减胶剂对混凝土性能的影响以及经济效益分析

2018-05-03梁建军

商品混凝土 2018年4期

梁建军

（山西钢建鼎元混凝土制品有限公司，山西太原 030041）

1 研究背景

2017 年 9月，环保部发布《京津冀及周边地区2017～2018 年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》，要求 2017 年 10月至 2018 年 3月，水泥（含特种水泥，不含粉磨站）、采暖季全部实施停产，水泥粉磨站在重污染天气预警期间应实施停产。受此影响，水泥厂的库存量逐渐减少，价格一直在上涨。如何利用有限的水泥生产更多的混凝土？研究与应用混凝土减胶剂迫在眉睫。

2 混凝土减胶剂原理

混凝土减胶剂也称混凝土增效剂，是指在水胶比基本不变，混凝土的坍落度和 28d 抗压强度不降低的情况下，能够有效减少胶凝材料用量的化学外加剂。混凝土减胶剂是一种区别于混凝土减水剂的新型混凝土外加剂，其形态多为无色、浅黄或浅褐色半透明液体，且一般无氯、无碱，其主要特点是在保证相同的混凝土强度等级下，能减少 5%～10% 的水泥用量，并且保证混凝土的力学强度不降低，同时混凝土的工作性和体积稳定性都有不同程度的改善。具有售价合适、掺量低、与其他外加剂相容性较好等特点，因而性价比优势显著。

3 试验方案

3.1 材料

水泥：山西双良鼎新水泥厂生产的 P·O42.5 水泥，见表 1。

表1 水泥物理性质

粉煤灰：太钢粉煤灰综合利用公司生产的Ⅱ级干细灰，见表 2。

表2 粉煤灰物理性质

（3）矿粉：太钢生产的 S95 级矿粉，比表面积为444m2/kg，28d 活性指数为 103%。

（4）粗骨料：太原镇城石料厂生产的5～25mm连续级配的碎石。

（5）细骨料：山西忻州百顺水洗砂厂生产的中粗砂，细度模数为 2.9，含泥量为 2.8%。

（6）水：生活饮用水。

（7）混凝土减胶剂：太原三骏建材有限公司生产的 GHM 减胶剂性能指标见表 3。

表3 GHM 减胶剂性能

3.2 配比设计

为了更具体的了解减胶剂的性能和使用方法，本试验以混凝土企业常用的混凝土强度等级 C30、C35 为基准配合比，有针对性地选择了高强度等级的 C50、C60 混凝土配合比进行对比试验，在对比配合比中掺入0.6% 的混凝土减胶剂，同时以减掉基准配合比的水泥用量的 10% 作为水泥用量，适当的调整砂率，对比混凝土的坍落度、扩展度、扩展度、强度等性能指标。具体混凝土配合比见表 4。

表4 对比混凝土配合比

3.3 试验过程

按照表 4 所设计的配合比进行试配，试验过程中取拌合物试样 20L 各种原材料按比例称好后，依次倒入 60L 的搅拌机中，搅拌 120s 后卸料，依据 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测量拌合物的坍落度和扩展度，具体数值见表 5；依据 GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》将混凝土拌合物用 100mm×100mm×100mm的立方体试模成型，在(20±5)℃的环境中放置 1～2昼夜后编号拆模，拆模后立即放入标准养护室（温度(20±2)℃，湿度大于95%）进行养护，到 3d、7d、14d、28d 龄期进行抗压试验，抗压强度值见表 5。

表5 混凝土抗压强度值及工作性能

3.4 试验结果

（1）在保持混凝土强度满足设计强度的前提下，减少了 10% 的水泥用量，结果测试得出混凝土坍落度较基准组增大，扩展度与基准组一致。

（2）掺加混凝土减胶剂改善了混凝土工作性能，使得混凝土拌合物更加均匀，流动性提高。

（3）掺加混凝土减胶剂后，水胶比比基准混凝土水胶比高 0.2～0.3，但混凝土强度均没有明显变化，甚至部分掺入减胶剂的混凝土强度高于基准混凝土。

3.5 对耐久性的影响

在不改变混凝土工作性和强度的前提下，掺加混凝土减胶剂后，可以减少水泥用量，可以间接地改善因早期高强水泥引起的结构开裂；可以减少混凝土总碱量，减缓混凝土的碱集料反应引起的混凝土结构后期开裂，有助于提高混凝土的抗渗性能和耐久性。

4 经济分析

以表 4 列出的配合比计算，以目前太原市 P·O42.5水泥 370 元/吨、粉煤灰 53 元/吨，矿粉 170 元/吨，水洗砂 74 元/吨、碎石 58 元/吨、GHM 减胶剂 2400 元/吨计，每立方混凝土的材料成本平均可节约 3～5 元，以年产 50 万方混凝土公司来计算，每年可节约 150～250万元。通过表 4 可以计算出，掺有混凝土减胶剂的单方混凝土的材料成本均低于基准样，随着强度等级的提高，水泥的置换比例不同，差价也逐渐增加。尤其在水泥价格高的时期，更加能够体现出经济效益。因此，混凝土减胶剂不但能够改善混凝土的工作性能，而且可以给企业带来良好的经济。同时，因其可有效降低水泥用量，能够实现节能减排，保护环境。