華南理工大學材料學院 吳笑梅  樊粵明  林東  陳東河  張艷鈴

隨著混凝土技術進步與商品混凝土的大量推廣使用，混凝土外加劑、礦物摻合料的大量應用與混凝土強度等級的逐步提高，不同生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的水泥配制混凝土時性能、成本的差異日趨顯著。為了達到同樣工作性能與強度等級的要求，單方混凝土水泥、外加劑、用水量差異顯著，由此造成生產(chǎn)成本差異較大，同時引起混凝土收縮開裂的程度不同。在目前我國新型干法回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)能力不夠，立窯水泥仍占較大比例的情況下，如何選擇水泥及如何根據(jù)不同水泥的品質(zhì)生產(chǎn)混凝土，在保證混凝土質(zhì)量的前提下如何進一步降低生產(chǎn)成本等問題一直是困擾商品混凝土攪拌站的難題。為此，本文對比研究了不同生產(chǎn)工藝的水泥在配制混凝土時的配合比、性能的差異，就如何在配置技術方面減少由水泥品種帶來的質(zhì)量與成本上的差異提出一些個人見解。

1        實驗材料與方法

1.1 實驗材料

（1）實驗選用了廣東省內(nèi)較具代表性的干法回轉(zhuǎn)窯、濕法回轉(zhuǎn)窯及立窯水泥廠生產(chǎn)的PII42.5R水泥，編號分別為水泥1、水泥2、水泥3；粉煤灰為廣州黃埔電廠II級灰。水泥熟料與粉煤灰的化學成分如表1所示。

表1、水泥熟料及粉煤灰的化學成分

（2）混凝土用砂的細度模數(shù)為2.6，表觀密度為2600kg/m3，松散密度為1500 kg/m3，緊密密度為1590 kg/m3。石為5~31.5mm連續(xù)級配碎石，表觀密度為2650kg/m3，松散密度為1410 kg/m3，緊密密度為1560 kg/m3。

（3）外加劑：選用具有代表性的幾類常用混凝土商品外加劑。分別是：38%的氨基磺酸鹽，38%的聚羧酸減水劑，糖鈣粉劑，木鈣粉劑，華西高濃萘系粉劑，38%AP-1F無緩凝萘系高效減水劑。文中所指外加劑摻量均為膠凝材料總量的質(zhì)量百分數(shù)。

（4）水：自來水。

1.2實驗方法

（1）標準砂漿的膠砂強度按GB/T17671－1999《水泥膠砂強度檢驗方法》的規(guī)定進行，干燥收縮按JC/T603－1995《水泥膠砂干縮試驗方法》的規(guī)定進行。標準砂漿的三種養(yǎng)護條件分別是：

A標準養(yǎng)護——試件自加水時算起，在溫度20±3℃，相對濕度為90％以上的養(yǎng)護箱養(yǎng)護24±2h后脫模，然后放入20±3℃的水中養(yǎng)護2天，再放入溫度為20±3℃，相對濕度為（50±4）％的干縮室，進行不同齡期干燥收縮值的檢測；

B直接干燥——試件按JC/T603－1995成型、養(yǎng)護、脫模后，直接放入溫度為20±3℃，相對濕度為（50±4）％的干縮室，進行不同齡期干燥收縮值的檢測；

C保濕預養(yǎng)護——試件按JC/T603－1995成型、養(yǎng)護、脫模、水養(yǎng)2天后，取出用濕毛巾覆蓋表面，在溫度20±3℃，相對濕度為90％以上的養(yǎng)護箱養(yǎng)護5天，再放入溫度為20±3℃，相對濕度為（50±4）％的干縮室，進行不同齡期干燥收縮值的檢測。

（2）砂、石、水泥、粉煤灰、外加劑與水按混凝土配合比稱料并投入50升強制式攪拌機中，外加劑先加入拌合水中攪拌均勻，混合料先干攪拌30s，再加入混有外加劑的拌合水攪拌3min。按照標準GBJ80－85的方法檢測新拌混凝土的塌落度，然后成型為GBJ81－85、GBJ82－85要求的抗壓強度、彈性模量及混凝土干縮標準試件。將攪拌均勻的混凝土用孔徑為5mm的振動篩篩去粗骨料，篩下的砂漿成型為25×25×280mm的收縮試件。并按標準要求進行各項性能檢測。

（3）水泥與外加劑的相容性用Marsh筒法檢測。

2  結果與討論

2.1水泥與外加劑的相容性

實驗檢測了三種水泥與目前市場上較有代表性的六種類型純減水劑的相容性，結果如圖1所示。

圖1、水泥與外加劑的相容性

三種水泥中干法窯水泥1對各種外加劑的飽和點最低，流動度最大，流動性經(jīng)時損失最小，與外加劑的相容性最好，其次是立窯水泥3，最差是濕法窯水泥2。水泥3與外加劑的相容性與水泥1接近，水泥2與外加劑的相容性與水泥1和水泥3相差較大，與各種外加劑的飽和點摻量普遍比水泥1和水泥2高出0.2％～0.6％，且流動性差，流動性經(jīng)時損失大。這主要與熟料的礦物組成、煅燒制度與水泥的顆粒分布直接相關，與水泥的生產(chǎn)窯型有一定關系，但不是必然的關系；水泥與純萘系、氨基磺酸鹽與聚羧酸等高效減水劑的相容性較好，與純糖鈣、木鈣普通減水劑的相容性較差。

2.2水泥砂漿及混凝土強度

三種水泥在不同水灰比條件下的ISO標準砂砂漿的強度如表2、表3所示。

表2、不同水灰比條件下三種水泥ISO砂漿抗折強度

表3、不同水灰比條件下三種水泥ISO砂漿抗壓強度

    由表2、表3可見，雖然三種水泥都是PII42.5R水泥，但其各齡期強度依然存在差異，即無論是1d、3d、28d抗折抗壓強度均是水泥1>水泥2>水泥3，且水灰比越大，強度差距也越大。因此在設計混凝土配合比時，為達到相同的強度等級和初始工作性能，配合比中各水泥的用量不同。通過配合比設計、實驗室試配、調(diào)整，確定表4所示的配合比，使新拌混凝土的塌落度達到19±2cm，混凝土28天抗壓強度等級達到C30 要求。按上述配合比配制混凝土的強度與彈性模量如表5所示。

表4、混凝土配合比

表5、三種水泥配制的混凝土的抗壓強度及彈性模量

由表5可見，三種水泥所配制混凝土的3天抗壓強度以水泥1最高，水泥3其次，水泥2最低，3天軸心抗壓強度的規(guī)律與此相同；7天抗壓強度基本相當，均達到27～28 MPa，28天抗壓強度分別為37.3 MPa ，38.2 MPa ，40.4 MPa，均達到C30強度等級混凝土的要求。即三種水泥因其自身膠砂強度不同、與外加劑的相容性不同，在配制同樣工作性能與強度等級的混凝土時，用水量、水泥用量與外加劑用量均不相同，造成成本差異較大。為最大限度的減少混凝土的水泥用量，首先應調(diào)整好砂石級配，選擇適當?shù)纳奥剩够炷吝_到工作性能要求的前提下盡可能減少漿體總量；其次降低混凝土單方用水量，在粘聚性許可的條件下，適當增大外加劑摻量（接近飽和點摻量），以最大程度地降低水膠比；再次根據(jù)水泥膠砂強度的情況調(diào)整水泥與粉煤灰的比例，確定水泥用量。

2.3標準砂漿的干縮

分別檢測了表6中的樣品在三種養(yǎng)護制度條件下的干縮率，結果如圖2所示。

表6、標準砂漿的樣品代碼

                       (a) 標準養(yǎng)護制度A條件下砂漿的干縮率 

            (b) 直接干燥制度B條件下砂漿的干縮率

    (c) 保濕預養(yǎng)護制度C條件下砂漿的干縮率 

   (d) 水泥3在三種養(yǎng)護制度下砂漿的干縮率