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1、混凝土增效剂的应用研究房小向 班增杰 侯孟孟 吴国寅 李杨 张孟 李计元 房坛河北同邦建材有限公司摘要：TB-CST混凝土增效剂是一种高效节能环保型高效混凝土外加剂，在混凝土中加入0.6-0.8%该产品，在不改变混凝土综合性能的前提下，可有效节约10-15%的水泥；产品为液态产品，颜色呈透明半透明状，不含碱不含氯盐，无辐射无污染，对水泥适应性好，能最大限度的激发减水剂效能和分散胶凝材料，提高水泥、矿粉、粉煤灰的水化率，全面提升混凝土的性能。关键词：混凝土增效剂 提高强度 节约水泥 混凝土耐久性 一、 前言有专家认为，在常规的环境下混凝土中将近有20-30%的水泥没有完全水化，只是起到填充作用，
2、不能被有效分散；同时我国商品混凝土行业面临经济运行低潮，原材价格不断上涨，各地水泥限电限产，对商品混凝土公司经营造成巨大的压力，相关材料表明：我国混凝土中的水泥用量和拌合水用量比发达国家的多20%左右，不仅浪费资源，而且使混凝土硬化后开裂敏感度增大，威胁结构物的耐久性。所以降低混凝土成本，特别是采用更加合理的胶凝材料体系，适当减少单位水泥用量有非常现实的技术和经济意义。 二、混凝土增效剂概述TB-CST混凝土增效剂产品是一种高效节能环保型高效混凝土外加剂，在混凝土中掺入0.6-0.8%在不改变混凝土综合性能的前提下，可有效节约10-15%的水泥； 产品为液态，颜色呈透明半透明状，不含碱不含氯盐
3、，无辐射无污染，对水泥适应性好，能最大限度的激发减水剂效能和分散胶凝材料，提高水泥、矿粉、粉煤灰的水化率，全面提升混凝土的性能；应用范围：混凝土搅拌站、管桩企业、构件企业、铁路及水利工程等。三、 CST混凝土增效剂应用试验1 试验内容 TB-CST对混凝土拌合物性能影响、TB-CST对混凝土力学性能的影响、TB-CST对混凝土耐久性的影响2 原材料 房小向 女 1978年6月 工程师 河北同邦建材有限公司 050223 13653212449水泥：鼎新金隅PO42.5水泥；矿粉：石家庄正定S95矿粉；粉煤灰：平山西柏坡电厂粉煤灰； 河砂细度模数2.8，含泥量1%；碎石为井陉产5-25mm连续级
4、配碎石，压碎指标6.5%； 减水剂：石家庄市大新外加剂厂生产聚羧酸高性能减水剂； TB- CST掺量为胶凝材料的0.6%，比重1.031g/cm3； 拌合水采用饮用水3 CST混凝土增效剂对混凝土工作性能的影响表3-1配合比单 单位：kg编号等级水泥煤灰矿粉河砂石 水萘系聚羧酸CST 3-2-1C30255805778010331758.63-3-2-2C30225805780010561628.51-2.173-2-3C3025575627801033172-8.23-3-2-4C3022575628001056160-8.122.173-2-5C5038080606981092166-13
5、.00-3-2-6C5034280607201112154-12.502.89 3.1坍落度扩展度试验结果 CST 混凝土增效剂对不同减水剂、不同配合比情况下混凝土拌合物的坍落度、扩展度与基准组持平或者略大，坍落度经时损失比基准组略小。3.2 CST混凝土增效剂对初终凝时间、含气量、泌水率、容重等性能的影响。表3-2 掺入CST的混凝土初终凝时间、含气量实验结果编号 初凝时间/min 影响程度/min 终凝时间/min 影响程度/min 含气量% 影响程度3-2-1 625 830 2.63-2-2 635 +10 840 +10 3.0 +0.43-2-3 620 815 3.33-2-4
6、635 +15 830 +15 3.6 +0.33-2-5 590 780 3.13-2-6 615 +15 805 +25 3.6 +0.5CST混凝土增效剂对混凝土拌合物的凝结时间影响较小，不会影响混凝土的正常凝结时间；但掺入CST混凝土的含气量有一定的增加，含气量最大增幅达到0.5%，均没有超过1%，混凝土含气量是高性能混凝土需要重点观察的一个指标，如果混凝土的含气量过大，混凝土的工作性能的会因气泡散去使其性能略有降低，此时我们会根据实际试验情况调整CST自身的消泡组分，来解决这个问题；表3-3 CST的混凝土泌水率、容重实验结果编号 泌水率% 影响程度/% 容重（Kg/m3） 影响程度
7、/（Kg/m3） 3-2-1 27 2366 3-2-2 19 -8 2360 -63-2-3 35 2361 3-2-4 23 -12 2352 -93-2-5 32 2467 3-2-6 20 -12 2455 -123-2-6 20 -12 2455 -12由表3-3可知， CST掺入到混凝土之后，改善混凝土的保水性。即使是加入CST减少水泥用量的1015%之后，混凝土表观浆体比基准组少有增加，表观浆体比较饱满，使混凝土浆体内敛，水保存在混凝土的内部。使混凝土的泌水率降低，保水性提高； CST掺入到混凝土中，混凝土容重基本略低于基准组，但最大幅度达到12 Kg/m3。这些均不会影响混凝土
8、的工作性能。4、 CST增效剂对混凝土强度、抗渗和抗冻性能的影响抗压强度是混凝土最基本、最重要、最核心的性能，混凝土的标号就是以混凝土的抗压强度为依据而设计的。在工程应用中混凝土除应具有适当的强度和能安全地承受设计荷载外，还应具有在所处的自然环境及使用条件下耐久性能，保证工程的安全运行。本验证在减少10%水泥用量的基础上掺入CST混凝土增效剂对不同等级、同等级不同配比和不同外加剂对混凝土抗压强度和混凝土耐久性的影响4.1 CST对混凝土强度的影响由图4-1-1可看出：CST加入到混凝土中强度均高于未加CST混凝土的强度。这说明CST混凝土增效剂与同等级不同配比、不同外加剂、不同等级等都有良好的
9、适应性，且以上这些因素都不会影响CST在混凝土中的作用。4.2 CST对混凝土抗渗、抗冻性的影响4.2.1、CST增效剂对混凝土抗渗性能的影响混凝土的耐久性与抗渗性有着密不可分的关系，良好的抗渗性直接反应混凝土结构的致密性，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。表4-2-1混凝土抗渗性能试验结果编号坍落度mm包裹性含气量%28d强度MPa 试件轴线劈开情况初始1/2h平均渗透高度mm 渗透状态 内部空隙分布C30-1 185 180 一般 2.8 37.8 70 不规则曲线 大小分布不均C30-2 200 200 好 2.9 42.9 30 平缓曲线 细小均匀 C40-1 19
10、0 185 较好 2.9 45.5 60 不规则曲线 大小分布不均C40-2 200 190 较好 2.2 46.5 55 平缓曲线 细小均匀由表4-2-1混凝土抗渗性能试验结果知： 掺入CST的混凝土具有良好的抗渗性能，掺入 CST混凝土增效剂、减少 10%水泥用量，其抗渗性能有所改善，从试件轴线劈开的内部结构分析，渗水高度小，渗透稳定，内部结构密实，孔隙分布良好，混凝土构件密实度更好。CST 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，起到抗渗的性能，提高了混凝土的耐久性能。能够提高混凝土的耐久性，CST混凝土增效剂的分散
11、作用能使结构形成稳定的细密的均匀的气孔，减少混凝土冻胀破坏的发生，增加冻融循环次数，降低混凝土在冻融循环过程中出现的裂缝。4.2.2 CST增效剂对混凝土抗冻性能的影响混凝土冻融破坏在我国北方大部分地区普遍存在，混凝土冻害是最主要的耐久性破坏形式。因此，混凝土的抗冻性能是混凝土耐久性的重要性能。200次重量损失实验结果如下图4-2-2200次冻融相对动弹模量实验结果如下图4-2-3由上 图4-2-2和4-2-3知：掺入CST的混凝土200次重量损失率都比未掺加的低，且200次冻融相对动弹性模量都比未掺加的稍高些；这说明掺入CST的混凝土具有良好的抗冻性能，能减少混凝土冻胀破坏的发生，增加冻融循
12、环次数，降低混凝土在冻融循环过程中出现的裂缝，改善并提高混凝土的抗冻性。四、CST增效剂经济效益和环境效益1、CST增效剂经济效益CST 混凝土增效剂技术具有较大的经济效益，掺入 CST 混凝土增效剂能够节约 10%15%的水泥，明显降低了混凝土的生产成本；随着混凝土强度等级的提高，单方混凝土减少的水泥用量增大，节约的经济成本更加的明显，以平均每立方混凝土节约 2元粗略计算，混凝土方量计 100 万立方米计算，公司每年节约的经济成本约 200万元，对于商品混凝土公司来说是非常可观；可见，公司开展 CST 增效剂在商品混凝土中应用研究的决定是十分正确的，这一项目的研究为公司的技术进步起了极大促进
13、作用，产生了可观技术经济效益。 2、CST增效剂环保效益我国的水泥产量最多，混凝土的产量也多，每年大约20亿立方，应用方面也很广，为我国的发展和建设做出了贡献。但水泥混凝土生产时又是消耗能源的大户，环境污染的重要来源。如按每年水泥9.4亿吨，每年资源能源方面的消耗：石灰石约10亿吨，水约10亿吨，电约500亿度，煤粉1.0亿吨.而且大都是一些不可再生的资源；生产过程的环境污染：1.大气污染，生产水泥时 排放的二氧化碳、三氧化硫、粉尘。2.废水污染3.噪声（已成为城市四大污染之一）。 2013年生产24亿吨水泥消耗能源图2和CST减少消耗能源图3对比图2.4亿吨CO2192亿度电31.2吨SO3
14、0.29亿吨煤33.6吨NO和粉尘3.6亿吨石灰石24亿吨水泥24亿吨CO21920亿度电312吨SO32.88亿吨煤336吨NO和粉尘36亿吨石灰石24亿吨水泥 图2 图3图2显示2013年水泥产量24亿吨，则共消耗36亿吨石灰石、2.88亿吨煤、1920亿度电，产生了24亿吨二氧化碳、312吨三氧化硫、336吨NO和粉尘污染。CST减少的消耗及污染统计如图3显示：如按节约10%的水泥算，则减少消耗3.6亿吨石灰石、0.29亿吨煤、192亿度电，会减少排放：2.4亿吨二氧化碳、31.2吨三氧化硫、33.6吨NO和粉尘污染。从上诉叙述中可明显看出：CST对环境产生的效益。为我国解决水泥混凝土的
15、资源问题提供了有效方法，积极响应国家号召，节能减排，保护环境。五、结论1 良好的适应性： TB-CST混凝土增效剂与不同种类、不同产地、不同生产厂的水泥、聚羧酸减水剂、萘系减水剂都具有良好的适应性； 2 提高混凝土强度、降低综合成本：在保证混凝土强度的前提下，TB-CST混凝土增效剂可减少水泥用量10-15%，降低混凝土的综合材料成本，提高市场竞争力； 3 改善混凝土的工作性： TB-CST混凝土增效剂能明显的改善混凝土的和易性、减少泌水离析；减少泵送阻力，提高混凝土的可泵性；4 增强混凝土的耐久性： CST混凝土增效剂的分散作用能使结构形成稳定的细密的均匀的气孔，保证混凝土体积稳定性，隔断毛细水管，防止各有害物质的入侵，起到良好的抗渗性能，同时也能减少混凝土冻胀破坏的发生，增加冻融循环次数，降低混凝土在冻融循环过程中出现的裂缝。参考文献： 1孙志强，袁海东增效剂在混凝土中的应用研究【J】商品混凝土2010，(9)：36382葛挺林用增效剂优化混凝土配合比J】商品混凝土201 1，(1 1)：49523吴中伟混凝土耐久性与高性能混凝土【J】预应力技术1996，(9)：11134黄士元高性能混凝土发展的回顾与思考J】混凝土，2003，(7)：3-9钱伯章.中国能源现状与节能J.石油经济，2004（6）. .