粉煤灰对聚羧酸系减水剂与水泥相容性影响的试验研究

冉彦立

【摘 要】通过试验，研究了不同粉煤灰掺量下，砂浆在聚羧酸系减水剂掺量变化时的扩展度经时损失情况。经研究分析发现，40%粉煤灰掺量时，砂浆的扩展度经时损失及减水剂的用量最符合实际工程应用。

【Abstract】Through the experiment， the paper studies the expansion degree of the mortar in the process of the variation of polycarboxylic acid series water reducing agent with different fly ash content. It is found that when 40% fly ash content， the expansion degree of mortar and the dosage of water reducing agent are the most suitable for practical engineering.

【关键词】粉煤灰；聚羧酸；扩展度；相容性

【Keywords】fly ash； polycarboxylic； extension degree； compatibility

【中图分类号】TU5 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）03-0147-02

1 引言

质量良好的粉煤灰内部富含球形玻璃微珠颗粒，拌制自密实混凝土等高性能混凝土时，可掺入适量的粉煤灰，利用其中的球形颗粒起到润滑作用或分散水泥颗粒的絮凝结构，释放多余的自由水进而实现减水效应，从而降低减水剂的用量[1]。但当粉煤灰过细或掺量过多时，反而会使得浆体变得黏稠，增加减水剂用量 [2-3]。这一问题一直是工程界的关注热点，本文在不同粉煤灰掺量条件下，通过试验研究其对高效减水剂与水泥相容性所产生的影响，从而确定拌制自密实混凝土时的最佳粉煤灰掺量值。

2 试验研究

2.1 试验材料

水泥为邯郸太行山普通硅酸盐水泥，标号为P.O42.5；粉煤灰为Ⅱ级灰；水为自来水；砂为普通河砂，细度模数为2.74；减水剂为PC3型聚羧酸系减水剂。

2.2 试验方法及仪器设备

试验方法：按照GB50119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》（以下简称“规范”）中的相关要求和步骤实现快速相容试验。

试验仪器设备：JJ—5砂浆搅拌机；砂浆扩展度筒；钢尺；高精度电子秤，感量 0.001g；取水量筒一套。

2.3 试验设计

按照自密实混凝土设计规程中粉煤灰掺量不小于20%的要求，本次试验胶凝材料中的粉煤灰分别按照20%、40%、60%的掺量加入，通过调整减水剂的加入量，改变砂浆的和易性，并分别测量砂浆在0min、10min、30min、60min 时刻的流动度。胶砂比为1：1.4，水胶比为0.41。

3 试验结果与分析

3.1 不同粉煤灰掺量减水剂与水泥的相容性

通过0、10、30、60min 等四个时刻测量的砂浆扩展度绘制砂浆扩展度经时损失曲线，如图1～图3所示，分别表示粉煤灰掺量20%、40%、60%时，PC3减水剂与水泥的相容性。分析可知，随着减水剂掺量的增多，砂浆的初始扩展度逐渐增大，且末时（60min时）扩展度也变大，说明PC3减水剂能有效增加砂浆的流动性。比较不同减水剂掺量情况下的砂浆初始扩展度和末时扩展度的值的大小可知，砂浆的末时扩展度接近初始扩展度，说明PC3减水剂能够有效延缓砂浆的凝结时间，改善并保持砂浆的流动性。

对图1、图2、图3进行横向比较，即对不同粉煤灰掺量下的砂浆扩展度进行比较。由图1可知，20%粉煤灰掺量下，减水剂掺量为0.16%～0.20%，且在0.18%掺量时，扩展度经时损失曲线最为理想，说明此时到达减水剂掺量饱和点；由图2可知，减水剂掺量为0.18%～0.22%，在0.21%掺量时，经时损失曲线较为理想；由图3可知，减水剂掺量为0.18%～0.22%，在0.21%～0.22%掺量时，经时损失曲线较为理想，整体情况较差。对比分析可知，随着粉煤灰掺量的增大，砂浆扩展度的经时损失率逐渐变大，砂浆要想达到良好的流动性和缓凝性所需的减水剂掺量逐渐变大，且在粉煤灰掺量达到60%时，PC3减水剂改善砂浆和易性、保持砂浆流动性的效果逐渐变弱。

3.2 砂浆扩展度残存率

三种粉煤灰掺量下，对减水剂掺量分别为0.18%、0.19%、0.20%时的砂浆扩展度残存率进行分析比较，具体情况如图4，粉煤灰掺量为20%时，3种减水剂掺量的砂浆扩展度残存率均在100%附近，说明此时砂浆和易性良好；粉煤灰掺量为40%时，砂浆扩展度残存率随着减水剂掺量的增大而增大，最优值为95%，说明此时减水剂掺量尚未达到饱和点，但砂浆已具有较好的和易性；粉煤灰掺量为60%时，砂浆扩展度残存率随着减水剂掺量的增大而小幅度增加，最优值为53%，说明此时减水剂掺量远未达到饱和点，不能有效保持砂浆的流动性。

对比分析可知，减水剂掺量不变的情况下，随着粉煤灰掺量的增大，砂浆的扩展度残存率降低，要想达到减水剂保持砂浆流动性的功效，需增大减水剂掺量。

4 结论

①PC3型聚羧酸系减水剂能够与邯郸太行山普通硅酸盐水泥良好相容，能够有效保持砂浆流动性，明显改善砂浆和易性，且减水剂掺量达到饱和点时，用量较小。

②减水剂掺量不变，粉煤灰掺量增大时，会降低砂浆的流动性，减弱减水剂的缓凝性，通过增大减水剂的掺量可改善砂浆和易性。

③外加剂掺量相差不大的情况下，40%粉煤灰掺量的砂浆表现出良好的流动性保持能力，且和易性良好，实际工程应用中，配制自密实混凝土时，从降低造价、保证质量角度考虑，建议采用不超过40%的粉煤灰掺量。

【参考文献】

【1】崔俊，衛帅帅，王莉，侯旭军.粉煤灰在自密实混凝土中的应用探讨[J].混凝土，2010（06）：98-100.

【2】严捍东.粉煤灰的粉体特性及其对减水效应的影响[J].环境工程，2002（02）：48-52+4-5.

【3】史星祥，刘远祥，濮琦，等.高效减水剂和粉煤灰对自密实混凝土性能的影响[J].混凝土与水泥制品，2017（12）：14-18.