混凝土高性能外加剂的试验研究

马 挺; 张利萍; 李玉花

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

0 前言

混凝土的高性能化是近十几年来才提出的。一般说来,高性能是指混凝土高强、高耐久性、高工作性,一些美国学者更强调耐久性和尺寸稳定性,而日本一些学者偏重于高工作性。我国学者认为高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土,它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同的用途要求高性能混凝土对下列性能有重点地予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性、经济性。而发展和研究新的高性能混凝土外加剂是实现高性能混凝土的重要手段之一。

我国现有的混凝土高性能外加剂,普遍存在减水组分掺量大,坍落度损失大,外加剂与水泥的适用性差，价格较贵等不足。本文针对高性能混凝土发展的要求,在国内外加剂研究的基础上，通过试验，进行科学的研究、合理的工艺设计,把外加剂减水机理、引气机理、防水机理结合起来，优选出一种价格低廉、性能优良、适用性强的混凝土高性能外加剂。

1 试验

1.1 原材料

水泥:孟电水泥厂散装P·O42.5普通硅酸盐水泥，技术指标见表1。

脂肪族高效减水剂:实验室合成的改性脂肪族磺酸盐高效减水剂，掺量1.0%～1.4%，减水率18%以上。

磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠:市场销售化学试剂。

1.2 高性能外加剂的比例选定

1.2.1 试验所用的混凝土的基本配合比及性能

试验所用的混凝土基本配合比及性能见表2。

表1 水泥的技术指标

表2 试验所用的混凝土基本配合比及性能

1.2.2 高性能外加剂的比例确定

以表2配合比为基础，为安排较少的试验次数，减少试验工作量，缩短试验周期，对所选的三种材料分别按四种掺量进行“三因素、四水平”正交试验，选用正交表L9（34）方案，选择合适的正交表，分别选定把具体的因素水平见表3。

试验时,按表2的配合比,初始坍落度均保持在220mm。试验结果见表4。

综合考虑各因素水平的影响及产品成本，选用脂肪族高效减水剂掺量为1.4%、三聚磷酸钠掺量为0.05%、十二烷基苯磺酸钠掺量为0.006%的配合比为混凝土高性能外加剂的优选组成配比。

表3 选择的材料的试验水平

1.3 混凝土高性能外加剂的性能研究

按 GB 8076-1997《混凝土外加剂》、JC 473-2001《混凝土泵送剂》和JC 474-1999《混凝土防水剂》规定的方法对所选材料组成的混凝土高性能外加剂进行测定,掺量为胶凝材料用量的1.456%，测定结果见表5。

从表5可知,所配制的混凝土高性能外加剂的各项性能指标不仅满足强制性国家标准GB 8076－1997《混凝土外加剂》中缓凝高效减水剂一等品的技术要求，而且远远超过了JC 473－2001《混凝土泵送剂》行业标准一等品的技术要求，同时其防水性能达到了JC 474－1999《混凝土防水剂》行业标准一等品的技术要求。

表4 试配方案与结果

表5 高性能外加剂的各项技术性能

1.4 混凝土高性能外加剂与水泥的适应性

依据GB 50119－2003《混凝土外加剂应用技术规范》附录A的试验方法，采用河南省有代表性的干法、湿法工艺生产的孟电水泥厂、金龙水泥厂及用磷石膏作水泥缓凝剂的七里岗水泥厂生产的普通32.5级水泥作外加剂适应性试验，观察高性能外加剂对各种水泥的适应性。结果见表6。

由表6可以看出，在高性能外加剂掺量最小为1.0%时，三种水泥的5 min净浆流动度都在190mm以上，且60 min后流动度依然都在155mm以上。而掺量在1.6%时，三种水泥的5 min净浆流动度都能达到290mm以上，60 min后流动度依然能达到275mm以上。由此可见，混凝土高性能外加剂与不同水泥均有良好的适用性。

2 结论

1）正交试验选定脂肪族高效减水剂的掺量为1.4%、三聚磷酸钠掺量为0.05%、十二烷基苯磺酸钠掺量为0.006%的配比为混凝土高性能外加剂的优选组成。

2）所配制的混凝土高性能外加剂性能不仅满足缓凝高效减水剂的强制性国家标准一等品的技术要求,而且远远超过了混凝土泵送剂行业标准一等品的技术要求,同时防水性能达到了混凝土防水剂行业标准一等品的技术要求。

3）高性能外加剂对水泥具有很好的适应性。

表6 不同高性能外加剂掺量对不同水泥在不同时间的流动度