聚羧酸型高效减水剂的水泥砂浆相比，复掺0.1%缓凝剂和0.01%引气剂的流动值降低幅度要低。不同外加剂对改善水泥砂浆流变性能的效果影响大小是：聚羧酸型减水剂＞缓凝剂＞引气剂＞FDN。相对于掺入0.9%聚羧酸型高效减水剂时，掺入1%FDN的水泥砂浆，其初始流动度值率高。这是因为，砂浆中砂子对于减水剂具有较大的吸附作用，使砂浆中的聚羧酸减水剂的初始浓度降低很快，致使吸附N电位不断降低,最终导致水泥的分散程度降低。

2.2 矿物掺合料对水泥砂浆流动度的影响

由于砂浆中的砂子对外加剂的吸附影响了水泥的分散，并最终影响了砂浆的体系结构，同样的原理，不同种矿物掺合料必然对外加剂的吸附以及对水泥砂浆性能的影响具有不同的效果。本实验的实验测试砂浆的水灰比为0.45，水泥与标准砂的的比例是0.40，外加剂选FDN，掺量为1%，分别用不同掺量的矿物去取代水泥的用量，然后按照砂浆流动度的测定标准来测定不同矿物的水泥浆体的流动度，研究不同的矿物掺合料以及不同细度的矿物掺合料对水泥砂浆流动度的影响效果。

表4 掺不同矿物掺合料水泥砂浆的流动度值

图1 不同矿物掺合料对砂浆流动值的影响

在矿物掺合料未有的砂浆中，减水剂相对来说有效浓度较高，水泥扩散相对比较充分，水泥的水化速度较快，致使浆体的粘度增加，水泥浆体的流动度较小，特别是水泥水化1h后，流动度损失较大。但是在掺入各种矿物掺合料的砂浆中，砂浆的流动值总体上有较大的改善。磷渣和矿渣的浆体流动度是最好的；粉煤灰次之；硅灰损失最大。从图1中，可以得出对于不同掺量的矿物掺合料，其对砂浆流动值的效果总体上与上述相同。这是因为随着矿物掺合料的碱性的增加，1%FND的缓凝效果增强，主要表现在三个方面，一是FDN分子在水泥颗粒上的吸附水分散化膜，ξ电位增大使水泥颗粒间的摩擦阻力减小，水泥浆的流动性增强；二是FDN分子促进了水泥浆体的水化，是水泥颗粒表面形成了壁垒，使水泥的早期水化进入扩散期，最终导致了水泥浆体的流动性增强；第三是FDN与水泥中的硅酸盐离子的络合作用对水泥水化形成氢氧化钙的核晶生长受阻，水化反应速度降低，水泥的水相对比较充分，流动性增强。

3 结论

本文在研究了四种不同外加剂对砂浆流动性影响的基础上，研究了四种矿物掺合料对水泥砂浆的流动性的影响，主要的到得结论如下：

（1）水泥砂浆流动度损失率由大到小分别是：聚羧酸型高效减水剂＞复合缓凝剂＞复合引气剂＞FDN高效减水剂。

（2）碱性较强的矿物掺合料对改善砂浆浆体流动性的效果较好。

（3）矿物掺合料掺入水泥砂浆后，均能改善砂浆浆体的流动性，四中矿物掺合料对改善流动性的效果由大到小依次是：矿渣＞磷渣＞粉煤灰＞硅灰。S

［1］陈晓宇.外加剂与矿物掺合料对混凝土抗硫酸盐侵蚀分析[J].山西建筑,2014(3):130-131.

［2］岳涛,窦广陵.外加剂与活性矿物掺合料对粉煤灰加气混凝土性能的影响[J].浙江建筑,2011(1):67-71.

［3］胡迪.高性能混凝土和外加剂的研究与应用[J].江西建材,2014(3):3-3.

［4］王海超,许岩枫.高性能混凝土技术可持续发展概念的研究[J].辽宁工程技术大学学报,2002,21(2):168-170.