CTF混凝土增效剂对混凝土抗渗性能的影响_李青川

2 01 2 年中闯水泥技术年奎集 盯F混凝土增效剂对混凝土抗渗性能的影响 李青川 ’陈洪韬 ’ 陈向荣 ’梁景怀 ’黄崇奕 ‘ 1 广西鱼峰水泥股份有限公司 , 柳州 54 50 0 8; 2 广西硅酸盐学会 , 南宁 5 30 01 2 ; 3 广西建筑材料科学研究设计院 , 南宁 , 5 3 00 2 2 摘要 : 在平时生产配合比的基础上 , 试验研究了使用 CTF 混凝土增效剂在不减水泥用量和 减少水泥用量的条件下对混凝土的工作性能 、 抗渗性能以及抗压强度的影响 。 研究明 , 添加 CT F 混凝土增效剂即使在降低 10 一 15%的水泥用量情况下 , 还能保证甚至有所改善混 凝土的工作性能和抗压强度 , 并且能增加混凝土结构的密实性 , 有助于提高其抗渗性能 。 关键词 : CTF 混凝土增效剂 , 混凝土 , 工作性能 , 抗渗性能 1 前言 随着我国商品混凝土和高强混凝土的推广应用 , 混凝土的耐久性和安全性 己受到越来 越广泛的关注 。 根据 JG J/T 193 一2 0 0 9 规定 , 混凝土耐久性检验评定的项 目包括抗冻性能 、 抗水渗透性能 、 抗硫酸盐侵蚀性能 、 抗氯离子渗透性能 、 抗碳化性能和早期抗裂性能 。 广州市三骏建材科技有限公司应混凝土行业需求研发生产的 CTF 混凝土增效剂 , 在混 凝土行业得到了广泛的应用 , 它对水泥适应性好 , 能在保证甚至提高混凝土强度和工作性 能的基础上减少 10 一 15% 的水泥用量 , 降低生产成本 , 具有节能增效的功效 , 所产生的经 济价值和社会效益得到了业界的普遍认可 。 但各种新材料与新技术的应用以及市场竞争的 白炽化 , 使得许多商品混凝土企业试验室已经把单方混凝土水泥用量降得很低 , 而使用 CTF 混凝土增效剂再减少 10 ~ 150/0 的水泥用量是否会影响到混凝土的耐久性呢 ? 混凝土耐久性 的首道防线就是其抗渗性 , 抗渗性 良好直接反映了混凝土结构的致密 , 混凝土结构的密实 性又是影响其抗冻性和抗侵蚀性等耐久性能的主要因素 。 混凝土抗渗性在很大程度上决定 了混凝土受外界不利因素侵蚀的抵抗能力 。 因此 , 为了提高混凝土的耐久性 , 必须首先提 高混凝土的抗渗性 , 可以说混凝土的抗渗性是其优良耐久性的保证 。 因此本文讨论混凝土 中掺入 CT F混凝土增效剂后对混凝土作性能 、 抗渗性能以及抗压强度的影响 。 2 原材料和试验方法 2 . 1 原材料 ( 1) 水泥 : 广西鱼峰水泥股份有限公司生产的鱼峰牌 P . 11 42 . 5 水泥 , 其物理性能见 表 1 所示 。 2 4 9 2 01 2 年中目水泥技术年会论文集 表 1 水泥物理性能指标 水水泥品种种 标 准 稠稠 安 定定 比 表 面 积积 凝 结 时 间间 抗 压 强 度度 抗 折 强 度度 度度度 (% ))) 性性 (m 之/ k g ))) (m in ))) (MPa ))) (MPa ))) 鱼鱼 峰峰 2 3 , 444 合格格 3 5 888 初凝凝 终凝凝 3ddd 2 8 ddd 3 ddd 2 8 ddd 尸尸. 11 4 2 . 555555555555555555555555555555555555555555555 111111111118 888 2 4 444 3 0 . 222 5 4 . 888 5 . 999 9 . 000 (2) 粉煤灰 : 广西来宾电厂 B 厂生产的 H级灰 , 细度 (45 “ m) 23 . 7ry0 , 需水比 10 叭 , 含水率 0 . 1% , 烧失量 6 . 3% 。 . (3 ) 5 7 5 级矿粉 : 广西鱼峰水泥股分有限公司生产的 575 级矿粉 , 比表面积 44 3 耐 比 , 7 d 抗压强度比为 6 5%, 2 8 d 抗压强度比为 88%。 (4 ) 细集料 : 广西融安天然河砂 , 细度模数为 2 . 8 , 含卵率为 8% , 含泥量为 1 . 9% , 泥块含量为 O。 (5 ) 粗集料 : 广西鱼峰水泥股分公司矿山碎石 , 其指标如表 2 所示 。 表 2 碎石技术指标 级级配规格 (二))) 针片状含量 (%))) 压碎指标 (%))) 含泥量 (%))) 泥块含量 (%))) 1110 、2 0 单级配配 3 . 555 7 . 666 OOO O }}} 555 一 31 . 5 连续级配配 4 . 111 9 . 555 OOO OOO (6 ) 外加剂 : 广西南宁能博建材生产的 AF一CA 聚梭酸缓凝高效减水剂 , 减水率 皿% , 2 . 0%水泥掺量净浆初始流动度 200 I’I’un , 3 Om 加 后 25 0二 , 60 mi n 后 27 5二 , 12 Om 加 后 185 m m 。 (7 ) 膨胀剂 : 广西云燕特种水泥建材有限公司生产的抗裂防水膨胀剂 GNA一尸, 外掺量 为水泥掺量的 8 ~ 1 0% 。 (8) CT F混凝土增效剂 : 广州市三骏建材科技有限公司生产的 CT F 混凝土增效剂 , 是 一种以聚合物为主体的高效复合混凝土添加剂 , 半透明液体 , 无毒无害 , 无污染 , 无放射 性 , 比重为 1 , 03 9 / c耐 , 不含氯离子和碱等对混凝土有害的成分 。 2 . 2 试验方法 (1) 试验 目的 在 不 同 混 凝 土 等 级 中掺 入 胶凝 材料质 量 0 . 6% 的 CT F 混 凝土 增 效 剂 , 参 照 GB/ T SOO8 2 一2 0 0 9 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》 , GB / / TSOOSO一2 0 0 2 丈普 通混凝土拌合物性能试验方法标准》 , GB , / T50 08 1一2 0 0 2 《普通混凝土力学性能试验方法标 准》分析混凝土的抗掺性能 、 工作性能 、 结构密实度 、 内部孔隙的大小和强度 。 并通过对 比分析降低了 1 5%水泥用量后对混凝土抗渗性能的影响程度 。 (2 ) 试验方法 根据笔者公司材料和以往试验生产质量统计情况 , 以平时生产用配合比为基准 (基准 样 ) 、 不改变质量比掺入 0 . 6%CTF混凝土增效剂 (对比样 )和减少 1 5%水泥用量掺入 0 . 6 % CT F 混凝土增效剂 (减少样 ) 三类配合比进行试验 , 确定如下试验用混凝土配合比 , 见表 3 。 2 5 0 201 2 年中闯水泥 技术年会论文集 表 3 混凝土配合 比 (k 岁衬) 类类别别 水胶比比 水水 水泥泥 矿粉粉 粉煤煤 砂砂 5 ~ 3 1 . 555 AF一CAAA GNA一PPP CTFFF 容重重 灰灰灰灰灰灰灰灰灰 碎石石石石石石 111 基准准 C2 5P666 0 . 5 222 17 888 2 1555 4 000 9 OOO 8 2 000 10 4 000 6 . 888 000 000 2 3 9 000 222 对比比 C2 5P666 0 . 5 222 17 888 2 1 555 4OOO 9 OOO 8 2 000 1 04 000 6 . 888 000 2 . 0 777 2 39 222 333 减少少 C2 5P666 0 . 5 222 16 333 1 8 333 4OOO 9 OOO 8 3 555 10 5 555 6 . 888 000 1 . 8 888 2 3 7 555 444 基准准 C3 0P888 0 . 4 888 17 555 2 2 555 5OOO 9 OOO 8 1000 104 000 7 . 666 000 000 2 39 888 555 对比比 C3OPSSS 0 . 4 888 17 555 2 2 555 5OOO 9 OOO 8 1000 10 4 000 7 . 666 000 2 . 1999 2 4 0 000 666 减少少 C3 0P888 0 . 4 888 16000 19 222 5 OOO 9 OOO 8 2 000 10 5 000 7 . 666 000 1 . 9 999 2 3 7 222 777 基准准 C30PIOOO 0 . 4 555 1 6888 2 3 555 5 000 9 000 7 8 000 10 4 000 8 . 444 2 444 000 2 39 555 888 减少少 C30PIOOO 0 . 4 666 1 5 555 2 0 000 5OOO 9OOO 8 1000 1 06 000 8 . 444 2 000 2 . 0 444 2 3 9 555 999 基准准 C4OPIOOO 0 . 3 999 16 555 2 8 000 7OOO 7 000 7 4 000 10 4 000 9 . 666 2 888 000 2 4 0 333 1110 对比比 C4OP1000 0 . 3 999 16 555 2 8 000 7OOO 7OOO 7 4 000 1 04 000 9 . 666 2 888 2 . 5 222 2 4 0 555 }}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} 1111 减少少 C4OPIOOO 0 . 3 999 15 000 2 4 000 7OOO 7000 7 7 000 106 000 9 . 666 2 444 2 . 2 888 2 3 9 666 表 4 各混凝土拌合物性能测试结果 编编号号 类别别 坍落度 m mmm ’ 泌水情况况 包裹性性 粘聚性性 含气量% ’’ 凝结时间间 ooooooo m innn 6 0 m i月月月月月月 初 凝凝 终 凝凝 hhhhhhhhhhhhhhhhhhh : m innn h : m i nnn 111 基准准 C25P666 16555 16 555 一般般 一般般 一般般 3 . 222 13 : 2 555 16 : 0000 222 对比比 C25P666 19 555 1 8 000 较少少 好好 好好 3 . 111 1 3 : 0 000 14 ; 5555 333 减少少 C2 5P666 17 555 1 6 555 较少少 一般般 一般般 2 . 999 1 4 : 5 000 16 : 4 222 444 基准准 C30P888 17 000 17 555 一般般 较好好 较好好 2 . 777 14 : 1888 1 6 : 5 000 555 对 比比 C30P888 20 000 19 555 很少少 好好 好好 2 . 888 1 3 : 3 000 1 4 : 2 555 666 减少少 C3 0 P888 1 8 555 1 7 000 较少少 较好好 较好好 2 . 777 13 : 3 555 15 : 0000 777 基准准 C3 0 P1000 1 8 555 1 9 000 较少少 较好好 较好好 2 . 555 13: 4 111 16 : 3 000 888 减少少 C3 0PIOOO 2 0 000 19 000 较少少 好好 好好 2 . 777 1 3 : 0 000 14 : 4 888 999 基准准 C4 OP1 000 2 0 000 2 0 555 较少少 较好好 较好好 2 . 000 12 : 4 555 14 : 5 333 1110 对比比 C4 0P 1000 2 2 000 2 2 555 很少少 好好 好好 2 . 555 12 : 1000 13 : 2 333 nnn 减少少 C4 0 PIOOO 2 0 000 1 9 555 很少少 好好 好好 2 . 555 14 : 2000 16 : 0555 2 5 1 2 01 2 年中目水泥技术年会论文集 3 CTF混凝土增效剂对混凝土抗渗性能的试验结果与分析 试验根据 GB/ T SOOSO一 2 0 0 2 《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》 , GB/ T SOO8 2 一2 0 09 ((普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》和 GB/ T5 0 08 1一 2 00 2 《普通混凝土力学性 能试验方法标准》分别测得的各混凝土拌合物工作性能和硬化混凝土抗渗性能及抗压强度 结果分别见表 4 和表 5 。 因现在的工程应用中 , 有抗渗性能要求的工程不是很多 , 所以很多商品混凝土公司对 抗渗性能试验的较少 。 为了能更准确的反映试验结果的有效性 , 对 以上结果均进行了三组 次以上复演 。 表 5 硬化混凝土抗渗性能及强度测试结果 编编号号 类别别 加 压 提提 试件轴线劈开情况况 2 8 天抗抗 高高高高高高高高高高高高高高高高高高高高高高高高高高高高高 压 强 度度0000000 . ZMPaaa 平均 渗渗 渗 透透 结 构 密密 六 个 试试 内 部 孔 隙隙 MPaaa 透透透透透 高度度 状态态 实情况况 件 重 量量 分布布布 mmmmmmmmm mmmmmmm 均匀性性性性 111 基准准 C2 5P666 合格格 6888 不规则曲曲 一般般 不均匀匀 大小 、 分布布 33 . 222 线线线线线线线线线 不均均均 222 对比比 C2 5P666 合格格 3555 较平缓曲曲 密实实 均匀匀 稳 定 均 匀匀 3 9 . 000 线线线线线线线线线 超细孔孔孔 333 减少少 C2 5 P666 合格格 5555 较平缓曲曲 一般般 均匀匀 稳 定 均 匀匀 3 2 . 888 线线线线线线线线线 超细孔孔孔 444 基准准 C30P888 合格格 8OOO 不规则曲曲 一般般 不均匀匀 大小 、 分布布 39 . 555 线线线线线线线线线 不均均均 555 对比比 C3OPSSS 合格格 3OOO 平缓曲线线 密实实 均匀匀 稳 定 均 匀匀 4 5 . 222 超超超超超超超超超细孔孔孔 666 减少少 C3OPSSS 合格格 7OOO 平缓曲线线 密实实 均匀匀 稳 定 均 匀匀 4 0 . 333 超超超超超超超超超细孔孔孔 777 基准准 C3 0PIOOO 合格格 1 1 555 较平缓曲曲 一般般 不均匀匀 大小 、 分布布 4 0 . 222 线线线线线线线线线 不均均均 888 减少少 C3 OPIOOO 合格格 1 1000 平缓曲线线 密实实 均匀匀 稳 定 均 匀匀 3 9 . 888 超超超超超超超超超细孔孔孔 999 基准准 C4 0PIOOO 合格格 6OOO {{{ 密实实 不均匀匀 大小 、 分布布 4 9 . 666 平平平平平平缓曲线线线线 不均均均 1110 对比比 C4OP1000 合格格 2000 平缓曲线线 密实实 均匀匀 稳 定 均 匀匀 5 4 . 666 超超超超超超超超超细孔孔孔 nnn 减少少 C4OPIOOO 合格格 5 555 平缓曲线线 密实实 均匀匀 稳 定 均 匀匀 5 0 . 555 超超超超超超超超超细孔孔孔 从表 4 的试验结果可以看出 , 掺入 CTF 混凝土增效剂在不改变配合比用量时 , 混凝土的 坍落度均有明显加大 , 保坍性好 , 和易性好 ; 掺入 CTF混凝土增效剂时 , 即使减少 15%水泥用 量时也能对混凝土的工作性能保持甚至有所改善 。 表 5 所示是对硬化混凝土抗渗性能和抗压 25 2 2 01 2 平中目水泥技术年会德文鑫 强度的测试结果 , 试验结果表明所配制的 n 组混凝土均有良好的抗渗性能 ; 掺入 CTF混凝土 增效剂不改变配合比用量时 , 混凝土的抗渗等级和抗压强度均有较大幅度提升 , 能提高混凝 土强度一个等级 以上 , 且结构致密 , 内部孔隙以超细居多 , 分布稳定均匀 ; 掺入 CTF 混凝土 增效剂减少 15%水泥用量时 , 其抗渗性能和抗压强度与对比样相当甚至有所改善 , 内部结构密 实 , 孔隙分布 良好 。 所以在同样的工作性能和质量指标的条件下掺入 CT F 混凝土增效剂减少 1。%一 1 5%水泥用量是可行的 。 通过以上对比 , 减少 1 5%水泥用量后混凝土工作性能 , 强度和抗 渗性基本持平并略有提升 。 从试件轴线劈开的内部结构分析 , 掺入 CTF 混凝土增效剂 , 渗水 高度少 , 渗透稳定 , 混凝土构件密实度更好 , 孔隙少 。 掺入 CTF 混凝土增效剂减少 15%水泥用 量不仅没有影响混凝土耐久性 , 而且还对耐久性有一定的帮助并可以为企业带来较为丰厚的 经济效益 。 有研究表明 , 混凝土中有 15 一 30%左右的水泥是不完全水化的 , 只起到填充作用 , 不 能被有效分散发生反应 , 实际属于富余水泥 。究其 CTF 混凝土增效剂产品的作用机理就是 : 能快速提高水泥颗粒的分散性 , 提升混凝土高效减水剂的功效 , 改善新拌混凝土的性能 , 从而增强混凝土中各物相之间的连接力 , 达到混凝土结构增强目的 。 从表 4 中混凝土新拌 性能看 , 通过 CTF 混凝土增效剂的作用 , 分散富余水泥颗粒和提升减水剂性能后 , 流动性 增大 , 保水性和粘聚性更好 。 同时水泥的水化更充分 , 掺入 CTF 混凝土增效剂的混凝土凝 结时间变短 , 这对掺入复合混合材混凝土早期强度偏低有一定的改善 。 CTF 混凝土增效剂 的分散作用 , 使混凝土结构形成稳定细密的气孔 , 保证了混凝土体积稳定性 , 隔断毛细水 管 , 防止各有害物质的入侵 , 起到抗渗 、 抗冻和抗侵蚀性能等 , 有效的提高了混凝土的耐 久性 。 另外 , 在影响混凝土耐久性问上 , 其原因涉及多方面 , 其中裂纹是导致混凝土耐久 性降低的一个关键因素 。 就材料本身来说 , 影响混凝土抗裂性的主要因素则是水泥 。 在不 改变混凝土的工作性能和结构性能的前提下 , 减少水泥用量 , 可以间接的改善因早强高强 水泥引起的混凝土结构早期开裂和降低混凝土总碱量减缓混凝土的碱集料反应引起的结构 后期开裂 。 所以从使用 CTF 混凝土增效剂可降低水泥用量的 10 ~ 15% 来看 , 控制混凝土开 裂和减少混凝土总碱量也是有重要意义的 。 可见 , CTF 混凝土增效剂为提高混凝土的耐久 性也是有帮助的 。 4 结论 本文研究了使用 CTF 混凝土增效剂在不减水泥用量和减少水泥用量的条件下对混凝土 的工作性能 、 抗渗性能以及抗压强度的影响 , 得出以下的结论 : (1) 在保证同样的工作性能和质量指标的条件下 , 掺入 CT F 混凝土增效剂可以减少 10%一 15%水泥用量 ; 2 5 3 2 01 2 年中国水泥技术年奎抢文集 (2 ) 掺入 CT F 混凝土增效剂在不改变配合比用量时 , 混凝土的坍落度均有明显加大 , 保坍性好 , 和易性好 ; 即使减少 1 5%水泥用量时也能对掺入 CT F增效剂混凝土的工作性能 保持甚至有所改善 ; (3) 掺入 CTF混凝土增效剂不改变配合比用量时 , 混凝土的抗渗等级和抗压强度均有 较大幅度提升 , 能提高混凝土强度一个等级以上 , 且结构致密 , 内部孔隙以超细居多 , 分 布稳定均匀 ; 掺入 CT F 混凝土增效剂减少 15% 水泥用量时 , 其抗渗性能和抗压强度与对比 样相当甚至有所改善 , 内部结构密实 , 孔隙分布良好 。 2 5 4