摘要：以机制砂混凝土原材料为基础，通过比较不同掺量柔软剂对混凝土性能影响，建立柔软剂简单的评价指标。

关键词：混凝土；柔软剂；评价指标；砂浆   

中图分类号：TU528.042文献标志码：A文章编号：

引言

近些年来，各地政府相继出台政策限采河砂，部分机制砂制造厂因环保问题整改，存在于市场上的机制砂参差不齐^[1]，水泥越磨越细，混凝土劣化严重，给高等级的混凝土应用和推广带来了很大挑战^[2]，混凝土的问题也日益突出，常见的有机制砂含粉重混凝土比较硬、板结泌水、泵损较大、施工难度大等问题，原材料特质以及变化需要不断的调整和研制新的适宜的外加剂。

原理：针对性引入滚珠理论和独立的微小气泡，增加其触变性能，通过提升混凝土物料间的润滑和触变能力，改善胶体界面使得混凝土柔软性得到改善，提高混凝土的可泵性和施工性能^[3]。

1  试验概况

1.1试验材料

水泥：贵州水泥，P·O 42.5普通硅酸盐水泥。

粉煤灰：F类II级粉煤灰，需水量比92.0%，28d活性指数为90.7%。

微硅粉：SiO₂含量79.5%，比表面积15000㎡/kg。

骨料：贵州龙里江河砂石料场。

柔软剂：贵阳绿洲苑建材有限公司，粉剂，堆积密度0.72g/cm3，需水量比89.0%，d10≤2μm，d50≤9μm，d95≤20μm。

减水剂：贵阳绿洲苑建材有限公司聚羧酸系高性能减水剂。

水：自来水，符合《混凝土用水标准》（JGJ 63-2006）规范要求。

 

1.2试验设计

  （1）做纯的普通硅酸盐水泥P·O 42.5和内掺10%柔软剂的水泥浆体进行剪切力的初步对比分析。

  （2）混凝土测试：根据GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》检测，包括初始坍落度测试、初始扩展度测试、混凝土棍度变化、经时坍落度变化、经时扩展度变化、混凝土简要说明、混凝土强度。

  （3）砂浆测试：根据JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》检测，砂浆的制备是混凝土通过4.75mm方孔筛筛余砂浆，检测包括椎体下落高度、容重、溢出砂浆质量。

2  试验结果及分析

2.1纯P·O 42.5和内掺10%柔软剂的水泥浆体剪切力对比分析：

图1 掺10%柔软剂浆体和P·O 42.5浆体剪切力对比

    由图1可以看出，在剪切速率相同的情况下，普通硅酸盐水泥需要的剪切作用力较大，而且伴随着剪切速率的增加，斜率不断增加，两者剪切作用力差距也越来越大，可以初步分析出柔软剂使得浆体的屈服力和塑性粘度有一定幅度的提高^[4] 

2.2混凝土对比试验

 

 
 

由表4可以看出，在聚羧酸高性能减水剂1.0%，柔软剂掺量（内掺）从0到5到10情况下，混凝土的坍落度变化是不大的，扩展度有了明显的提高，1.5h坍落度损失相对不大，扩展度损失逐渐降低，说明柔软剂相对水泥需水量和水化热较低，对混凝土有类减水、保坍、增加流动性等作用，含气量从29降至2.7，10%掺量的时候含气量不变可能是因为扩展度过大水中富集了气泡，混凝土倒筒时间逐渐减少，且混凝土逐渐成连续的絮状下落，混凝土的棍度变化明显是从中到优，混凝土也从一盘较硬的混凝土逐渐柔软，充分体现了柔软剂在混凝土带来的滚珠效应以及引入有效气泡的作用。

由表5可以看出，掺柔软剂的混凝土3d、7d抗压强度均比较低，不过7d至28d抗压强度增长较快，掺量10%相较掺量5%柔软剂混凝土3d强度值较低，3d至7d强度值增速较快，后期强度增长更快，说明柔软剂对混凝土前期强度有一定的影响，不过后期强度增长速度很快，主要是通过减少有害气孔，形成网状纤维结构密实混凝土，从而增强混凝土的28d抗压强度和混凝土使用寿命^[5]。

2.3砂浆对比试验

因为砂浆配合比和混凝土配合比的集灰比是有很大的差异的，而柔软剂的作用点和终目的主要是服务于混凝土，采取了混凝土筛余砂浆稠度试验：

（1）将混凝土过4.75mm方孔筛，筛余砂浆经人工拌均匀分三次加入称重后的砂浆容器，每次用捣棒自容器中心向边缘插捣15次，然后轻轻地将容器摇动或敲击2～3下，砂浆略超过容器，用直刀刮平。

（2）将装满砂浆的容器称重，求出砂浆密度，再置于稠度测定仪的底座上，让椎体顶点离砂浆表面5.0cm。

（3）拧开制动螺丝，同时计时间，待10s立即固定螺丝，从刻度盘上读出椎体下落高度。擦拭干净圆锥形容器，再次称重，计算出溢出砂浆的质量。

由表5看出，随着柔软剂掺量增加，椎体下落高度不断增加，因为柔软剂质量较轻，随着柔软剂的增加混凝土容重也有所降低，不影响混凝土后期强度，溢出砂浆的质量也逐渐增加，椎体下落的重力势能在接触砂浆的时候，转化成了椎体继续下落的动能、砂浆的内能和动能以及其他能耗，

m₁gh=m₁v₁²/2+m₂v₂²/2+U_耗+U_内；

相同的高度一样的重力势能，砂浆柔软性越差，转化的内能越大，转化的动能较小，砂浆稠度值越小，溢出的砂浆质量也越少，伴随柔软剂掺量的增加砂浆的柔软性逐渐变好，较好的表达了柔软剂对改善混凝土砂浆柔软性能的功能和作用^[6]。

3 结论

通过净浆试验、混凝土试验、混凝土筛余砂浆试验多种指标验证了混凝土柔软剂的作用和功能，建立了一种简单的混凝土柔软性评价指标，现在市场上还有一些其他的方法，比如水泥触变剂也有一定的作用，VOPG六碳不饱和醇（CH2=CHOCH2CH2CH2O(C2H4O)nH）醚键分子链易于旋转，也可以提升混凝土和易性以及柔软性等^[7]。作为分享，期望越来越多的同行能关注混凝土柔软剂及建立更加完备的混凝土柔软性评价指标，推广和应用。

参考文献

[1] 王忠禄,徐正铭.环保型高品质人工机制砂技术[C].贵州省岩石力学与工程学会2013年度学术交流论文集,2013:260-270.

[2] 赵晖,吴晓明,高波,等.水泥细度对混凝土劣化性能的影响[J].建筑材料学报,2010,4（13）:520-523.

[3] 张茂花.纳米路面混凝土的全寿命性能[D].哈尔滨工业大学,2007.

[4] 步玉环, 尤军, 姜林林. 触变性水泥浆体系研究与应用进展[J]. 石油钻探技术, 2009, 37(4):110-114.

[5]  Siddique, R., and Klaus,J.Influence of Metakaolin on the Properties of Mortar and Concrete: A Review [J]. Applied Clay Science,2009(43):392-400.

[6]刘崇建, 刘孝良. 触变性水泥的评价方法及其应用[J].天然气工业, 2001, 21(2): 56-60.

[7] 方剑.VOPG聚醚及减水剂技术进展[C].2017（第八届）减水剂及原料市场峰会,2017:56-71.

[作者]：颜义（1988-）,男,研究方向：主要从事建筑用外加剂研究。

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