聚羧酸高性能减水剂对机制砂混凝土性能的影响

李军超

（济南中粉砼业有限公司，山东 济南 250200）

0 引言

伴随着社会的不断发展，工程数量逐渐增多，对混凝土的需求量也越来越大。混凝土的生产中，砂及石骨料是最重要且用量最多的原材料，其对混凝土配制和性能产生巨大影响。如果混凝土的生产区域位于天然砂比较短缺的地区，例如山东省济南市，那么就需要采用异地运输的方式获取天然砂，从而导致混凝土原材料成本不断地增加[1-2]。此外，过量开采天然砂，对自然环境造成的压力也日益增加，因此使用机制砂代替天然砂在国内外已成为混凝土行业可持续发展的一种趋势[3-5]。

与天然砂相比，机制砂具有颗粒粗糙、棱角多、级配差、石灰石粉含量多等缺点，在使用机制砂配制混凝土时易出现离析、泌水、工作性差等现象[6-8]。对于机制砂的生产来说，会伴随着部分石灰石粉的出现，石灰石粉的含量以及化学成分对混凝土的工作性和强度有着较大的影响。因此，本文主要是针对聚羧酸高性能减水剂对机制砂混凝土性能进行试验研究，包括工作性能（和易性、粘聚性、含气量、凝结时间和坍落度损失）和力学性能。

1 试验原材料、试验仪器、试验方法

1.1 试验原材料

水泥：P·O42.5，山东济南山水水泥厂；粉煤灰：Ⅱ级，山东济南黄台电厂；细骨料：为机制砂，细度模数约 3.0，级配良好，山东济南长清石料厂；粗骨料：5～16mm、16～31.5mm 两级配碎石，当地石料厂；聚羧高性能酸减水剂：母液类型有高减水型母液 SR01，高减水保坍型母液 SR02，保坍型母液 SR03，超保坍型母液 SR04，均来自山东建筑科学研究院外加剂厂；引气剂、消泡剂和缓凝剂（PN）均来自山东济南安顺达化工有限公司。

1.2 试验仪器

混凝土搅拌机、混凝土含气量测定仪、压力试验机、坍落度筒等。

1.3 试验方法

混凝土含气量、坍落度性能试验测试按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行。

混凝土试件制作与养护、抗压强度测试按照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行。

2 聚羧酸高性能减水剂对机制砂混凝土性能的影响

本文研究聚羧酸高性能减水剂对机制砂混凝土性能的影响，其混凝土采用 C30 泵送混凝土，坍落度控制在 200～230mm，保坍 2h，含气量控制在 1.5%～3.5%，其 C30 机制砂混凝土配合比见表 1 所示。

表1 C30 机制砂混凝土配合比 kg/m3

2.1 聚羧酸高性能减水剂对机制砂混凝土工作性能影响

试验设计方案：试验采用不同母液类型进行搭配、以及各种母液与缓凝剂进行搭配，并通过调整外加剂减水率和引气剂或消泡剂用量，使混凝土初始坍落度控制在 200～230mm 之间，含气量控制在 1.5%～3.5% 之间，其试验方案和试验结果见表 2。

从表 2 中可以看出：当不同聚羧酸系母液类型进行搭配或同种聚羧酸系母液类型不同比例搭配时，各组方案下的机制砂混凝土的粘聚性都可以，和易性也好，都可以满足施工现场和各种国家、行业标准的要求。

从表 2 和图 1 可以看出：当机制砂混凝土初始坍落度都控制在 200～230mm 之间，含气量控制在1.5%～3.5% 之间时，不同聚羧酸系母液类型进行搭配或同种聚羧酸系母液类型不同比例搭配时，其机制砂混凝土不同时间（1h、1.5h 和 2.0h）的坍落度损失情况不同。如当使用高减水型母液 SR01 与高减水保坍型母液 SR02 两者进行搭配时，其机制砂混凝土坍落度保坍不到 1h；当使用高减水型母液 SR01 与保坍型母液SR03 两者进行搭配时，且 SR01：SR03 为 3：7 以下时，其机制砂混凝土坍落度可保坍 1h，但保不到 1.5h；当使用高减水保坍型母液 SR02 与保坍型母液 SR03 两者进行搭配时，其机制砂混凝土坍落度最长可保坍 1.5h，且 SR03 用量越多保坍时间越长；当使用高减水型母液 SR01 与保坍型母液 SR03、超保坍型母液 SR04 三者进行搭配时，或使用高减水保坍型母液 SR02 与保坍型母液 SR03、超保坍型母液 SR04 三者进行搭配时，其机制砂混凝土坍落度最长可保坍 2.0h；当在 6#（SR02：SR03=3：7）基础上，使用缓凝剂也可以延长机制砂混凝土坍落度保坍时间，最长可保坍 2.0h。

图1 聚羧酸高性能减水剂对机制砂混凝土坍落度经时变化的影响

图2 聚羧酸高性能减水剂对机制砂混凝土凝结时间的影响

表2 聚羧酸高性能减水剂对机制砂混凝土工作性能影响的试验方案和试验结果

从表 2 和图 2 可以看出：在不加缓凝剂情况下，当机制砂混凝土初始坍落度都控制在 200～230mm 之间，含气量控制在 1.5%～3.5% 之间时，不同聚羧酸系母液类型进行搭配或同种聚羧酸系母液类型不同比例搭配时，其机制砂混凝土凝结时间变化不大，如当使用高减水型母液 SR01 与高减水保坍型母液 SR02 两者、高减水型母液 SR01 与保坍型母液 SR03 两者、高减水保坍型母液 SR02 与保坍型母液 SR03 两者进行搭配时，其机制砂混凝土凝结时间都在 500～550min 之间；当使用高减水型母液 SR01 与保坍型母液 SR03、超保坍型母液 SR04 三者，或使用高减水保坍型母液 SR02 与保坍型母液 SR03、超保坍型母液 SR04 三者进行搭配时，其机制砂混凝土凝结时间都在 525～580min 之间，且加超保坍型母液 SR04 后，其机制砂混凝土凝结时间延长大概 30min 左右；从表 2 和图 2 还可看出：在 6#（SR02：SR03=3：7）基础上加缓凝剂后，其机制砂混凝土凝结时间随缓凝剂掺量增加逐渐延长，延长较明显。

2.2 聚羧酸高性能减水剂对机制砂混凝土力学性能影响

聚羧酸高性能减水剂对机制砂混凝土抗压强度的影响试验结果见表 3。

表3 聚羧酸高性能减水剂对机制砂混凝土抗压强度的影响

图3 聚羧酸高性能减水剂对机制砂混凝土抗压强度的影响

从表 3 和图 3 可以看出：在不加缓凝剂情况下，不同聚羧酸系母液类型进行搭配或同种聚羧酸系母液类型不同比例搭配时，其机制砂混凝土 3d、7d 和 28d抗压强度变化不大，如当使用高减水型母液 SR01 与高减水保坍型母液 SR02 两者、高减水型母液 SR01 与保坍型母液 SR03 两者、高减水保坍型母液 SR02 与保坍型母液 SR03 两者、高减水型母液 SR01 与保坍型母液 SR03 和超保坍型母液 SR04 三者、高减水保坍型母液 SR02 与保坍型母液 SR03 和超保坍型母液 SR04 三者进行搭配时，其机制砂混凝土 3d、7d 和 28d 抗压强度分别在 17.6～19.2MPa 之间、24.8～26.4MPa 之间、37.4～38.7MPa 之间。从表 3 和图 3 还可以看出：当在6#（SR02：SR03=3：7）基础上添加缓凝剂后，其机制砂混凝土 3d 和 7d 抗压强度随着缓凝剂掺量的增加逐渐降低，掺量越高其抗压强度降低越多，特别是 3d 抗压强度变化比较明显；而对于 28d 抗压强度而言，其机制砂混凝土抗压强度受缓凝剂的影响不大，在 5% 掺量情况下，仅下降 1MPa 左右。

3 结论

（1）不同聚羧酸系母液类型进行搭配或同种聚羧酸系母液类型不同比例搭配时，不论是否使用缓凝剂，对机制砂混凝土粘聚性、和易性影响不大。

（2）当不使用缓凝剂时，不同聚羧酸系母液类型进行搭配或同种聚羧酸系母液类型不同比例搭配时，对机制砂混凝土坍落度保坍时间影响比较大，使用高减水型母液 SR01 与保坍型母液 SR03 和超保坍型母液 SR04三者、高减水保坍型母液 SR02 与保坍型母液 SR03 和超保坍型母液 SR04 三者进行搭配的效果最好；当使用缓凝剂时，也可机制砂混凝土坍落度保坍时间延长至2h。

（3）当不使用缓凝剂，不同聚羧酸系母液类型进行搭配或同种聚羧酸系母液类型不同比例搭配时，对机制砂混凝土凝结时间影响不大；当使用缓凝剂时，其机制砂混凝土凝结时间随着缓凝剂掺量的增加逐渐延长，掺量越高越明显。

（4）当不使用缓凝剂，不同聚羧酸系母液类型进行搭配或同种聚羧酸系母液类型不同比例搭配时，对机制砂混凝土 3d、7d 和 28d 抗压强度影响不大；当使用缓凝剂时，其机制砂混凝土 3d 和 7d 抗压强度随着缓凝剂掺量的增加逐渐降低，掺量越高降低越多，特别是3d抗压强度变化比较明显；而对于 28d 抗压强度而言，其机制砂混凝土抗压强度受缓凝剂的影响不大。