应用增效剂配置高性能混凝土

1、1. 简介现代工程设计对混凝土技术的要求越来越高，高性能混凝土（HPC)的出现有效的解决了混凝土技术要求并使得混凝土技术得到快速发展。综合各国对高性能混凝土的要求，我们认为：高性能混凝土应具有适当的高抗压强度、良好的工作性（高流动性、高扩展度）、高体积稳定性（低干缩、低徐变、低温度变形和高弹性模量）、高密实度（低氯离子扩散、低电通量）、高抗冻融性。目前，高性能混凝土配制的普遍思路：控制低水胶比，掺加高效减水剂和具有高比表面积的胶凝材料如硅粉、磨细矿渣微粉、级粉煤灰等，利用微粉填隙作用形成细观的紧密体系，并且改善界面结构，提高界面粘结强度。高性能混凝土成为近期混凝土技术研究的主要方向。2研究的目

2、的和意义常规设计思路的高性能混凝土对诸如硅粉、磨细矿渣微粉、级粉煤灰等原材料品质要求很高，天津地区混凝土市场的激烈竞争及国家队保护环境、节能减排的要求使得混凝土原材料紧缺且品质稳定性越来越差。CTF混凝土增效剂是一种新型混凝土材料，它可以使胶凝材料的分散性有明显提高，提升混凝土减水剂的功效，增加表观浆体。改善混凝土拌合物的性能，从而增强混凝土各物相之间的粘结力，使混凝土结构增强。基于CTF混凝土增效剂的作用机理，我们希望在不使用硅粉、矿物微粉等超细掺合料的架构下，通过掺加CTF混凝土增效剂运用普通混凝土原材料配制出符合工程设计要求的高性能混凝土（HPC)3研究的主要内容及方法 混凝土中有15-

3、30%左右的水泥是不完全水化1只起到填充作用，不能被有效分散，发生化学反应。CTF混凝土增效剂可以快速提高水泥颗粒的分散性，使胶凝材料的分散性有明显提高，改善混凝土拌合物的性能，从而增强混凝土各物相之间的粘结力，提高混凝土后期各种性能指标。基于以上所述CTF增效剂的作用机理，在现有混凝土常规原材料，不掺加硅粉、矿物微粉和级粉煤灰等矿物超细掺合料的架构下，研究通过掺加CTF混凝土增效剂，实现配制高性能混凝土。主要包括：1. CTF与水泥等原材料适应性，CTF与减水剂的相容性等，参照国标行标有关外加剂检测的方法和标准，对CTF混凝土增效剂有关物理物理化学性能进行试验检测；2. 应用CTF增效剂配制

4、高性能混凝土性能研究，包括高性能混凝土工作性、抗压强度、收缩、抗氯离子渗透和抗冻性等；3. 参照混凝土配合比设计规范和CTF混凝土增效剂使用方法，设计掺加CTF混凝土增效剂的配合比，并采用正交法进行大批量混凝土试验室试配，对试验结果包括配合比混凝土工作性、抗压强度和抗渗等进行分析和线性回归，总结规律。4. 研究过程4.1原材料选定及检测 4.1.1水泥：选用天津天水（C1）、天津金隅（C2）、唐山冀东（C3）生产的P.O 42.5水泥, 质量符合GB175-2007的规定 4.1.2粉煤灰：军粮城电厂，级，质量符合GB/T1596-20056的规定； 4.1.3矿粉：京裕正大，S95级，质量符

5、合GB/T18046-2008的规定；4.1.4砂：卢龙中砂，细度模数2.33.0，质量符合JGJ52-2006的规定； 4.1.5石：蓟县碎石，级配525mm，质量符合JGJ52-2006的规定； 4.1.6外加剂：天津昶达科技，复合高效减水剂HX，质量符合GB8076-2008的规定；4.1.7 CTF混凝土增效剂：广州生产4.2 CTF增效剂的检测 4.2.1通过胶砂强度检测CTF增效剂功效，基准试体是由按质量计的一份水泥、三份中国ISO标准砂，用0.5的水灰比拌制的一组塑性胶砂制成。另外两组掺加“CTF混凝土增效剂”的待测试体分别用0.5的水灰比拌合制成（具体配比见表1），试体入模成型

6、前，进行胶砂流动度试验。再留试体进行标准养护后至相应龄期，进行强度试验。单位：g 表1 胶砂流动度、抗折、抗压强度检验严格按照相关标准检验方法进行实验，收集实验数据并对其作出评定，评定标准见表2： 表24.2.2分别用三种水泥进行试验，试验结果见表3，表4，表5 表3 表4 表5掺CTF增效剂的三种水泥强度比和流动度比符合评定标准要求。CTF增效剂对水泥的适应性比较广泛。4.3 CTF增效剂对水泥砂浆的影响试验 4.3.1试验设计 混凝土塌落度、和易性盒抗压强度等基本性能主要取决于水泥胶砂。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减去；在整个试验设计中，灰

7、砂比采用 12或略小于12，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。4.3.2试验过程 1-1确定 CTF 的适宜掺量试验选用水泥C2，依据水泥的标准稠度用水量和7.2试验结果，进行砂浆配合比设计，砂浆配合比详见表6。CTF 适宜掺量的选取以 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为标准。 1-2试验结果与分析 根据试验结果关系图（图a b c d）显示，我们抗压得出如下结论：（1） 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。 表6 （2）CTF的掺入对砂浆抗压强度的影响比

8、对抗折强度的影响显著，单掺 CTF 的砂浆抗压强度与水灰比呈反比关系。CTF 掺量达到 0.6% 以上的试验组力学性能已接近于 12-a。（3）综合考虑 CTF 掺量对砂浆流动度和力学性能的影响，当掺量在 0.6%-0.8%范围内时达到 1-1 要求的 CTF 适宜掺量选取标准。结合经济性考虑，后续试验均取 0.6% 作为试验用 CTF 掺量。2-1 CTF增效剂混凝土抗压强度试验 试验采用强度等级C30混凝土配合比，用C1、C2和C3三种水泥掺CTF增效剂（对比组）与未掺CTF 增效剂混凝土（基准组）进行对比试验，具体配合比见表7。单位kg/m3 表7 2-2试验结果及分析（1） 根据混凝土

9、工作性结果统计（表8），可以确定CTF能够有效提高混凝土工作性； 表8（2） 抗压强度结果（表9）表明，掺加CTF的混凝土早起强度略低，28天强度均高于基准，而56天乃至90天抗压强度表现不同。 CTF增效剂中的主要成分常见为三异丙醇胺（TIPA），研究认为TIPA能够与水泥熟料C4AF中的Fe3+络合，促进水化。一方面，TIPA在水化早期引入的气泡，使得混凝土早期强度降低；另一方面，随着水化进程的发展，TIPA对Aft生成的促进和分散作用使水化凝胶结构致密化，连通空隙减少，有利于后期强度的发展。单位：MPa 表9试验结论与本试验采用C2水泥时，CTF对混凝土强度的影响规律一致。而对于另外两种

10、水泥的后期强度没有提高的原因，可能是由于这些水泥中熟料C4AF的成分相对较少，TIPA对其水化的促进作用不足以抵消引入的气泡对其强度发展的影响。3-1 CTF增效剂混凝抗氯离子扩散性能试验混凝土的氯离子腐蚀是引起混凝土构件破坏的重要原因之一，会引起混凝土耐久性失效，降低混凝土结构的使用寿命。混凝土氯离子扩散系数是反映混凝土抗氯离子渗透性能的重要指标，混凝土的氯离子扩散系数越低，混凝土抗氯离子渗透性越好。试验采用氯离子扩散系数快速测定方法（RCM）。综合混凝土工作性和抗压强度结果，课题组选择水泥C2进行混凝土耐久性试验，采用C30、C50和C60三个强度等级混凝土配合比。掺CTF增效剂（对比组）

11、与未掺CTF 增效剂混凝土（基准组）进行对比试验，试验配比如下：单位：kg/m3 表10 如下图所示，掺CTF的混凝土氯离子扩散系数较基准混凝土降低，说明CTF的掺入对混凝土密实度提高有很大贡献。5. CTF增效剂混凝土系列配合比按照普通配合比进行设计（见表11），对比未掺CTF混凝土增效剂（基准组）与掺加CTF 混凝土增效剂（对比组）的各项性能指标，其中CTF 混凝土增效剂掺量为胶凝材料总量的0.6%，确认CTF 混凝土增效剂对不同强度等级混凝土工作性能、抗压强度和抗渗等混凝土常规指标。试验参照GB/T50080-2002普通混凝土拌合物性能试验方法标准和GB/T50081-2002普通混凝

12、土力学性能试验方法标准。 表11 从试验结果来看（表12），CTF增效剂抗压有效提高混凝土后期强度。C50以下混凝土在水泥用量减少1015%的情况下仍可保证28天强度满足设计要求。 表126. 工程应用 津南污水处理厂工程主要结构为污水处理初沉池、二沉池和反应池底板池壁，混凝土强度等级C30P6F150。池壁混凝土为薄壁抗渗抗裂结构，对混凝土要求比较高。现场施工过程中，在反应池走向相同的两道内池壁的两次施工过程中，分别应用常规混凝土（基准组）和掺加CTF混凝土进行了浇筑，现场留置了 7d、28d同条件和标养试件，试验结果见表13。表13 模板拆除后，掺 CTF 混凝土增效剂的混凝土表面气泡较少

13、，混凝土表面平整光滑，对混凝土的外观质量无影响。后期经施工项目部避水试验，未发现透水情况。通过生产发现，在 CTF增效剂的应用可以有效混凝土工作性能，很好地保证掺合料的二次水化，在施工养护条件恶劣的情况下，对混凝土品质的保持有一定优势。7. 试验总结掺入 CTF增效剂后，混凝土拌合物工作性能可得到明显改善，同时对混凝土后期强度发展有明显促进作用，能够有效提高混凝土抗氯离子侵蚀能力。且针对C50以下混凝土在保障混凝土后期强度的前提下有效降低配合比水泥用量，降低企业生产成本。后期，我们还会针对掺入CTF增效剂混凝土的收缩、弹性模量、抗冻融性能等指标进行试验，为CTF增效剂在混凝土生产应用提供更多的

14、数据保障。8. 主要参考文献 1 P.K. Mehta，Paulo J.M. Monteiro混凝土结构、性能和材料M中国电力出版社2008.2 杨钱荣、黄士元. 引气混凝土的特性研究J. 混凝土,2008(5):3-7.3 ICHIKAWA M, KANAYA M, SANO S. Effect of triisopropanolamine on hydration and strength development of cements with different characterC/10th ICCC,Gothenburg,Sweden, 1997:8-15.4 PEREZ J, NONAT A, GARRAULT-GAUFFINET S, et al.Influence of triisopropanolamine on the physical-chemical and mechanical properties of pure cement pastes and mortarsC/11th ICCC,Durban,South Africa,2003:454-463