增效剂优选试验研究

时间：2024-09-30

黄红俊，于世超

（四川华西绿舍建材有限公司，成都 610051）

0 前言

近年来，新型外加剂被混凝土企业广泛应用，尤其是水泥增效剂。水泥增效剂可以使团聚的水泥分子受排斥力作用而分散，使得浆体水化反应均匀，填充骨料间隙充分。能够在满足混凝土强度要求下，减少水泥单方用量，降低生产成本。此外，混凝土技术人员将固体废弃物（粉煤灰、矿渣粉、石粉等）变废为宝，能够替代部分水泥，产生了巨大的经济价值。然而，随着传统掺合料被混凝土企业大量利用、消化，粉煤灰、矿渣粉的单价居高不下，不利于混凝土企业的发展，寻找合适的替代材料是一项迫切的任务。

可持续发展是我国一项长期的基本国策，长久以来混凝土行业节能减排任务艰巨。混凝土技术人员应当研发新产品、新技术，降低水泥单位用量进而降低生产成本，为国家创造、节约更多价值，为节能减排做出企业应尽的贡献，使商品混凝土配合比达到“降水泥、利废物、高利润”的终极目标。经过前期探索，本文将水泥增效剂（基业长青）、新型掺合料（石灰石粉）加入混凝土配合比之中，得到了工作性能出色、成本优势明显的混凝土配合比。

1 试验

1.1 原材料

（1）水泥：试验用峨胜 P·O42.5R 水泥。具体技术指标及化学成分见表1。

表1 水泥的基本物理性能

（2）碎石：试验用碎石为双流卵碎石。具体性能指标见表2。

表2 碎石的基本物理性能

（3）砂：试验用砂为双流人工砂，细度模数2.7，具体技术指标见表3。

表3 砂的基本物理性能

（4）粉煤灰：试验用成都博磊Ⅰ级粉煤灰，具体技术指标及化学成分见表4。

表4 粉煤灰基本物理性能

（5）矿粉：试验用双实 S75 矿粉。具体物理性能指标见表5。

表5 S75 矿粉的基本物理性能

（6）泵送剂：本试验采用柯帅聚羧酸减水剂配制的泵送剂，减水率约为 27%。具体物理性能指标见表6。

表6 泵送剂的基本物理性能

（7）石灰石粉：试验用石灰石粉为四川峨胜水泥厂提供。具体性能指标见表7。

表7 石灰石粉的基本物理性能

（8）增效剂：试验采用广东基业长青节能环保实业有限公司提供的基业长青增效剂。根据砂石含泥量、级配情况还有所用泵送剂的种类不同，基业长青生产的增效剂有两种，记为增效剂Ⅰ和增效剂Ⅱ。这两种增效剂价格相同，具体性能指标见表8。对比试验使用市售的增效剂 A、增效剂 B 和增效剂 C。

表8 基业长青的基本物理性能

1.2 试验方法

1.2.1 增效剂试验

试验对增效剂 A、基业长青增效剂Ⅰ和Ⅱ、增效剂B、增效剂 C 五种增效剂进行混凝土验证。试验以 C30混凝土 28 天抗压强度为衡量标准，同时必须满足混凝土拌合物的工作性能，进而寻找成本最低的混凝土配合比，最终确定最佳增效剂的种类及掺量。

增效剂基业长青推荐掺量为 0.6%～0.8%，本试验确定基业长青的掺量为 0.7%，同时增加两组掺量为0.5%、0.9% 的验证组进行试验；增效剂 A 的掺量分别为 0.4%、0.6%、0.8% 进行试验；同理增效剂 B、增效剂 C 的掺量为供应商推荐掺量进行试验。

本试验用配合比的胶凝材料为 360kg/m3（水泥280kg/m3，粉煤灰为 47kg/m3，矿粉为 33kg/m3），除增效剂种类和掺量不同外其余原材料相同。为满足施工性能，配合比的用水量一致，根据试验混凝土的和易性性能情况，选择适合泵送施工的试验组。具体的配合比见表9。

表9 增效剂验证用 C30 混凝土配合比 kg/m3

1.2.2 石灰石粉验证试验

石灰石粉作为新型掺合料与增效剂进行试配验证，降低配合比成本。固定水胶比和增效剂基业长青掺量为0.5%、增效剂 A 掺量为 0.6%，改变胶凝材料组成，进行试验，具体配合比数据见表10。

表10 石灰石粉验证用 C30 混凝土配合比 kg/m3

3 试验结果与分析

3.1 增效剂验证结果分析

增效剂对比验证试验结果见表11。

由表11 可以看出：掺加增效剂 C 的混凝土强度差，28d 强度甚至达不到 C30 混凝土的设计强度；掺加增效剂 B 的混凝土强度与掺加基业长青混凝土的强度相差不大，但是成本过高；基业长青Ⅰ与Ⅱ相比强度较低。

第 13 组与第 1 组对比发现：13 组虽然成本较 1 组高出 1.5 元，但是强度增加 12.8MPa；第 13 组与第 3组对比发现，强度增加 4.6MPa，成本却降低 2.4 元。因此在目标强度的控制下，基业长青Ⅱ比增效剂 A 更具经济优势。

综上，基业长青Ⅱ比增效剂 C、增效剂 B 经济效果更加明显，与增效剂 A 相比也有较好的性能指标。

3.2 石灰石粉试验结果分析

石灰石粉作为新型掺合料制备混凝土，其性能结果及成本对比见表12。

由表12 数据可以得出：第 2 组用石灰石粉等比例替代第 1 组的矿粉，3d、28d 强度分别增长 1.5MPa、4.9MPa，成本降低 3.93 元。这是因为石灰石粉的比表面积为 800m2/kg，而水泥的比表面积为 380m2/kg，石灰石粉与水泥浆体充分接触可以更充分地填充粗细骨料之间的空隙，改善混凝土的密实程度，从而提高混凝土力学性能。

第 3 组、第 4 组降低水泥基准为 320kg/m3，第 4 组用石灰石粉等比例替代第 3 组的矿粉，由于降低了水泥用量，本组试验加入基业长青增效剂，3d 强度增长3.5MPa，28d 强度相差不大，但是第 4 组的成本相较第1 组成本降低 14.29 元，而两组的 28d 强度相差不大。

C30 混凝土的 28d 强度大约为 35.0MPa 左右，为了进一步降低成本，减少不必要的混凝土强度浪费情况发生，试验将石灰石粉的掺量加大，同时降低水泥用量。由表12 的数据得出：第 6 组的强度较好，成本更低。

对 C30 混凝土来说，石灰石粉验证试验所得混凝土的 28d 强度较高约为 44MPa，还有进一步降低材料用量、降低成本的可能。将 28d 强度控制在 35.0MPa 左右，混凝土的成本还会进一步降低，以这两种材料为设计核心，在满足混凝土工作性能、设计强度的要求下，最大程度降低混凝土成本。

优化后的混凝土配合比及成本见表13。

表11 不同种类增效剂 C30混凝土基本物理性能及成本指标

表12 混凝土基本物理性能及成本指标

表13 优化 C30 混凝土配合比及成本