影響混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性的主要因素

2008-07-21 00:00

要:通過(guò)外加劑與水泥的適應(yīng)效果的論述,指出了影響混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性的主要因素,并提出了改善外加劑與水泥適應(yīng)性的一些措施。

關(guān)鍵詞:外加劑 水泥 適應(yīng)性

中圖分類(lèi)號(hào):TU528.042 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1003-1324(2006)02-0054-03

  在相同配合比下,同摻量同品種外加劑,往往由于所用水泥品種不一樣,其應(yīng)用效果差異極大。同樣外加劑在一種水泥中應(yīng)用效果好,而在另一種水泥中應(yīng)用效果不佳,或根本沒(méi)有效果,甚至?xí)霈F(xiàn)工程事故,這就是外加劑與水泥的適應(yīng)性。

1 外加劑與水泥的適應(yīng)效果

  在預(yù)拌混凝土中,要求配制的混凝土能夠滿足設(shè)計(jì)的齡期強(qiáng)度、有一定的工作性、較好的耐久性和其它特殊的功能要求。外加劑與水泥的適應(yīng)效果見(jiàn)表1。

2 影響外加劑與水泥適應(yīng)性的主要因素

2.1 水泥礦物組成的影響

  影響水泥適應(yīng)性的主要是水泥礦物中的鋁酸三鈣(C3A)及硅酸三鈣(C3S)的含量,試驗(yàn)分析水泥中C3A 含量低而C3S 含量高對(duì)外加劑適應(yīng)好,而C3A 含量越高,適應(yīng)效果越差。

2.2 調(diào)凝劑的影響

2.2.1調(diào)凝劑(石膏)的形態(tài)

  水泥常用調(diào)凝劑為石膏(硫酸鈣),石膏又分為二水石膏(CaSO4·2H2O)(又稱生石膏),半水石膏(CaSO4·1/2H2O)(又稱熟石膏或燒石膏),硬石膏(CaSO4)(又稱無(wú)水石膏或天然石膏)。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),三種石膏都可作水泥調(diào)凝劑使用,而其中硬石膏溶解性能較差,一些外加劑如糖鈣、木鈣等與硬石膏同用,不但不能促進(jìn)石膏溶解,反而會(huì)降低硬石膏的溶解度,使水泥因缺少調(diào)凝成份而產(chǎn)生速凝等異常凝結(jié)。

2.2.2石膏的細(xì)度

  如石膏研磨細(xì)度不夠,會(huì)影響石膏的溶解性,即使運(yùn)用二水石膏也會(huì)產(chǎn)生速凝等現(xiàn)象。

2.2.3石膏的用量

  在C3A 含量偏高的水泥中,調(diào)凝劑仍按常規(guī)用量(3%~5%),無(wú)論選用何種石膏,混凝土凝結(jié)時(shí)間都會(huì)提前,這主要是水泥中C3A 水化快,C3A 含量增加,少量石膏不能滿足它生成膠狀鈣礬石,從而影響了石膏的調(diào)凝效果。

2.2.4 石膏研磨溫度

  水泥廠為了縮短熟料冷卻時(shí)間,經(jīng)常將溫度還較高的熟料與石膏同磨,二水石膏在150℃高溫下會(huì)脫水成為半水石膏,溫度再高至160℃以上,半水石膏還會(huì)成為溶解性較差的硬石膏影響水泥的適應(yīng)效果。

2.3 堿含量的影響

  (1)水泥中的堿主要來(lái)源于所用原材料,特別是石灰和粘土,當(dāng)然這些堿相當(dāng)一部分可以在水泥生產(chǎn)中揮發(fā),但許多水泥廠為了節(jié)約能源,將揮發(fā)廢氣進(jìn)行回收利用,這就使揮發(fā)的堿又沉淀下來(lái),無(wú)形中使水泥含堿量增高。

  (2)減水劑用于高堿水泥,減水率會(huì)急劇下降。試驗(yàn)表明,減水劑用于高堿水泥,混凝土增強(qiáng)效果下降,體積穩(wěn)定性不好。

  (3)緩凝劑的作用機(jī)理是能夠吸附在水泥顆粒的表面,形成一層吸附膜,在一定時(shí)間內(nèi)有效地阻止水泥水化,而大量的堿會(huì)破壞吸附膜,使水泥繼續(xù)水化,失去了緩凝作用,如將緩凝劑用于有一定保塑要求的混凝土,則會(huì)加速坍落度損失,達(dá)不到保塑保坍效果。

2.4 水泥細(xì)度的影響

  許多混凝土工程為了縮短工期,要求所用水泥有一定早強(qiáng)效果,而提高水泥細(xì)度是最有效的方法,水泥過(guò)細(xì)水化速度快,水化熱高同時(shí)水泥比表面積的增加,更加降低了液相中殘留外加劑溶度,增加了液體粘度,不能適應(yīng)泵送,預(yù)拌混凝土要求。另外,過(guò)細(xì)水泥還會(huì)降低混凝土中的含氣量,降低混凝土的抗?jié)B、抗凍性能。

2.5 摻合料的影響

  根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),允許在水泥中摻入一定量的摻合料,常用摻合料有:粉煤灰、火山灰、煤矸石等,由于摻合料的性能不同,也會(huì)影響外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性。表2 為摻煤矸石普通水泥與未用摻合料水泥應(yīng)用外加劑后的不同測(cè)試結(jié)果。

  從表2 可以看出,雖然應(yīng)用同一種高效緩凝減水劑,摻量也相同,摻煤矸石水泥混凝土的減水率只有標(biāo)準(zhǔn)水泥的一半,即使外加劑摻量增加0.5%,

摻煤矸石水泥的減水率也沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)水泥高,煤矸石影響水泥效果的主要原因是煤矸石的比表面積大,吸附能力較強(qiáng),外加劑摻入后,大部分被它吸附,而占較大比例的水泥粒子得不到外加劑的吸附分散,從而影響了減水效果。

2.6 混凝土配合比的影響

 ?。?)施工配合比雖然是設(shè)計(jì)問(wèn)題,但它也會(huì)影響外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性,如泵送混凝土適當(dāng)提高砂率可提高混凝土可泵送性,但砂率過(guò)高也會(huì)影響混凝土的保塑性能,增加混凝土坍落度的經(jīng)時(shí)損失率。

 ?。?)實(shí)踐證明,降低水灰比可以提高混凝土強(qiáng)度,而在較低水灰比條件下配制摻外加劑混凝土應(yīng)有一最低用水量,這不但是保證混凝土有一定工作性,更重要的是保證水泥在水化時(shí),石膏有足夠的溶解用水,石膏在缺水時(shí)會(huì)大大影響溶解度,影響外加劑對(duì)水泥適應(yīng)性。

2.7 外加劑品種的影響

 ?。?)外加劑中含鈉鹽過(guò)高對(duì)混凝土早期強(qiáng)度是有利的,但用于預(yù)拌混凝土中則會(huì)加快坍落度損失。

 ?。?)有些引氣劑引氣量過(guò)大,且氣泡性能不好會(huì)影響混凝土體積穩(wěn)定性。

 ?。?)有一些膨脹劑與減水劑同摻,特別是和鋁酸三鈣含量高的水泥一起使用,會(huì)降低減水率增加坍落度損失,甚至?xí)斐伤倌?/P>

2.8 攪拌時(shí)間和攪拌速度的影響

 ?。?)混凝土的攪拌時(shí)間會(huì)影響混凝土中的含氣量以及混凝土外加劑分散的勻質(zhì)性,從而影響新拌混凝土的工作性。

 ?。?)如果攪拌速度過(guò)快,水泥顆粒表面形成的雙電層膜受到剪切應(yīng)力的破壞,影響對(duì)水泥的適應(yīng)性。

3 改善外加劑對(duì)水泥適應(yīng)性的措施

 ?。?)改變外加劑的摻入時(shí)間,即采用后摻法或滯水法,這種方法效果比較明顯。

 ?。?)適當(dāng)增加外加劑的摻量,增加混凝土中外加劑殘留率也有比較明顯的效果。

 ?。?)摻入部分活性摻合料。試驗(yàn)證明具有一定活性的水硬性材料或自硬性材料,在滿足一定的技術(shù)要求條件下與外加劑同摻,不但節(jié)約水泥,改善混凝土工作性,提高混凝土強(qiáng)度,還能改善外加劑對(duì)水泥的適應(yīng)性。

 ?。?)正確設(shè)計(jì)調(diào)整混凝土配合比,在不影響工作性的前提下,保證石膏有一定的溶解度。

 ?。?)有效控制液相中Ca2+、OH、SO2-4 離子的平衡。

 ?。?)采用多種復(fù)合外加劑。

  多品種外加劑的復(fù)合使用,不只是外加劑性能上的取長(zhǎng)補(bǔ)短,更重要的是不同分子結(jié)構(gòu)的外加劑同摻,由于分子間的相互作用,應(yīng)用技術(shù)效果有較為明顯的提高。

  將普通減水劑與高效減水劑同摻,在總摻量不變的情況下,減水率增加了15%~20%。在減少15%總用量情況下,減水增強(qiáng)性能不變,不但降低了成本,混凝土有些性能比單一摻用還有所提高,對(duì)水泥適應(yīng)性也有所改善。

4 結(jié)論

  混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題,其影響因素也較多。外加劑與水泥適應(yīng)性的問(wèn)題必須引起生產(chǎn)單位和工程應(yīng)用部門(mén)的高度重視。由于質(zhì)量檢驗(yàn)部門(mén)對(duì)外加劑和水泥性能的檢測(cè)都是依據(jù)有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的,往往完全符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的水泥和外加劑,當(dāng)在共同作為混凝土的原材料配制預(yù)拌混凝土?xí)r就出現(xiàn)了不相適應(yīng)的現(xiàn)象,就有可能導(dǎo)致原材料供應(yīng)方和生產(chǎn)單位相互推卸責(zé)任。隨著國(guó)家工程建設(shè)的大量推進(jìn)和外加劑應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大,外加劑與水泥適應(yīng)性問(wèn)題將會(huì)更復(fù)雜。為更好地服務(wù)于實(shí)際工程,深入開(kāi)展混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性問(wèn)題的研究,并針對(duì)具體問(wèn)題尋求必要而有效的技術(shù)措施是當(dāng)務(wù)之急。

 
原作者: 戴志宇 陳萍  

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