水泥工藝外加劑與混凝土外加劑雙摻對(duì)混凝土性能的影響

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　　張偉1.2 鐘海濤1 劉加平1 嚴(yán)生2 馬廣亮3

摘　要：目前我國(guó)越來越多的水泥廠使用水泥工藝外加劑，商品混凝土的興起與發(fā)展，使現(xiàn)代混凝土技術(shù)越來越依靠混凝土外加劑技術(shù)的應(yīng)用。水泥半成品最終要被用在混凝土之中。水泥工藝外加劑與混凝土外加劑的雙摻，無疑會(huì)對(duì)新攔混凝土的性能產(chǎn)生影響。本文通過大量試驗(yàn)，取得了一定的技術(shù)成果，對(duì)于指導(dǎo)混凝土外加劑的正確應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：水泥工藝外加劑 混凝土外加劑 混凝土

1　前言

水泥工藝外加劑按摻入的生產(chǎn)順序不同，可分為生料外加劑和水泥外加劑，按用途可分為速燒劑，助磨劑，激發(fā)劑等。國(guó)外使用水泥外加劑主要體現(xiàn)在助磨劑及混合材激發(fā)劑上。水泥助磨劑是一種在水泥粉磨過程中加入磨機(jī)內(nèi)起助磨作用而又不損害水泥性能的添加劑，一般摻量為1%以下。它可改變磨機(jī)內(nèi)部物料之間的分散性及水泥的流速，提高水泥的輸送效率，并有效消除水泥微細(xì)顆粒的靜電吸附和包球糊磨現(xiàn)象，可提高磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量達(dá)20%左右，同時(shí)有效地減少了過粉磨現(xiàn)象，優(yōu)化水泥顆粒級(jí)配，降低水泥篩余。復(fù)合型助磨劑往往還含有對(duì)粉煤灰、礦粉起激發(fā)其潛在活性作用的激發(fā)劑。

2　原材料與實(shí)驗(yàn)方法

2.1 助磨劑

北京綠佳偉業(yè)產(chǎn)KPY-99，參量1.6-5/萬；

美國(guó)希普公司產(chǎn)CGA摻量2-5/萬；

多功能助磨激發(fā)劑SQ，粉劑，摻量變% SQ助磨激發(fā)劑為沈陽星光建材集團(tuán)研究生產(chǎn)，摻量為膠結(jié)材的1%-2%，其主要組分為SO42-鹽及醇胺類助磨劑。

JH型粉煤灰、礦渣激發(fā)劑，粉劑。吉林天一建材有限公司生產(chǎn)，推薦摻量0.6%-1.0%。該外加劑以硅酸鹽類、煅燒石膏等為主要組分，通過物理化學(xué)雙重作用，以及特殊的工藝加工生產(chǎn)而成的一種復(fù)合粉末材料。

選擇有代表性的三家不同地區(qū)的水泥廠加入助磨劑KPY-99及CGA制得P.O42.5。SQ及JH激發(fā)劑在拌制混凝土?xí)r摻加，拌制混凝土?xí)r再加入混凝土泵送劑。了解水泥工藝外加劑對(duì)新拌混凝土泌水，坍損，強(qiáng)度增長(zhǎng)情況等影響具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義?；炷镣饧觿╇m然種類很多，但我國(guó)商品混凝土使用的多是多功能的復(fù)合泵送劑。

本文所指混凝土外加劑就是指高效緩凝泵送劑,它集高效減水、緩凝、適當(dāng)引氣、保水增笛等作用于一體,萘系、氨基磺酸系、聚羧酸系列減水劑是它的主要成分。

由于能源緊張，水泥向綠色和高性能方向發(fā)展，ISO標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，越來越多的水泥工廠選擇添加水泥助磨劑、多功能助磨激發(fā)劑來提高粉磨效率，降低能耗，增加臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，提高質(zhì)量。在發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、歐洲地區(qū)，90%以上的水泥廠都加了助磨劑，而我國(guó)目前僅有15%-20%的工廠使用。我國(guó)使用的助磨劑主要有 乙二醇、丙三醇、三乙醇胺、二乙醇胺、木質(zhì)素磺酸鈣鹽。美國(guó)使用的助磨劑主要有脫糖木質(zhì)素、三乙醇、炭黑、磷酸三鈣、二甲基2-4戊烷二醇，德國(guó)使用權(quán)用的助磨劑有醋酸胺、乙二醇、丙三醇等。液態(tài)摻量一般為0.6/萬-8萬，固態(tài)粉劑摻量一般為0.3%-1.0%。由于預(yù)拌混凝土要加入緩凝高效減水劑。水泥所用助磨劑與混凝土處加劑的雙摻對(duì)新拌混凝土的性能會(huì)有影響，這正是本文所要討論的問題，這里的水泥工藝外加劑的特指水泥在粉磨過程中加入的助磨劑，混合材助磨激發(fā)復(fù)合劑。

2.2 試驗(yàn)原材料

海螺P.O425及加助磨劑后的海螺P.O425

巨龍P.O425及加助磨劑后的巨龍P.O425

京陽P.O425及加助磨劑后的京陽P.O425

江砂、中砂、細(xì)度模數(shù)2.6；

玄武巖碎石，5-20mm連續(xù)級(jí)配；

JM-8萘系緩凝高效減水劑；

SBT-8,氨基系緩凝高效減水劑；

PCA聚羧系緩凝高效減水劑；

南京華能電廠I級(jí)粉煤灰；

江南水泥廠s95級(jí)礦渣打粉；

3　混凝土試驗(yàn)結(jié)果與討論

采用商品混凝土公司常規(guī)混凝土配比：配比如下：W=165-185，C=320，F(xiàn)A=100，S=752，G小=200，G大=882。

3.1外加劑為JM-8萘系緩凝高效減水劑，其組成為FDN0.5%+緩凝劑0.06%。試驗(yàn)料計(jì)10L。結(jié)果見表1。

　　表1　SQ與JM雙摻對(duì)混凝土性能的影響

以上可明顯看出：

萘系混凝土外加劑與助磨激發(fā)劑SQ雙摻時(shí)，混凝土出料流動(dòng)性降低，混凝土粘聚性更好了，沒有泌水現(xiàn)象，同時(shí)坍損增大。

相同的坍落度條件下加激發(fā)劑2%，單方用水量加略微增加摻加SQ后，混凝土外加劑的減水效果降低了。

3.2 外加劑為sbT-8氨基磺酸鹽系高效減水劑，基組成為氨基磺酸鹽減水劑0.45%+緩凝劑0.04%助磨激發(fā)劑SQ摻量為2%，CGA、KPY-99摻均為5/萬。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

　　表2　SBT-8與不同水泥外加劑雙摻對(duì)混凝土性能的影響

備注：1-2海螺水泥，3-5巨龍水泥，6-8京陽水泥

表4的試驗(yàn)結(jié)果表明：

PCA與SQ雙摻時(shí)，不同的水泥，混凝土坍損不一。

當(dāng)PCA與jH雙摻時(shí)，不同的水泥，混凝土坍損都小。

兩種激發(fā)劑都能增加混凝土和易性，并減少了混凝土的泌水。

單純助磨劑的摻加并不明顯影響混凝土的強(qiáng)度；jH、SQ有助于混凝土強(qiáng)度的提高。

3.5 激發(fā)濟(jì)在高性能混凝土中的應(yīng)用研究

高性能混凝土的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是大量摻合料的利用。大量利用工業(yè)廢渣，對(duì)減少環(huán)境污染，節(jié)約礦產(chǎn)資料及能源都有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。但大量應(yīng)用摻合料，會(huì)造成混凝土早期強(qiáng)度偏低。為了解決這個(gè)問題，人們研制開發(fā)了粉煤灰礦渣激發(fā)劑。有的用在水泥中，有的在商品混凝土中應(yīng)用。對(duì)激發(fā)劑與聚羧酸系減水劑PCA雙摻在高性能混凝土中的應(yīng)用，得出的試驗(yàn)結(jié)果列于表5。

　　　　表5　聚羧酸系減水型PCA與jH激發(fā)劑的雙摻在高性能混凝土中的應(yīng)用研究

3.6　混凝土耐久性的比較

3.6.1 收縮

混凝土配合比：

C=460，S=675，G=1104，W=150，F(xiàn)DN0.65%。坍落度160mm。

C=230，F(xiàn)A=115，S95=115，S=675，G=1104，W=150，F(xiàn)DN0.65%，jH1%，坍落度160mm。

與基準(zhǔn)混凝土比較，摻入大量的混合材后，混凝土的自收縮和干收縮都較小。這對(duì)減少混凝土的裂縫有利。

3.6.2　碳化

混凝土配合比為：

W=154，C=300，F(xiàn)A=100，S=810，G=1060，PCA4.0。金寧羊PO42.5R，坍落度180mm。R22=58.6MPa

W=154，C=200，F(xiàn)A=100，S95=100，S=810，G=1060，PCA=4.0，JH4.0。金寧羊PO42.5。坍落度180mm，R28=60.3MPa?；炷脸尚秃螅瑯?biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)60天，然后移入標(biāo)準(zhǔn)碳化箱進(jìn)行碳化，其結(jié)果見表6。

　　表6　混凝土在標(biāo)準(zhǔn)碳化條件下的碳化值

以上結(jié)果，可以看出混凝土配比與比較，從FA摻量25%到占50%，混凝土碳化深度稍有增加，標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下28d的碳化值相當(dāng)于自然條件下碳化50年?？梢哉f明在自然條件下，兩種混凝土配比保持鋼筋混凝土堿性的能力至少在50年內(nèi)相差不大。

抗?jié)B性

混凝土配比同上，為混凝土公司常規(guī)使用的配比。

混凝土配比同上，為摻加激發(fā)劑之后的配比。這兩組混凝土的抗?jié)B性能對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見表7。

　　表7　兩組混凝土的抗?jié)B性能對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明：混凝土的抗?jié)B性能不比混凝土差，說明在激發(fā)劑的作用下，單摻FA，以及雙摻FA和礦渣混凝土的抗?jié)B性能不至于因?yàn)閱畏交炷林兴嘤昧繙p少而降低。

抗凍性

混凝土配比：

W=163，C=300，F(xiàn)A=100，S=810，G=1060，F(xiàn)DN0.6%+引氣劑1.2/萬。坍落度190mm，引氣量=3.5%，R28=52.5MPa

W=163，C=200，F(xiàn)A=100，S95=100，S=810，G=1060，F(xiàn)DN0.6%+引氣劑1.2/萬+JH1%。坍落度190mm，Air=5.1%，R28=49.1MPa。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表8。

　　表8　混凝土抗凍性能試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明：與比較，混凝土在減水劑、引氣劑和激發(fā)劑作用下，抗凍性能并沒有降低。

4　總結(jié)

摻加了水劑型助磨劑的水泥，與不同類型的混凝土外加劑雙摻時(shí)，對(duì)混凝土坍落度損失的影響都比較小。它不對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生明顯的影響。

復(fù)合型的水泥助磨劑，主要為粉劑。摻加量為1%～2%。如果含有硫酸鈉類摻合料激發(fā)劑，當(dāng)它與萘系或聚羧酸系混凝土外加劑雙摻時(shí)，對(duì)混凝土坍落度損失影響較大，當(dāng)然，不同的水泥影響程度不一；當(dāng)它與保坍型氨基系雙摻時(shí)，對(duì)混凝土坍損影響較小。如果含有煅燒石膏類摻合料激發(fā)劑，與不同類型的混凝土外加劑雙摻時(shí)，對(duì)混凝土坍損的影響都比較小。

含有激發(fā)劑的水泥助磨劑，能改善混凝土的和易性，混凝土保水性較好。加入這種激發(fā)劑能顯著改善混凝土的和易性，減少泌水。

激發(fā)劑對(duì)混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)效果明顯。對(duì)于摻合料用量大的高性能混凝土，粉煤灰、礦渣和激發(fā)劑共摻，效果更加明顯，并能取得明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

助磨激發(fā)劑的加入，不對(duì)混凝土的耐久性產(chǎn)生明顯的不利影響。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡安蘭等．助磨劑對(duì)普通硅酸鹽水泥性能的影響及作用機(jī)理，南京化工大學(xué)學(xué)報(bào)，Vo1.23，No.1，2001.1

[2]江朝華，嚴(yán)生．多功能水泥復(fù)合助磨劑研究，河海大學(xué)報(bào)，Vol.31　No.4，2003.7