謝曉潔 譚忠奇 邱志輝 肖新華 李克亮

（1、華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州450011 2、中原環(huán)保鼎盛鄭州固廢科技有限公司，河南 鄭州450000）

1 概述

堿激發(fā)膠凝材料是指具有潛在活性的原料（礦渣、粉煤灰、高嶺石等）在堿性激發(fā)劑作用下生成具有水硬活性的一類(lèi)膠凝材料，其制備過(guò)程耗能低、排放低，且具有與硅酸鹽水泥相似的性能[1]。堿激發(fā)膠凝材料的研究始于二十世紀(jì)四十年代，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程[2]。在堿激發(fā)膠凝材料過(guò)去數(shù)十年的研究過(guò)程中，取得了很多的研究成果，許多研究者對(duì)堿激發(fā)膠凝材料的研究進(jìn)展也進(jìn)行了較系統(tǒng)的闡述，但是對(duì)減水劑與堿激發(fā)膠凝材料的適應(yīng)性所做研究并不多。減水劑和水泥的適應(yīng)性成為長(zhǎng)期以來(lái)困擾施工人員的技術(shù)難題[3-6]，且用于普通硅酸鹽水泥的減水劑并不完全適用于堿激發(fā)膠凝材料。因此，需要通過(guò)減水劑與礦渣- 粉煤灰基堿激發(fā)膠凝材料的適應(yīng)性試驗(yàn)，分析得出哪種減水劑對(duì)堿激發(fā)膠凝材料凈漿的減水效果較好。

2 試驗(yàn)原材料

2.1 ?；郀t礦渣

試驗(yàn)采用靈壽縣騰巖礦產(chǎn)品加工廠(chǎng)生產(chǎn)的S95 級(jí)粒化高爐礦渣，對(duì)其密度、比表面積、活性指數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，其性能符合《用于水泥、砂漿和混凝土中的?；郀t礦渣粉》（GB/T 18046-2017）。?；郀t礦渣粉的技術(shù)要求及檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1 所示。

表1 ?；郀t礦渣粉的性能指標(biāo)

2.2 粉煤灰

試驗(yàn)采用Ⅱ級(jí)粉煤灰，對(duì)其密度、活性指數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，其性能符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596-2017）。Ⅱ級(jí)粉煤灰的技術(shù)要求及檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2 所示。

2.3 激發(fā)劑

試驗(yàn)激發(fā)劑分為兩種體系，一種是氫氧化鈉+碳酸鹽體系，另一種是P·O52.5 水泥+氯鹽體系。激發(fā)劑的主要作用是激發(fā)礦渣、粉煤灰的活性，使其進(jìn)行水化反應(yīng)生成聚合物。激發(fā)劑的種類(lèi)及相關(guān)信息見(jiàn)表3 所示。

表2 粉煤灰的性能指標(biāo)

表3 激發(fā)劑

2.4 減水劑

試驗(yàn)采用的減水劑一共有五種，經(jīng)過(guò)凈漿試驗(yàn)分析哪種減水劑對(duì)不同激發(fā)劑體系制備的堿激發(fā)膠凝材料的減水效果最佳，減水劑種類(lèi)及相關(guān)指標(biāo)見(jiàn)表4 所示。

表4 減水劑

3 凈漿試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)方法

對(duì)于減水劑與礦渣- 粉煤灰基堿激發(fā)膠凝材料相容性沒(méi)有相應(yīng)的規(guī)范，試驗(yàn)借用《水泥與減水劑相容性試驗(yàn)方法》（JC/T 1083-2008），采用凈漿流動(dòng)度法（代用法）測(cè)定減水劑在不同摻量下堿激發(fā)膠凝材料凈漿的初始流動(dòng)度。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)采用萘系減水劑、聚羧酸系高性能減水劑、木質(zhì)素磺酸鈣、三聚氰胺型減水劑和HSB 脂肪族高效減水劑，試驗(yàn)分析同一減水劑在不同摻量下對(duì)不同體系激發(fā)劑的堿激發(fā)膠凝材料凈漿流動(dòng)度的影響。

萘系減水劑對(duì)不同體系激發(fā)劑的堿激發(fā)膠凝材料凈漿初始流動(dòng)度的影響，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5 所示。

表5 用萘系減水劑時(shí)堿激發(fā)膠凝材料凈漿初始流動(dòng)度 單位：mm

分析得出萘系減水劑摻量范圍在0.2%～1.6% 時(shí)，減水劑對(duì)提高不同體系激發(fā)劑的堿激發(fā)膠凝材料凈漿的初始流動(dòng)度是不一致的。

對(duì)提高激發(fā)劑體系為氫氧化鈉+碳酸鹽的堿激發(fā)膠凝材料凈漿的初始流動(dòng)度較高，最佳摻量為?；郀t礦渣與粉煤灰用量的1.0%；對(duì)激發(fā)劑體系為P·O52.5 水泥+氯鹽的堿激發(fā)膠凝材料凈漿的初始流動(dòng)度影響較小。

聚羧酸系高性能減水劑對(duì)不同體系激發(fā)劑的堿激發(fā)膠凝材料凈漿初始流動(dòng)度的影響，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6 所示。

表6 用聚羧酸系高性能減水劑時(shí)堿激發(fā)膠凝材料凈漿初始流動(dòng)度 單位：mm

分析得出聚羧酸高性能減水劑的摻量范圍為0.1%～0.8%時(shí)，聚羧酸高性能減水劑對(duì)激發(fā)劑體系為氫氧化鈉+碳酸鹽的堿激發(fā)膠凝材料凈漿的初始流動(dòng)度無(wú)影響；對(duì)激發(fā)劑體系為P·O52.5 水泥+氯鹽的堿激發(fā)膠凝材料凈漿的初始流動(dòng)度影響較大，在摻量的范圍為0.5%～0.8%時(shí)，堿激發(fā)膠凝材料凈漿流動(dòng)度變化極小，可知最佳摻量為?；郀t礦渣與粉煤灰用量的0.5%。

木質(zhì)素磺酸鈣對(duì)不同體系激發(fā)劑的堿激發(fā)膠凝材料凈漿初始流動(dòng)度的影響，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表7 所示。

分析得出木質(zhì)素磺酸鈣的摻量范圍為0.1%～0.8%時(shí)，木質(zhì)素磺酸鈣對(duì)激發(fā)劑兩種體系的堿激發(fā)膠凝材料的流動(dòng)度均無(wú)影響。

表7 用木質(zhì)素磺酸鈣減水劑時(shí)堿激發(fā)膠凝材料凈漿初始流動(dòng)度 單位：mm

三聚氰胺型減水劑對(duì)不同體系激發(fā)劑的堿激發(fā)膠凝材料凈漿初始流動(dòng)度的影響，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表8 所示。

表8 用三聚氰胺型減水劑時(shí)堿激發(fā)膠凝材料凈漿初始流動(dòng)度 單位：mm

分析得出三聚氰胺型減水劑的摻量范圍為0.4%～1.8%時(shí)，三聚氰胺型減水劑對(duì)激發(fā)劑體系為氫氧化鈉+碳酸鹽的堿激發(fā)膠凝材料的流動(dòng)度影響不大；對(duì)激發(fā)劑體系為P·O52.5 水泥+氯鹽的堿激發(fā)膠凝材料的流動(dòng)度影響較大，在摻量的范圍為1.4%～1.8%時(shí)，堿激發(fā)膠凝材料凈漿流動(dòng)度變化極小，可知最佳摻量為?；郀t礦渣與粉煤灰用量的1.4%。

HSB 脂肪族高效減水劑對(duì)不同體系激發(fā)劑的堿激發(fā)膠凝材料凈漿初始流動(dòng)度的影響，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表9 所示。

表9 用HSB 脂肪族高效減水劑時(shí)堿激發(fā)膠凝材料凈漿初始流動(dòng)度 單位：mm

分析得出HSB 脂肪族高效減水劑的摻量范圍為0.2%～1.0%時(shí)，HSB 脂肪族高效減水劑對(duì)激發(fā)劑體系為氫氧化鈉+碳酸鹽的堿激發(fā)膠凝材料的流動(dòng)度影響不大；對(duì)激發(fā)劑體系為P·O52.5 水泥+氯鹽的堿激發(fā)膠凝材料的流動(dòng)度無(wú)影響，可以說(shuō)減水劑對(duì)該體系的堿激發(fā)膠凝材料無(wú)減水效果。

綜合分析表5、6、7、8、9，可知對(duì)兩種激發(fā)劑體系制備的堿激發(fā)膠凝材料均有一種減水劑對(duì)其減水效果較好。以粒化高爐礦渣、粉煤灰為原材料，激發(fā)劑為氫氧化鈉+碳酸鹽體系，萘系減水劑對(duì)其流動(dòng)度提高最大，最佳摻量為?；郀t礦渣與粉煤灰用量的1.0%；對(duì)于P·O52.5 水泥+氯鹽體系，聚羧酸高性能減水劑對(duì)其流動(dòng)度提高最大，最佳摻量為?；郀t礦（轉(zhuǎn)下頁(yè)）渣與粉煤灰用量的0.5%；三聚氰胺型減水劑對(duì)P·O52.5 水泥+氯鹽體系的堿激發(fā)膠凝材料凈漿的減水效果次之，最佳摻量為?；郀t礦渣與粉煤灰用量的1.4%。

4 試驗(yàn)結(jié)論

不同減水劑的種類(lèi)及摻量對(duì)以?；郀t礦渣、粉煤灰為原材料、兩種不同激發(fā)劑體系制備的堿激發(fā)膠凝材料凈漿的初始流動(dòng)度的影響不同。該實(shí)驗(yàn)針對(duì)一種激發(fā)劑體系制備的堿激發(fā)膠凝材料選擇一種對(duì)其凈漿的減水效果較明顯的減水劑，結(jié)論如下：

（1）氫氧化鈉+碳酸鹽體系，萘系減水劑對(duì)其流動(dòng)度提高最大，最佳摻量為?；郀t礦渣與粉煤灰用量的1.0%；

（2）P·O52.5 水泥+氯鹽體系，聚羧酸高性能減水劑對(duì)其流動(dòng)度提高最大，最佳摻量為粒化高爐礦渣與粉煤灰用量的0.5%。