减胶剂对混凝土性能的影响以及经济效益分析

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。

5 总结

（1）混凝土减胶剂对材料的适应性好，对各种水泥、机制砂、聚羧酸外加剂、萘系外加剂等均有良好的适应性。

（2）混凝土减胶剂能够改善混凝土拌合物的和易性，增强其保坍能力和可泵性，减少泌水。

（3）混凝土减胶剂在掺有防冻剂的混凝土中坍落度及坍损能够满足泵送的要求，混凝土在冬季施工中能够满足要求，强度增长较好，混凝土在气温回升后仍有着很好的强度增长趋势。

（4）减胶剂在使用时，掺量以 0.6% 为宜，原材料的变动对减胶剂的适宜掺量影响很小；在调整混凝土配合比时，需要严格观察混凝土拌合物的和易性和工作性能，要在满足混凝土各项性能指标的基础上进行。

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