一种水泥混凝土化学激发剂的制备和性能研究
2016-12-23
（重庆建工新型建材有限公司，重庆401122）
一种水泥混凝土化学激发剂的制备和性能研究
辛转红，石从黎，林宗浩，田楠
（重庆建工新型建材有限公司，重庆401122）
该文重点制备一种水泥混凝土化学激发剂并进行性能验证。通过单体滴加法自行制备XC添加剂，再按比例混合三乙醇胺、三异丙醇胺、自制XC添加剂、可再分散乳胶粉、纳米二氧化硅制得XCA-1型水泥混凝土化学激发剂。通过混凝土试验验证表明：添加该激发剂后不但可使C40混凝土配合比强度增大约6.5%的幅度，还可使混凝土配合比减少5%～10%的水泥用量，具有一定的经济效益，并从经济性和适用性方面综合考虑，XCA-1型水泥混凝土化学激发剂的较优掺量为0.03%。
水泥混凝土化学激发剂；混凝土制备；性能验证
引言
在人类社会发展的过程中，混凝土已逐渐成为现代应用最广泛的材料，也是最重要的工程材料之一[1]。如何做好混凝土的节能降耗工作，对混凝土行业的可持续发展具有十分重要的现实意义。据国内外研究资料表明，在常规的环境下混凝土中有将近20%水泥没有完全水化，只是起到填充作用，不能被有效分散而发生化学反应，无法有效发挥水泥效用[2]。尽管通过外加剂具有减少水泥用量，改善新拌混凝土工作性等特点，但由于不同外加剂对水泥等的影响机理不同[3]，外加剂在掺加到一定程度后对混凝土就很难再起作用[4]。因此，如何激发这部分未水化水泥强度已成为亟待解决的问题。
目前基于单一组分激发剂方面的研究较多，而对复合多组份激发剂的研究还不多见，有很多还停留在试验阶段，具体使用效果也受到原材料种类和品种的限制，效果不稳定。另外，对如何激发水泥混凝土中的富余水泥活性，充分发挥未水化水泥的作用，提高水泥混凝土强度和工作性的化学激发技术的研究课题还很少。本论文重点研究化学激发技术的开发，自行研制一种水泥混凝土化学激发剂并进行性能验证。
1 试验原材料及试验依据
1.1 试验原材料
水泥：采用小南海P.O42.5R普通硅酸盐水泥；粉煤灰：选用四川宜宾I级灰，细度9.0%；石粉：白云石粉，MB值0.75；外加剂：江苏博特新材料有限公司JM-PCA型，pH为7，减水率：24.3%；三乙醇胺：德国巴斯夫；三异丙醇胺：美国陶氏集团；可再分散性乳胶粉：山西三维集团股份有限公司；纳米二氧化硅：深圳市创辉磁材厂；黄原胶：河南华康生物科技有限公司；消泡剂：道康宁公司。
1.2 试验依据
按普通混凝土配合比进行设计，试验参照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080-2002和《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2002，测定坍落度与扩展度，成型100mm×100mm试件，测定强度。
2 水泥混凝土化学激发剂的研制
采用单体滴加法自行研制激发剂制备原料XC添加剂，再对XC添加剂、三乙醇胺、三异丙醇胺、可再分散乳胶粉、纳米二氧化硅、黄原胶、消泡剂、水等有效组份按比例复配自行开发XCA-1型水泥混凝土化学激发剂。
3 水泥混凝土化学激发剂性能验证
3.1 混凝土配合比
3.2 水泥混凝土化学激发剂对混凝土工作性的影响降低，但还是满足工作性要求，而B-2工作性较其对应基准组B-0提高，所以掺加混凝土激发剂后，减少水泥用量，对混凝土工作性影响不大，在保证工作性的前提下，可节约一定的水泥用量。
表1 激发剂性能验证混凝土配合比
3.3 水泥混凝土化学激发剂对混凝土强度的影响
从表3、图2可知，当对A-2、A-3组C30混凝土配合比水泥用量分别减少5%和10%的水泥用量，混凝土7d和28d强度较基准组A-0略低，但是均能满足配合比设计要求，强度达标。
表2 化学激发剂对混凝土工作性的影响
图1 化学激发剂对混凝土工作性的影响趋势图
表3 化学激发剂对混凝土强度的影响
图2 化学激发剂对混凝土强度的影响趋势图
从表1、表2、图1可知，保持C30和C40混凝土配合比不变，A-1和B-1组分别掺加自制的水泥混凝土化学激发剂后，混凝土工作性可保持与基准组A-0相当，B-1工作性提高；A-2、A-3、B-2配合比分别减少水泥总量5%、10%的水泥用量，掺加XCA-1激发剂后，A-2、A-3混凝土工作性较对应基准值A-0略
另外，B-1组C40混凝土掺加0.03%的自制水泥混凝土化学激发剂后，混凝土7d和28d强度均较未加激发剂组即B-0组增大约6.5%的幅度，B-2组较B-0组减少10%的水泥用量，混凝土7d和28d强度均较基准组B-0高，说明自制水泥混凝土化学激发剂在改善混凝土强度方面效果良好。
综上所述，说明减少水泥用量，水泥混凝土化学激发剂可在一定程度上激发水泥活性，保证混凝土强度在要求范围内。水泥混凝土化学激发剂可达到减少混凝土配合比5%～10%水泥用量的效果，具有降低混凝土生产成本的作用，可产生一定的经济效益。
3.4 水泥混凝土化学激发剂掺量试验
水泥混凝土化学激发剂XCA-1掺量试验选择表4中的混凝土配合比。
表4 化学激发剂XCA-1掺量试验配合比
表5 化学激发剂XCA-1不同掺量下混凝土性能试验结果
图3 激发剂掺量对混凝土工作性和强度的影响趋势图
保持胶材用量、骨料量和水不变，表4中改变C-1至C-4组混凝土配合比中水泥混凝土化学激发剂的用量依次为0.02%、 0.03%、0.04%和0.05%，对比不同掺量下的混凝土工作性和强度值。从表5中的试验结果和图3趋势图可知，化学激发剂XCA-1掺量为0.02%、0.03%和0.04%时，混凝土工作性和7d/28d强度均比不掺加激发剂组（C-0组）高或保持一致，当掺量为0.05%时，混凝土工作性和强度反而变差。掺量为0.04%时，混凝土工作性和强度均达到最好，但是当掺量为0.03%时，在满足混凝土工作性和强度的前提下，外加剂用量减少，故从经济性和适用性方面综合考虑，水泥混凝土化学激发剂的较优掺量为0.03%。
4 试验结论
（1）通过自行配置添加剂XC，将三乙醇胺、三异丙醇胺、自制XC添加剂、可再分散性乳胶粉、纳米二氧化硅、黄原胶等多组份按比例复配最终自行研制出XCA-1型水泥混凝土化学激发剂，该激发剂不但可使C40混凝土配合比强度增大约6.5%的幅度，还可减少混凝土配合比中5%～10%的水泥用量，具有一定的经济效益。
（2）经过混凝土试验验证，并从经济性和适用性方面综合考虑，XCA-1型水泥混凝土化学激发剂的较优掺量为0.03%。
[1]冯乃谦.实用混凝土大全[M].北京：科学出版社，2001.
[2]P.K.Mehta，Paulo J.M.Monteiro.混凝土结构性能和材料[M].北京：中国电力出版社，2008.
[3]Kazuhiro Y，Ei-ichi T.Kenji.K，etc. Adsorption characteristics of superplasticizer oncementcomponent minerals[J].Cement and ConcreteResearch，2002，32：1507-1513.
[4]刘道胜.CTF增效剂在商品混凝土中的应用性能研究[D].重庆：重庆大学，2012.
责任编辑：孙苏，李红
Preparation and Performance Study of Chemical Excitation Agent of Some Cement Concrete
This paper focuses on the preparation of a cement concrete chemical excitation agent and conduct performance verification.Through the monomer droplets additive in addition to the preparation of XC,then according to the proportion of mixed triethanolamine,triisopropanolamine,XC additives,redispersible powder and nanosilicon dioxide,the XCA-1 type cement concrete chemical excitation agent is prepared.The concrete experiment verifies that the excitation agent added can not only make C40 concrete mixture strength increase about 6.5%,but also make the concrete mixture ratio reduce 5%～10%of cement dosage.It has certain economic benefits.From comprehensive considerations on economy and applicability,the optimal dosage of chemical excitation agent for XCA-1 type cement concrete is 0.03%.
chemical excitation agent of cement concrete；concrete preparation；performance verification
TU528
：A
：1671-9107（2016）11-0058-03
10.3969／j.issn.1671-9107.2016.11.058
2016-08-23
辛转红（1985-），女，甘肃天水人，研究生，工程师，主要从事混凝土相关技术研究与管理工作。
