保坍增強(qiáng)型混凝土功能外加劑BTC-3對混凝土性能的影響

  摘要：保坍增強(qiáng)型混凝土功能外加劑BTC－3能夠促進(jìn)混凝土內(nèi)的細(xì)粉團(tuán)聚顆粒再分散與稀釋，起滲透助磨作用，可以提高漿體微觀結(jié)構(gòu)均勻性并改善硬化強(qiáng)度，較好解決混凝土粘度太大、坍落度損失快、混凝土離析泌水及混凝土泵送后流動性喪失等問題，通過混凝土中的應(yīng)用試驗表明，摻BTC-3混凝土功能外加劑可降低水泥用量10%-15%，混凝土1小時后的坍落度損失明顯減小，改善了混凝土的結(jié)構(gòu)均勻性，混凝土的泵送施工性能和28天抗壓強(qiáng)度得到顯著提高。

  關(guān)鍵詞：功能外加劑；保坍；增強(qiáng)

  1.引言

  混凝土是建筑工程中最大宗的建筑材料，由于近年來城市化進(jìn)程加快，商品混凝土需求量增大，建筑行業(yè)對空氣污染和能源問題影響巨大。水泥混凝土行業(yè)中水泥生產(chǎn)消耗大量能源資源，綠色高性能混凝土的主要途徑是大量使用礦物摻合料，盡可能節(jié)約水泥用量。由于砂石資源短缺，各混凝土企業(yè)為控制生產(chǎn)成本，把劣質(zhì)的天然砂與人工砂混用，砂的含泥量越來越高，這常常導(dǎo)致混凝土的工作性處于離析泌水和坍落度損失極快的兩個極端化困境。

  混凝土實際上是一種動態(tài)的成分復(fù)雜的固液氣三相分散體系，料漿的流動性和穩(wěn)定性對混凝土的工作性至關(guān)重要。確切地說，混凝土外加劑應(yīng)該包括由減水分散、懸浮穩(wěn)定及其它功能助劑等組成，長期以來混凝土外加劑行業(yè)習(xí)慣于只注重于使用減水分散和功能助劑復(fù)配成各種外加劑，如泵送劑、防凍劑、防水劑等，而忽略對料漿穩(wěn)定的控制。分散劑組分只能對分散微粒表面覆蓋及包封，改善料漿流動，面對摻聚羧酸的混凝土初期離析泌水現(xiàn)象和坍落度損失現(xiàn)象難以控制的問題，補(bǔ)充使用一種懸浮穩(wěn)定的功能助劑非常必要。本文研究討論一種受到混凝土行業(yè)普遍歡迎的保坍增強(qiáng)型功能外加劑BTC-3的應(yīng)用性能，其作用機(jī)理在于對團(tuán)聚顆粒的再分散稀釋和助磨作用，提高漿體微觀結(jié)構(gòu)均勻性并改善硬化強(qiáng)度，較好解決混凝土粘度太大、坍落度損失快，離析泌水及混凝土泵送后流動性喪失不利于施工問題，全面提高混凝土工作性、強(qiáng)度和耐久性，進(jìn)一步說明BTC-3是一種具有良好發(fā)展前景的功能型混凝土外加劑。

  2原材料與試驗方法

  2.1原材料

  （1）膠凝材料

  水泥：北京金隅水泥P.042.5水泥，性能指標(biāo)如表1所示；粉煤灰：II級粉煤灰，細(xì)度（0.045篩余17.5%），需水量比105%；礦粉：S95礦渣粉，7d活性指數(shù)為76%，28d活性指數(shù)101%。

  （2）骨料

  細(xì)骨料：砂的細(xì)度模數(shù)為2.6河砂，含泥量3.2%；粗骨料：石子為5-2-mm連續(xù)級配的碎石，石粉含量5.5%；

  （3）外加劑

  實驗使用自制的聚羧酸系減水劑BTC-200和BTC－3功能型外加劑稀釋液。其中，減水劑BTC-200的濃度為10%，最佳摻量范圍1.5%-2.5%，減水率25%-35%；BTC－3外加劑在配制混凝土?xí)r直接入總膠凝材料用量的0.4%-0.6%。

  2.2試驗方法

  （1）水泥凈漿流動度：測定參照GB 8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》進(jìn)行。固定減水劑摻量為2.0%，調(diào)整BTC－3摻量0～0.8％，測定水泥凈漿流動度。

  （2）混凝土工作性能：試驗參照GB8076—2008《混凝土外加劑》進(jìn)行，檢測混凝土工作性各項指標(biāo)。

  （3）混凝土力學(xué)性能：試驗參照GB50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》進(jìn)行，檢測混凝土3d、7d、28d、56d的抗壓強(qiáng)度。

  （4）配合比設(shè)計：實驗選擇了C25、C30強(qiáng)度等級的混凝土并摻加0.6％的BTC－3，對比摻BTC-3功能外加劑對混凝土各種性能的影響，混凝土配合比見表2。

  3.結(jié)果與討論

  3.1 BTC-3功能型外加劑對水泥凈漿流動度的影響

  減水劑BTC-200的摻量固定為2.0%，并摻入不同摻量的功能型外加劑BTC-3，摻量分別為0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%，所得的漿體流動度結(jié)果如圖1所示。由圖1可見，當(dāng)BTC-3摻量較低時，擴(kuò)展度較小，當(dāng)摻量逐漸增大時，擴(kuò)展隨之增大，摻量為0.6%時，擴(kuò)展度達(dá)到最大，繼續(xù)加大摻量至0.8%時，擴(kuò)展度反而降低了。試驗結(jié)果表明，功能型外加劑具有保坍功能，與減水劑共同使用能達(dá)到更強(qiáng)的分散效果，功能外加劑BTC-3對水泥漿體的分散和稀化具有明顯作用。

  3.2 BTC-3功能型外加劑對混凝土工作性的影響

  為解決實際工程中混凝土坍落度損失過快的問題，特別是摻聚羧酸系減水劑混凝土泵送后流動性損失問題，功能型外加劑BTC-3具有良好的保坍稀化功能，可以降低一部分水泥用量或者提高低水泥用量混凝土的強(qiáng)度。試驗以C30和C25兩個強(qiáng)度等級為基礎(chǔ)進(jìn)行對比實驗，C300是C30強(qiáng)度等級的原始配比試驗組編號，C301則是在原始配比上減少了15kg水泥，C302是減少25kg水泥，C303是減少35kg水泥，C250是C25強(qiáng)度等級的原始配比編號。保持所有的試驗BTC-200的減水劑用量不變，功能型外加劑BTC-3的摻量為0.6%。圖2的試驗結(jié)果表明，出機(jī)時對照組C300的坍落度最好，而C303坍落度最小，摻加功能型外加劑BTC-3后漿體粘聚性更好，沒有泌水現(xiàn)象，倒桶時間進(jìn)一步縮短，流動性的保持能力明顯增強(qiáng)。功能型外加劑BTC-3對混凝土初始坍落度和坍落度損失的影響，用于C30混凝土試驗時改變水泥量，C301、C302和C303分別在基礎(chǔ)配合比上降低了15kg、25kg、35kg的水泥，配合比上保持與原始配比有相同的水膠比和砂率，C302初始坍落度不是最大，但坍落度損失最小，并且C302漿體粘聚性更好，倒桶時間更短。

[Page]

  3.3 BTC-3功能型外加劑對混凝土強(qiáng)度的影響

  BTC-3功能型外加劑除了具有分散保坍作用之外，還有增強(qiáng)作用。圖3為功能型外加劑BTC-3對C30與C25混凝土增強(qiáng)作用的試驗情況，由圖3（a）可見，

  混凝土摻BTC-3后同時減少了水泥用量，最多減少35kg水泥，但C301和C302組的各齡期強(qiáng)度基本上與C300持平，水泥減少25kg時的各齡期強(qiáng)度可以達(dá)到最高。由圖3（b）可見，C300為C30混凝土的原始配比，C250為C25混凝土的原始配比，C251在C25混凝土基礎(chǔ)上直接摻加BTC功能型外加劑BTC-3， C251的各齡期混凝土強(qiáng)度接近C30混凝土相應(yīng)強(qiáng)度，相差約1-2.0Mpa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于C250基本組。

  3.4 BTC-3功能型外加劑的作用機(jī)理探討

  功能型外加劑BTC-3含有較多醇胺類水泥助磨劑物質(zhì)，對水泥基細(xì)粉團(tuán)聚顆粒有一個助磨分散作用，由于醇胺類物質(zhì)對水泥早期水化中AFt的生成有促進(jìn)和細(xì)化的作用，但對C3S水化沒有顯著的影響，另外BTC-3含有抗粘土保坍物質(zhì)，具有一定的增大減水作用，酰胺類材料可以促進(jìn)水泥早期水化，BTC-3提高了漿體的粘聚性，改善界面過渡區(qū)結(jié)構(gòu)，使得水化膠凝結(jié)構(gòu)更加致密，隨著水化進(jìn)行，水化產(chǎn)物的生成，后期的強(qiáng)度發(fā)展較快。

  由圖4可以看出，在16h時明顯檢測到硅酸三鈣和氫氧化鈣，有單硫型硫鋁酸鈣AFm，而Aft幾乎沒有發(fā)現(xiàn)。水化48h，在XRD圖上硅酸三鈣幾乎消失，出現(xiàn)的較多是單硫型硫鋁酸鈣AFm和三硫型硫鋁酸鈣AFt，表明BTC-3能促進(jìn)水泥石中微晶態(tài)的鈣礬石生成。

  4.結(jié)論

  （1）BTC-3具有良好的保坍功能和提高混凝土粘聚效果，摻BTC-3同時降低水泥用量10%-15%，明顯改善C30混凝土工作性，更容易獲得均勻的混凝土結(jié)構(gòu)。

  （2）功能型外加劑BTC-3對混凝土具有增強(qiáng)作用，保持水膠比、砂率不變，摻功能型外加劑BTC-3混凝土的配合比水泥用量減少量可以在10%-15%之間，C30混凝土水泥用量150-200Kg，各齡期的強(qiáng)度與基準(zhǔn)對照樣品混凝土強(qiáng)度上下浮動1.0-2.0Mpa；

  （3）功能型外加劑BTC-3中醇胺類物質(zhì)起助磨分散作用，保坍抗粘土組分對混凝土漿體組分具有良好的增粘穩(wěn)定作用，大量的氨基、醇胺類基團(tuán)能促進(jìn)水泥中的C3A等水化生成顆粒細(xì)小的AFt，通過混凝土結(jié)構(gòu)均勻性提高以及凝膠材料進(jìn)一步細(xì)化凝膠化，突出表現(xiàn)為對混凝土的增強(qiáng)作用。

  參考文獻(xiàn)

  [1]吳中偉.綠色高性能混凝土與創(chuàng)新技術(shù)[J],建筑材料學(xué)報,1998,1:1-5.

  [2]江朝華,蔡安蘭,嚴(yán)生等.硅酸鹽類水泥助磨劑的實驗研究.硅酸鹽通報,2001,1:10-13

  [3]陶珍東,鄭少華,吳波等.助磨劑對水泥性能的影響. 硅酸鹽通報,2002,5:50-53

  [4]馬保國,許永和,董榮珍.三乙醇胺對水泥初始結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響.建筑材料學(xué)報,2006,1:6-9