粗细骨料的粉尘含量对混凝土外加剂掺量的影响探析

谢财孟

东莞市洛美建材科技有限公司 广东 东莞 523000

前言

用传统方法计算混凝土减水剂用量是以混凝土所用胶凝材料（水泥、矿粉、煤灰）总量乘以减水剂掺量，而忽视了非胶凝材料（粗细骨料）粉尘含量对水和减水剂的消耗。当非胶凝材料粉尘含量较低时可以忽略，但粉尘含量较高时，就应该考虑其消耗的减水剂用量，才能准确把握混凝土对减水剂的确切需求，更好地满足和易性强度等级等质量要求[1]。

1 试验原材料与试验方案

1.1 试验所用原材料

水泥：本试验采用华润水泥厂生产的P.O42.5R普通硅酸盐水泥。主要物理性能指标均符合GB175-2007规范规定，见表1。

表1 水泥性能检验结果

粉煤灰：本试验采用广州市旺隆电厂电收尘粉煤灰，粉煤灰的化学成分及物理性能见表2。

表2 粉煤灰的化学成分及物理性能

矿粉：东莞某建材有限公司生产，比表面积420m2/kg，28d活性系数102%。河石：东江河石，Ⅱ类，粒径5～31.5mm。碎石：采用福田石场花岗岩碎石，压碎指标10.3%，表观密度2.90g/cm3，粒径级配为5～31.5mm。河砂：东江中砂，细度模数2.5，粒径2.5～5mm，松散堆积密度1520kg／m3，含泥量2.3%。人工砂：福田石灰石质人工砂，MB=1.0，石粉含量9.0%。减水剂：东莞洛美萘系LM-W2高效减水剂，浓度30%，密度1.14g/ml，减水率20%，固含量30.1g，28d抗压强度比135%，缓凝时间6h。

1.2 粉尘对减水剂的吸附情况

水泥和粉煤灰、矿渣等混合材料对减水剂的吸附作用有差异。材质相同的材料，吸附强度也因比表面积大小不一而存在不同，一般细度越小，吸附量越大。相同细度，不同的材料对减水剂的吸附力从大到小的顺序为：煤矸石＞粉煤灰＞矿渣。本项目用水泥净浆流动度检测法检验非胶凝材料的粉尘对减水剂的吸附作用，其中河砂粉尘用相同的水量无法测出流动性，考虑到常用河砂的含水量约6%，因而试验时添加这部分水18g，共105g。

浆体流动度大小反映颗粒对减水剂的吸附力强弱，一般净浆流动度越小，表示吸附力越大。非胶凝材料的粉尘对减水剂的吸附力比水泥低，但是，计算减水剂用量时忽视非胶凝材料粉尘对减水剂的吸附是不科学的[2]。

2 根据原材料总粉量计算减水剂用量方法

上述实验数据证明非胶凝材料的粉质对水和减水剂的吸附力虽然比水泥低，但是也需要消耗部分的水和减水剂才具备相应的流动性，所以计算减水剂用量时有必要考虑原材料的粉尘含量。生产混凝土所用的粗骨料从来源分，不外乎碎石、卵石两种。碎石为岩石经破碎、筛分而得；卵石多为自然形成的河卵石经筛分而得，碎石表面比卵石粗糙，且多棱角，因此，拌制的混凝土拌合物流动性较差，但与水泥黏结强度较高，在配合比相同的情况下，混凝土强度相对较高；卵石表面较光滑，少棱角，因此拌和物的流动性较好，但黏结性能较差，强度相对较低。基于这种原因，在混凝土生产实践中，一般C35及C35以下的强度等级的才用卵石，而C40及其以上等级的基本上用碎石。为了反映卵石与碎石粗骨料的差异，所以分别选用工程实际应用较多的2个常用等级C30、C40泵送混凝土作为基准分别代表河石和碎石进行研究。实际生产过程中，有些地方由于地理环境的影响，有可能全部使用碎石。如何根据原材料的总粉量计算减水剂掺量，这正是本文的重点内容。

2.1 确定基准混凝土配合比的减水剂用量

众所周知，减水剂在混凝土中的掺量有饱和点存在，就是说当掺量超过饱和点时，不但不能提高混凝土拌合物的流动性，反而因为收缩作用降低了混凝土强度，并造成生产成本上涨。当掺量远低于饱和点时，混凝土流动性不足，而且混凝土的强度因为水泥水化不充分而不能充分展现。

2.2 计算各基准配合比原材料总粉量

原材料总粉量就是每立方米混凝土所用各种胶凝材料和骨料粉尘按各自对减水剂的吸附比率计算所得数量的总和，如果混凝土只用一种胶凝材料或一种骨料，只计算该种材料的量即可。

2.3 确定减水剂通用掺量(%)

减水剂通用掺量=基准混凝土减水剂用量/原材料总粉量×100%。

用上式计算可得：

用卵石混凝土C30减水剂通用掺量：β卵石

=8.0/430.0×100%=1.9%

用碎石混凝土C40减水剂通用掺量：β碎石

=9.5/474.7×100%=2.0%

2.4 按总粉量计算减水剂用量

用原材料总粉量计算混凝土减水剂用量方法重新核算其他等级的配合比中减水剂用量，用原材料总粉量计算的减水剂用量与原用量略有波动，具体表现为低强度等级的减水剂增加，而高强度等级的减水剂则减少。根据重新调整的减水剂用量进行试验，可以解决传统方法在低强度等级混凝土掺加减水剂偏少而造成流动性不好、坍落度损失大、强度难以提高等不良现象，也解决了高强度等级混凝土由于减水剂超渗而容易产生泌水、离析，甚至塞管等问题。

3 结束语

传统的计算减水剂掺量仅仅考虑胶凝材料水泥用量，而忽视了原材料中砂石粉尘量对水及外加剂的消耗，不能真实反映混凝土原材料对减水剂的需求，因此，这种传统的计算方法在理论上存在缺陷，从而造成混凝土拌合物坍落度各种不良现象。

减水剂的通用掺量是综合了混凝土原材料特性、配合比要求等各方面对减水剂的影响而得出的数据，比减水剂生产厂家推荐的基准掺量更具针对性和科学性。

[1]彭孟啟,杨根宏,陈文耀,等.废浆澄清液对混凝土性能的影响[J].江西建材,2015,(12):23-27.

[2]JGJ55-2011.中华人民共和国国家标准普通混凝土配合比设计规程[S].北京:中国建筑出版社,2011.