CTF混凝土增效剂对纯水泥砂浆性能的影响

许富，杨元霞

（中南大学土木建筑学院，湖南 长沙 410083）

CTF混凝土增效剂对纯水泥砂浆性能的影响

许富，杨元霞

（中南大学土木建筑学院，湖南 长沙 410083）

本文主要研究新型外加剂——CTF混凝土增效剂在砂浆中的适宜掺量、与减水剂的适应性及对砂浆重要参数指标的影响。通过合理的配合比设计，试验结果表明，CTF混凝土增效剂对纯水泥砂浆的性能改善作用显著，其适宜掺量为水泥用量的0.6%～0.8%；与同水泥适应性良好减水剂的适应性同样优越，并与聚羧酸系高效减水剂的适应性更好；在不同水灰比和水泥用量的情况下，CTF混凝土增效剂对砂浆流动度及力学性能的影响呈现出一些共同规律。

CTF混凝土增效剂；砂浆；掺量；适应性；性能

1 引言

水泥基建筑材料作为最重要且应用最为广泛的建筑材料，其自身及与之相关的各项研究在行业内也广泛开展，并已取得很多有实用价值的研究成果。如各种工业废料废渣的循环利用，各种改善材料工作性能、力学性能及耐久性能外加剂的研究等。

目前，市场上出现了一种全新的外加剂——CTF混凝土增效剂，将该增效剂与矿物掺合料或减水剂一起掺入到水泥基材料中，在保持甚至提高水泥基材料各项性能的基础上可减少水泥的用量，具有显著节能增效的作用。

鉴于此，本文对纯水泥基砂浆开展研究。研究了CTF混凝土增效剂（以下简称CTF）在使用中的三大关键参数——使用掺量、同减水剂适应性和直掺影响。力求为研究CTF的应用打好理论基础，对建筑节能做出贡献。

2 原材料

表1 水泥的物理性能

表2 水泥的化学成分

（1）水泥：采用湖南宁乡兆山水泥厂生产的P·O42.5水泥，其物理性能和化学成分分别见表1和表2。

（2）砂：采用湘江河砂（中砂），细度模数2.4，含泥量0.3%，表观密度2.65g/cm3，级配合格。

（3）减水剂：采用聚羧酸系高效减水剂（中铁三局搅拌站工程用）和萘系高效减水剂（佛山产），均为水剂，无沉淀。

（4）CTF混凝土增效剂：采用广州市三骏建材科技公司生产的以聚合物为主体的高效复合添加剂，型号为CTF-6#样，半透明液体，无沉淀。该CTF混凝土增效剂的匀质性指标通过生产厂家的企业标准（Q / SJJCKJ 1-2009）。

（5）水：饮用自来水。

3 试验方案设计

在本文试验研究中，CTF单独使用或同减水剂一起复合使用时，其用量在相应的总用水量中应减去；在整个试验方案设计中，灰砂比采用1∶2或略小于1∶2，不变动砂的用量（砂量均为1000g）；减水剂和CTF的掺量均以水泥用量为基数计算。

试验中涉及到的测试手段为：砂浆搅拌、成型、养护及力学性能检测均参照《水泥胶砂强度检测方法》（GB/T 17671-1999）；砂浆流动度检测采用“跳桌法”，方法详见《水泥胶砂流动度测定方法》（GB/T 2419-2005）。

3.1 掺量试验

本试验主要是确定CTF的适宜掺量。试验避开减水剂的干扰，依据水泥的标准稠度和用水量进行砂浆配合比设计，砂浆配合比详见表3。

CTF适宜掺量的选取确定标准为：以CTF对新拌砂浆流动度增大的影响及对砂浆28d力学性能提高的影响共同平衡考虑。

表3 掺量试验砂浆配合比

3.2 适应性试验

本试验目的是判断CTF同减水剂的适应性。

试验首先通过“水泥净浆流动度”法（方法详见《混凝土外加剂匀质性试验方法》（GB8077-2000））检测水泥同减水剂的相容性，确定所用减水剂是否同水泥具有良好的适应性。该相容性试验配合比采用300g水泥、105g水及相应掺量的减水剂，其中减水剂的水剂部分需在用水量中减去。

其次，采用两种水灰比（0.3、0.35）的方案设计来检测CTF同减水剂的适应性，配合比详见表4。

CTF同减水剂适应性的判断确定标准为：固定减水剂掺量，适应性更好的应当对流动度和力学性能的增大更具影响。

表4 适应性试验砂浆配合比

3.3 CTF混凝土增效剂对纯水泥砂浆性能影响试验

本试验目的是研究CTF的掺入对砂浆的流动度及力学性能的影响。

依据3.1和3.2确定的CTF适宜掺量和适应性最佳的减水剂为基础进行试验。试验采取两种水灰比（0.4和0.3）的方案设计，每个水灰比系列有四个对比试验组，配合比详见表5。

表5 直掺试验砂浆配合比

4 试验结果及分析

4.1 掺量试验

（1）由于调整至同CL0-1一致的流动度，为170mm，则用水量和水灰比会有所变化，见图1和图2。图中表明：随着CTF单独掺量的增加砂浆流动度增大，直至掺量0.6%之后趋于稳定。另外，由于水泥用量减少，而达到相同流动度相对需更多用水量，CL10系列的水灰比明显高于CL0系列，CL10-5及之后试验组的水灰比已经接近于CL0-1。

（2）CTF掺量同砂浆28d力学性能之间的关系如图3和图4所示。CTF的掺入对砂浆抗压强度的影响比对抗折强度的影响显著；对比图2和图4表明，单掺CTF的砂浆抗压强度与水灰比呈反比关系。在CL-10系列中，CTF掺量达到0.6%以上的试验组力学性能已接近于CL0-1。同时也说明CTF的掺入“弥补”了因水泥的减少带来的性能上的降低。

（3）综合考虑CTF掺量对砂浆流动度和力学性能的影响，掺入CTF的砂浆性能发生了显著变化，当掺量在0.6%-0.8%范围内时达到3.1要求的CTF适宜掺量选取标准。结合经济性考虑，本文的后续试验均取0.6%作为试验用CTF掺量。

4.2 适应性试验

（1）水泥与减水剂相容性试验结果见图5和图6。图中，T0指按规定制度搅拌结束后立即试验的净浆流动度系列，T30指搅拌结束后30分钟再进行试验的净浆流动度系列。根据净浆流动度改善明显、用量少、净浆流动度损失少的适应性判定依据，可认为聚羧酸减水剂和萘系减水剂同试验用水泥的适应性良好；二者的变化趋势基本一致，即净浆流动度随减水剂掺量增大直至饱和。聚羧酸系高效减水剂的饱和掺量取1.4%，萘系高效减水剂的饱和掺量取2.4%。

（2）适应性试验中测得的砂浆流动度见表6。可以看出两种减水剂同CTF的复合作用都较好，对砂浆流动性均有增大影响；且CTF同聚羧酸系复合表现出的作用大于同萘系复合，这可能与减水剂自身的减水效果和作用机理有关。

（3）图7为3d和28d时砂浆抗折抗压强度比的情况。此处抗折和抗压强度比指相应龄期相应试验组萘系抗折或抗压强度同聚羧酸系的比值。由图可知，萘系减水剂的基准砂浆强度略低于聚羧酸系，并随着CTF的掺入（空白掺入及减10%水泥掺入），萘系减水剂的强度降低幅度有增大趋势。

（4）综合考虑CTF同减水剂复合后对砂浆工作性能和力学性能的影响，再依据3.2提到的判断标准，可确定聚羧酸系高效减水剂同CTF的适应性更好。

4.3 CTF混凝土增效剂对纯水泥砂浆性能影响试验

（1）砂浆流动度试验结果见表7。从两个基准组的流动度对比来看，在减少10%水泥用量并保持相同水灰比的情况下，砂浆流动度降低极为显著；而掺入CTF后的试验组，均在原基准基础上明显增大，尤其是减少10%水泥用量的试验组，效果更加显著。

表6 适应性试验砂浆配合比

（2）另外，图8和图9的抗折、抗压强度分析表明，CTF的掺入对抗折强度的影响较小，基本都在7%以内，但对抗压强度的影响却较为显著。且在水泥略显“不足”的情况下（减少了水泥用量10%之后），在各龄期CTF对砂浆性能的帮助作用比水泥“充足”时均更加明显，并随着龄期的增长而增大。这可能是由于ZC-10%基准组的水泥基砂浆体系中水泥浆的不足，造成了内部缺陷较多，材料整理密实度不够，力学性能较低，且该组试验在拌合中也显得较为干涩，甚至有未包裹砂和露砂情况。而掺入CTF的ZC-10%试验组，在CTF的分散作用下使得水泥浆相对饱满，包裹性得到加强，对水泥“不足”起到弥补作用。

表7 直掺试验砂浆配合比

5 结论

（1）CTF用于砂浆时的适宜掺量为水泥用量的0.6%～0.8%；

（2）CTF同聚羧酸系和萘系高效减水剂均具有较好的适应性，其中以与聚羧酸系高效减水剂的适应性犹佳；

（3）CTF对砂浆流动度有一定的增大影响，可明显改善砂浆工作性能；

（4）CTF的掺入对抗压强度的影响比对抗折强度的影响显著，特别是在“缺少”足够水泥的情况下，CTF发挥的作用更大。

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Effect of CTF concrete synergist on properties of pure cement mortar

(Xu Fu, Yang Yuanxia)
(School of Civil Engineering and Architecture Central South University, Hunan Changsha 410083)

In this paper, the effect of a new admixture—CTF concrete synergist on properties of pure cement mortar was researched. Including the appropriate content of CTF and the adaptability with various types of superplasticizers. Through the reasonable design of mix proportions, the results showed that: CTF for the pure cement mortar has a significant effect on the improvements of its performances, the appropriate dosage should be 0.6%～0.8% of cement content. The adaptability with superplasticizers should be well when the superplasticizers have a good adaptation with the cement, and even better with polycarboxylate superplasticizer. In the case of different water-cement ratio and different cement content, it shows some common laws on f uidity and mechanical properties of mortar with CTF.

CTF concrete synergistic; mortar; dosage; adaptability; property

许富（1987-），男，中南大学土木建筑学院在读研究生。

[单位地址]湖南省长沙市中南大学铁道学院1舍534室（410083）