JYS增效剂对混凝土工作性能和力学性能的影响

2019-02-20肖世玉梁林李发茂吴涛朱金华罗小东

商品混凝土 2019年1期

肖世玉，梁林，李发茂，吴涛，朱金华，罗小东

（成都建工赛利混凝土有限公司，四川成都 610015）

0 前言

目前，由于砂石品质下降，搅拌站在实际生产过程中胶凝材料用量仍然较高，其中大量水泥颗粒未完全水化，只起到填充作用，在当前环境下，这也是一种资源浪费[1]。因此，在保障混凝土工作性能的情况下，可降低水泥用量或使用惰性掺合料取代这部分水泥。另外一方面，由于不同的减水剂对水泥的影响机理不同[2]，在混凝土外加剂掺量超过饱和掺量后，继续增加外加剂对混凝土作用微弱，甚至会对混凝土工作性、力学性能和耐久性产生不利影响，混凝土的经济性和施工性能难以得到保障。因此，如何在保障混凝土性能的基础上适当降低水泥用量，达到节能降耗的要求，对混凝土行业的可持续发展具有十分重要的现实意义。

随着预拌混凝土行业发展日渐成熟，混凝土性能想要得到较大改善，只是调节配合比或改善原材料已很难达到效果，通常需要依靠新型外加剂的加入。混凝土增效剂是近几年出现的一种新型混凝土外加剂，其具有在保障混凝土强度的前提下适当降低水泥用量的效果，市面上已有的几种混凝土增效剂的掺量一般为胶凝材料用量的 0.6%，在混凝土 28d 强度较基准组接近或更高时，可降低约 10% 的水泥用量。目前，关于混凝土增效剂的主要成分和作用机理还没有完整的定论，相关学者根据研究结果做出了一些推断[3,4]，认为混凝土增效剂主要是有机物，还有少量激发剂。混凝土增效剂能有效分散水泥中的特细颗粒聚集体，增大水泥与水的接触面积，加快水泥的水化进程；同时，混凝土增效剂中的激发剂能进一步促进水泥和矿物掺合料水化反应的进行。增效剂的加入使得混凝土可以采用更加合理的胶凝材料体系，达到减少水泥用量，降低混凝土生产成本的目的，在技术和经济上对混凝土企业具有非常现实的意义。

由于混凝土中水泥用量降低，混凝土密实度下降，Ca(OH)2含量减少，这必将对混凝土长期强度发展和抗碳化、抗渗透等耐久性能产生影响，后期需对混凝土耐久性进行研究。程臻赞[5,6]研究了增效剂对混凝土耐久性的影响，在保障混凝土工作性能的前提下，适当降低水泥用量，混凝土的长期强度和耐久性能够保持甚至有所改善。

1 原材料

（1）水泥：使用都江堰拉法基水泥有限公司生产的 P·O 42.5R 普通硅酸盐水泥，其性能如表 1 所示。

表 1 水泥性能指标

（2）粉煤灰选用成都博磊粉煤灰综合开发有限公司的 Ⅰ 级粉煤灰；矿粉选用峨眉山宏源资源循环开发有限公司 S75 级矿粉，其性能如表 2 所示。

表 2 粉煤灰、矿粉性能指标

（3）砂石：选用遂宁机制中砂、遂宁碎石，其性能如表 3 所示。

表 3 砂石性能指标

（4）泵送剂：北京中安远大科技发展有限公司ZA-I 聚羧酸高性能减水剂。

（5）增效剂：JYS 增效剂，厂家推荐掺量为1.00%，水泥用量减少 10%。

2 试验结果分析

本试验研究了 JYS 增效剂对 C30、C40、C50 和C60 等级混凝土性能影响，试验结果如表 4 所示。

在 C30、C40、C50 和 C60 等级混凝土均减少 5%、10% 和 15% 的水泥用量的情况下，分别加入 0.40%、0.60% 和 0.80% JYS 增效剂，考察增效剂掺量对混凝土性能的影响，试验结果如表 4 和图 1 所示。

图 1 水泥用量降低情况下加入不同掺量增效剂对混凝土强度的影响

在混凝土搅拌过程中，在水泥用量减少的情况下，加入 0.40% 和 0.60% JYS 增效剂的混凝土拌合物状态与基准组基本一致，混凝土和易性良好。研究发现，混凝土增效剂只对细小的水泥颗粒集聚体产生分散效果，而对尺寸较大的絮凝结构分散性较差，这也是该剂几乎没有减水作用的原因[7]。随着水泥用量继续降低，加入0.80% JYS 增效剂的混凝土拌合物状态较基准组变差，但混凝土包裹性仍然较好，不堆积不泌水，混凝土和易性良好。混凝土中水泥用量降低，混凝土拌合物中浆体量减少，导致混凝土包裹性、流动性变差，出现堆积、泌水、离析等现象，使得混凝土和易性变差，加入 JYS增效剂后，混凝土拌合物粘聚性增强，包裹性变好，和易性有所改善。

表 4 混凝土配合比及性能

从表 4 和图 1 可以看出，在水泥用量减少的情况下，随着 JYS 增效剂掺量增加，C30、C40、C50 和C60 等级混凝土强度均先增加后降低，在水泥用量减少10%、JYS 增效剂掺量为 0.60% 时达到最高，与文献结果一致[8,9]；在水泥用量减少 15% 和 JYS 增效剂掺量为0.80% 时，混凝土强度较最佳组降低，但仍与基准组基本持平。综上可知，在混凝土中同时加入增效剂和减水剂，在二者的协同作用下超量发挥各自作用，减水剂可以打开大尺寸的絮凝结构，增效剂可以分散细小的集聚体，增大水和水泥颗粒的接触面积，从而加快水泥的水化进程，在保障混凝土性能的基础上使混凝土的“主动减胶”的作用得到进一步提高[7]。

在水泥用量降低 10% 基础上，将增效剂最佳掺量0.60% 与增效剂厂家推荐掺量 1.00% 进行了对比试验，从表 4 和图 2 可以看出，分别加入 0.60% 和 1.00% 增效剂时各等级混凝土强度基本相当。

图 2 水泥用量减少 10% 时加入不同掺量增效剂对混凝土强度的影响

在水泥用量较基准组减少 15% 的情况下，将A4～D4 与 A5～D5 八组混凝土进行了对比，其中A4～D4 为加入 0.80% 的增效剂，A5～D5 为在增加 5%粉煤灰的基础上再加入 0.60% 的增效剂。从表 4 和图3 可以看出，A4～D4 较 A5～D5 混凝土强度高，且混凝土等级越高强度相差越多。A5～D5 组混凝土增加的5% 粉煤灰在水化后期会发生二次水化反应，促进混凝土后期强度发展。由图可知，A4～D4 与 A5～D5 后期强度差异并未明显缩小，因此，增效剂对 A4～D4 组混凝土后期强度发展仍起到了一定作用。所以，增效剂对混凝土的作用不只是分散作用，还可能有激发作用[10]。