砼配合比中高性能外加剂最佳掺量初探

砼配合比中高性能外加剂最佳掺量初探
戴红梅[1]黄金福
（佛山市市政工程质量检测有限公司广东佛山528000）
前言：外加剂是现代混凝土中必不可少的组成之一，对改善新拌混凝土和硬化混凝土的性能具有重要作用，但在生产应用中外加剂的最佳掺量不易控制，尤其是高性能外加剂的使用。

本文从实际工作出发，通过高性能外加的基本性能检测和配合比设计应用，对高性能外加剂最佳掺量进行一些探讨。

关键词：高性能外加剂最佳掺量
根据国际标准化组织所提出的混凝土外加剂定义的原则，国家标准GB8075的定义是：混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入，用以改善混凝土性能的物质。

掺量不大于水泥重量的5%（特殊情况除外）。

外加剂的种类包括普通减水剂、高效减水剂、引汽剂、缓凝剂、早强剂、防冻剂几大类，其主要作用各不相同。

本文主要从实际工作中接触及运用较多的缓凝高性能外加剂作一些探讨。

1、外加剂性能检测
GB8076中混凝土外加剂的性能检测项目有减水率、泌水率比、凝结时间、含气量、抗压强度比、收缩率比等，其中抗压强度比、收缩率比、相对耐久性为强制性指标，其余为推荐性指标。

1.1基准混凝土
依据国标GB8076混凝土外加剂技术标准，基准水泥为PI型硅酸盐水泥；砂为II区中砂，细度模数2.7，含泥量0.4%；粗骨料为合成二级配碎石：5~10mm碎石占40%，10~20mm碎石占60%，含泥量为0.3%；试验用水为自来水。

试验时，材料均为干料。

基准配合比如下：
表一：基准混凝土配合比（单位：kg/m3)
水泥水砂石5~10 石头10~20 水胶比砂率（%）
360 272 812 381 572 0.76 46 根据GB8076技术规范要求，使用60L单卧轴式强制搅拌机进行搅拌，基准混凝土的拌合物性能与混凝土力学性能检测结果如下表二。

表二：基准混凝土试验结果
序号坍落度（mm）拌合物性能
强度（Mpa）
7d 28d
1 210 良好18.9 28.9
2 205 良好19.2 27.6
3 205 良好18.5 27.5
平均值18.9 28.0
1.2外加剂混凝土检测
高性能外加剂是比高效减水剂具有更高减水率、更好坍落度保持性能、较小干燥收缩，且具有一定引气性能的减水剂。

其检测过程是在基准混凝土配合比的基础上，调整用水量，新拌合物性能良好，并使坍落度到达210 10mm。

一般是根据外加剂出厂合格证的推荐用量掺入外加剂，稀释后加入搅拌机进行搅拌，然后测试各项项目。

不同的外加剂有不同的推荐掺量。

下面通过对QL-PC2缓凝高性能减水剂，LS-JS高性能减水剂（HPWR-R）和Point-400s聚羧酸系高性能减水剂（HPWR-R）三种外加剂做检测，根据混凝土拌合物性能与混凝土力学性能，主要是坍落度、保水性、减水率和抗压强度比，对高性能外加剂的最佳掺量作一些探讨。

表三：不同高性能外加剂不同掺量试验比较表
序号外加剂
种类
用水量
kg/m3
掺量
（%）
坍落度
（mm）
拌合物性能
减水率
（%）
强度抗压强度比
备注
7d 28d 7d 28d
1 QL-PC
2 192 2.0 150
和易性不好，泌水
严重
—————— 2.0%为
推荐掺
量192 1.7 205 良好29.4 29.6 39.2 157 140
199 1.5 195 良好26.8 27.5 37.9 145 135
2 LS-JS 190 2.2 175 和易性不好，离析——————
2.2%为
推荐掺
量190 1.9 210 良好30.1 31.2 42.3 165 151
196 1.5 195 良好27.9 30.1 38.8 159 139
3
Point-
400s
194 2.0 135
和易性不好，骨料
外露
—————— 2.0%为
推荐掺
量194 1.7 200 良好28.7 28.9 38.8 152 138
200 1.4 200 良好26.5 28.1 37.9 18 135
根据以上检测结果分析，加入出厂推荐掺量的加剂混凝土拌合物性能达不到要求，不作进一步试验。

通过调整的外加剂掺量再试验，混凝土拌合物性能基本良好，其减水率、抗压强度比均达到技术要求。

2、应用实例
通过对高性能外加剂的检测，下面以某工程立桩、支座、盖梁使用C40混凝土，坍落度要求为160~200mm，拟采用掺量为1.7%的减水率是29.4%的QL-PC2缓凝高性能减水剂进行配合比设计。

该配合比设计标准差6.0Mpa，设计配制强度为49.9MPa，进一步探究高性能外加剂最佳掺量的应用。

2.1原材料组成
砂：三水西江砂，细度模数2.44，含泥量1.3 %，堆积密度1490kg/m3；碎石：长顺石场碎石，5 - 25mm 连续级配，压碎值11.8 % ,含泥量0.5%；水泥：封开华润牌P.O42.5R水泥，3 d抗压强度33.1 MPa，28d 抗压强度为54.6MPa ；粉煤灰：珠海粤珠环保提供，细度13.0 %，需水量93%，烧失量3.3%，三氧化硫含量1.2%；高性能外加剂：QL-PC2缓凝高性能减水剂，减水率29.4 % ，7 d抗压强度比157 %，28d 抗压强度140% 。

2.2试验依据与方法
（1）C40混凝土的设计依据是《JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程》;
（2）混凝土的试配、工作性、力学性能等性能检测采用《GB/T 50080-2002普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和《GB/T 50081-2002 普通混凝土力学性能试验方法标准》中的相关章节规
定要求；
（3）以C40的基准配合比，掺入不同的高性能外加剂做试验，检测混凝土的拌合物性能与力学性能，有坍落度、立方体抗压强度，同时观察混凝土的粘聚性和易性等。

2.3试验结果与分析
通过设计计算和多次试验、调整，根据新拌合物性能和立方体抗压强度，不同掺量的高性能外加剂C40混凝土配合比汇总如下：
表四：不同外加剂掺量混凝土配合比设计(单位：kg/m3)
序号掺量
（%）
砂率
（%）
水泥
粉煤
灰
砂
石
5~25
水
外加
剂
坍落度
（mm）
拌合物性能
抗压强度
7d 28d
1 1.7 39 347 87 694 1085 178 7.38 170 离析，有泌水现象46.5 60.2
2 1.5 37 357 89 631 107
3 183 6.69 180 良好43.1 55.6
3 1.3 36 362 93 631 1122 186 5.92 160 良好40.7 49.3 不同掺量的高性能外加剂的C40配合比的设计，是保证水胶比为0.41的前提下，根据不同掺量下
外加剂混凝土新拌合物性能，如坍落度、和易性和保水性，适当调整砂率与用水量，使其达到设计要求，并进行7d、28d抗压试验。

通过表四可知：
1.外加剂掺量为1.7%时，新拌合物的坍落度达到了要求，但其和易性一般，粘聚性较差，有泌水现象，拌合物少许离析，骨料有些许外露。

因此，商品砼在运输过程之中和实际施工中不推荐使用。

但是，其28d抗压强度还是理想的；
2.外加剂掺量为1.5%时，坍落度是180mm，和易性、粘聚性和保水性都理想，7d和28d抗压强度均达到设计技术要求；
3.外加剂掺量为1.3%时，通过调整砂率和水泥浆量，新拌合物的性能基本良好，而7d和28d的抗压强度相对低；
4.从7天、28天立方体抗压强度中看出，强度基本达到了设计要求。

抗压强度较高的是掺量为1.7%的配合比，掺量为1.3%的抗压强度相对较低，可能原因是外加剂的掺量多少有关；而掺量为1.7%的混凝土抗压强度比掺量1.5%的较高，可能原因是外加剂掺量多少对混凝土的增长影响显著。

因此，选择适合的外加剂掺量是提高混凝土性能，达到经济适用的理想选择。

5.从混凝土配合比设计的思路上增减0.05个水胶比来说，高性能外加剂掺量为1.5%的配合比是设计基准配合比的最优选择。

3、小结
3.1高性能外加剂出厂合格证的推荐掺量，不应作为设计砼配合比的基准掺量，其原因是推荐掺量相对较高；
3.2配合比的设计的影响因素较多，包括原材料的性质与原材的组成，例如砂的细度模数与含泥量，粗骨料的级配状况等，还有外加剂与水泥的相容性问题等等；
3.3不同高性能外加剂的性能不相同，做配合比设计时候，需要先对外加剂性能进行检测，而对掺量的把握还需要在设计过程中随时调整，才能达到最优效果；
3.4掺外加剂设计配合比中的其他新拌合物项目如含气量、氯离子扩散系数及抗裂性等，有待更进一步的研究。

参考文献：
[1] GB 8076-2008混凝土外加剂[s]．
[2] JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程[s]．
[3] GB/T 50080-2002普通混凝土拌合物性能试验方法标准[s]．
[4] GB/T 50081-2002 普通混凝土力学性能试验方法标准[s]
[5] 最新混凝土实验室工作管理与配方优化设计及检测试验技术标准务实全书．中国建筑工业出版社．2013第1版。