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    混凝土外加劑與水泥適應性

    前言

    外加劑能提高新拌混凝土的工作性能、改善施工環境,提高硬化混凝土的力學性能和耐久性,同時可節約水泥、降低成本、加快施工速度。因此,混凝土外加劑廣泛用於各種混凝土工程中。但是我國各地區礦石資源不一樣,水泥生產工藝規模有效大差別,導致了水泥品種的多樣性。而且,同一種水泥質量差別也大。在高性能混凝土、高品混凝土、泵送混凝土的應用中往往會出現混凝土外加劑與水泥適應性較差的現象。這就類似“青黴素”不適應“某些”病人會現現“過敏”或其它“異常反應”一樣。這種現象尤其發生在低水膠比實際用水量少的高性能混凝土的拌合物中。在相同配比下,同摻量同品種的混凝土外加劑往往由於水泥品種不一樣,其應用效果有效大差別。同樣混凝土外加劑在一種水泥的應用中效果較好,而在另一種水泥的應用中出現較大差別,甚至出現相反效果,出現質量事故。如摻有“甘油”的混凝土外加劑或“糖鈣”或“木鈣”的混凝土外加劑,在某些水泥中應用效果較理想,而在某些水泥中可能會現相反的效果。又如:東北某工程使用泵送劑之前,未做混凝土外加劑與水泥的適應性試驗,盲目地將泵送劑用於大壩水泥的工程中,結果導致混凝土不凝的質量事故。一般,混凝土外加劑適應性較差表現如下:

    1)新拌混凝土的攪拌過程中出現異常凝結(速凝、假凝)
    2)新拌混凝土坍落度損失快。
    3)混凝土泌水、離析、分層現象嚴重。
    4)新拌混凝土坍落度提不上來,看似混凝土外加劑減水效果差。
    5)硬化混凝土強度明顯下降。
    6)混凝土收縮加大、抗滲、耐久性下降。
    7)大體積混凝土中緩凝效果不明顯、出現溫差裂縫。

    因此,要正確認識混凝土外加與水泥適應性這一現實問題,在應用某一品種混凝土外加劑之前,一定要做混凝土外加劑與水泥適應性試驗。按《混凝土外加劑應用技術規範》(GBJ119-88)正確地選擇和應用混凝土外加劑。

    1影響混凝土外加劑與水泥適應性的因素

    1.1混凝土外加劑摻量摻加工藝

    1.1.1混凝土外加劑最佳摻量

    對於某一水泥、某一配比的混凝土而言,任何混凝土外加劑都存在一最佳摻量,即在最佳摻量時,混凝土外加劑的性能會出現拐點。外加劑的最佳摻量是獲得最好的技術、經濟效果的重要因素,其最佳摻量是根據試驗、混凝土配比確定的,其關係如圖1、圖2,故在混凝土外加劑大摻量或低摻量(相對最佳摻量而言)往往會出現截然不同、意想不到的效果。如“坍落度”損失快慢、泌水大小、緩凝與促凝等。

     


    1.1.2混凝土外加劑摻加工藝(先摻法與後摻法)

    凡進行過混凝土外另劑研究的工作者及進行大量混凝土外另劑的應用試驗的人員都應讚同:後摻法的混凝土 的工作性能優於先摻法的混凝土,而且達到同樣效果,後摻法的摻量往往更小,這可能與混凝土外加劑與水泥顆粒的吸附與分散有關。其關係如圖3。

    1.2攪拌時間與攪拌速度

    混凝土攪拌時間會影響混凝土的含氣量及混凝土外加劑對混凝土的分散效果、凝結時間,從而影響混凝土的工作和硬化混凝土的力學性和耐久性。

    攪拌機剪切速度過快,會破壞水泥漿中的膠體結構和破壞水泥顆粒表麵形成雙電層膜,使混凝土凝結時間坍落度損失、泌水量都受到較大影響。

    1.3混凝土外加劑品種的影響

    1.3.1官能團、分子結構等

    混凝土外加劑中所含不同的官能團如-OH、-COOH、-CH2、-SO3等對水泥顆粒影響不同,外加劑的分子量、形狀不同都會影響到混凝土外加劑的性能。混凝土外加劑是陰離子表麵活性劑還是陽離子表現活性劑或是非離子表麵活性劑,水泥中的C3A、C4AF、C3S、f-CaO等吸附分散效果不相同,也直接影響水泥中SO4-2 -的溶解度。從而導致混凝土外加劑與水泥適應性的問題。

    1.3.2其它因素

    混凝土外加劑中堿含量高,則對混凝土早期強度有利,但新拌坍落度損失快。有些外加劑引氣量過大,而且氣泡不均勻、不封閉。氣泡大導致新拌混凝土坍落度損失快,而且使硬化混凝土抗滲、抗凍、耐久性等下降。

    1.4水泥

    1.4.1礦物成份

    影響不泥適應性的主要是C3A、C3S,在水泥中一般以石膏作為調凝劑。一般說來,C3A 含量低的水泥,其適應性良好,坍落度損失小。C3A含量高的水泥,需要較多的CaSO4.2H2O作調凝劑。若混凝土拌合物中,SO2-4 濃度不足,那麽新拌混凝土坍落度損失快。像MG 、TG對硬石膏作調凝劑的水泥,其適應性差,就是因為TG/MG降低了硬石膏的溶解度,從而使水泥因缺少SO2-4 而產生異常凝結。通常水泥適應性不好,水泥在生產過程 中采用立窯回轉窯幹法濕法生產,使水泥礦物組分晶相狀態細度石膏形態發生不同程度的變化,從而導致了混凝土外加劑與水泥適應性問題的產生。一般,水泥中吸附外加劑能力:C3A> C4AF> C3SⅡ> C2S 。其水化速率與其關係近似成正比。當新鮮水泥存放一段時間後,由於其中f-CaO減少,使混凝土拌合物需水量減少,坍落度損失減緩,從而改善了混凝土外加劑與水泥適應性;水泥中親水性摻合料保水性好。火山灰質水泥保水性差,易泌水。一般,水泥需水量大小和坍落度損失大小按規律:PⅠ.PⅡ> P.O > P.S > P.F> P.P 。泌水性正好與其相反。

    1.4.2細度

    水泥過細,水化速度快,需水量大,保水性好,但其坍落度損失快,而且水泥過細,混凝土收縮大,含氣量下降,降低了混凝土的抗滲抗凍耐久性。

    1.4.3石膏

    (1)石膏細度不夠,使石膏溶解度不夠,產生速凝。
    (2)石膏用量不夠,不能有效控製C3A的水化。
    (3)石膏形態

    一般在混凝土中CaSO4.2H2O調凝效果優於CaSO4.1/2 H2O。石膏與熟料的粉磨溫度通常較高,從而使二水石膏脫水或半水石膏再脫水成硬石膏,從而導致混凝土外加劑與水泥適應性較差。

    1.5摻和料

    通常摻粉煤礦灰或磨細礦渣有利於新拌混凝土的流動性,而且使其坍落度損失減緩。但是需水量比的關係為Ⅰ級>Ⅱ級>Ⅲ級。故Ⅰ級灰坍落度損失小但保水性差,易泌水。通常摻膨劑的混凝土其坍落度損失快,水泥與混凝土外加劑適應性較差。用塑料桶裝上新鮮混凝土拌合物,敞口,室溫存30.5℃,濕度61%。其中用水量為扣砂含水,砂為濕砂重量,粉煤灰為Ⅱ級,膨脹劑為山東建材院的JEA.

    1.6溫度、濕度

    由於溫度高,水泥水化速度加快,而且混凝土表麵水分蒸發加快,混凝土內遊離水通過毛細管源源不斷地補充到混凝土表麵。這樣,一方麵水泥水化加憐惜,一方麵混凝土遊離水大量被蒸發而沽少,從而使新拌混凝土坍落度損失加快。而且某些混凝土外加劑的緩凝效果在30℃以上作用大大降低。如有機酸在高溫下對C3S緩凝效果大降低。醇酮酯在高溫下,對C3S的緩凝效果較好。因此,在高溫下,大多需要提高混凝土外加劑的摻量和防止水分蒸發。(如圖4圖5)

    施工中配比雖然看似是設計問題,但它對混凝土外加劑與水泥適應性的影響很大。據有關資料和試驗表明,砂率過高會使混凝土拌合物流動性降低,保塑性降低,坍落度損失加快。在混凝土配比中,石子的形狀吸水量級配也嚴重影響混凝土的施工性保水必粘聚性流動性保塑性可密實成型性。在實驗中W/C降低右以提高混凝土的強度,而在低W/C下,有一最佳Mwo,在最佳Mwo條件下,混凝土外加劑對水泥混凝土的各項性能能充分發揮出來使混凝土拌合物的保水性能保塑性等工作性狀態改善,更重要的是保證了SO2-4水泥在水化時,石膏有足夠的溶解用水,從而保證了的濃度,使與水泥適應性得到了改善。如圖6。

    2解決混凝土外加劑的摻加工藝

    2.1改變混凝土外加劑的摻加工藝

    采用後摻或滯水法或少量多次摻加的工藝。這種方法的效果較好。這就需要改變混凝土輸送車的某些裝置。若在攪拌運輸車上安裝配套的後摻或多次參加混凝土外加劑的儀器裝置,那麽混凝土外加劑與水泥適應性差便可大大改善,而且這種運輸車的技術優勢便能較好地發揮出來,肯定會受到市場的青睞。

    2.2適當增加或減少混凝土外加劑的摻量

    當混凝土摻合物坍落度損失太快時,適當增加混凝土外加劑摻量。當混凝土嚴重泌水,適量減少混凝土外加劑摻量,當然最好根本方法是降低Mwo

    2.3適當調整混凝土外加劑的配方,使混凝土外加劑對石膏的溶解度影響小,並能提高石膏的溶解度,有效地控製SO2-4 的濃度。能產生效果的物質有HCl、H2SO4、HNO3及其鹽類矽氟酸鈉、NaF、NaCl。特別是對硬石膏作調凝劑的水泥,更應注意減少或不用木鈣、糖鈣這類使石膏溶解度隱低的物質。在混凝土外加劑使用反應性高分子物質,並適應複配相應的保水、緩凝、保塑組分。

    2.4調整混凝土配比根據不同工程及設計要求調整好施工配比。混凝土外加劑隻能使較合理配比的混凝土性能得到改善,卻不能使配比不合理質量差的混凝土性能得到改善。在嚴重泌水的混凝土中適量摻加部份摻合料或適當提高砂率或適當降低Mwo。在混凝土坍落度損失率較高的混凝土中,適當增加Mwo或適當增加混凝土外加劑摻量,使其初始坍落度SL0≥200mm,這樣有助於提高石膏的溶解度,防止水分蒸發過快,混凝土拌合物中遊離水嚴重不足的現象產生。

    2.5調整摻合料。盡量降低f-CaO、MgO、CaSO4的含量,有效控製C3A、SO2_4、OH-的平衡。使混凝土中C3A<8%

    2.6采取綜合措施。通過調整混凝土外加劑配方,調整混凝土配比。采取不同的摻加工藝,或用部分摻合料代替部分水泥等措施。調整水泥與混凝土外加劑的適應性。

    3 3工程應用

    3.1濟南財稅大廈

    九七年濟南財稅大廈工程使用YNB-6泵送劑的商品混凝土,SL0=190、SL1=1.0h=80mm。經過實驗研究及水泥分析。發現水泥中C3A達11%。F-CaO達1.89%。水泥中石膏溶解度不足引起坍落度損失較快。因此,AG亚游集团及時調整了混凝土外夾劑配方,使SL0=200mm、SL1=1.0h=195mm。混凝土和易性較好、硬化混凝土表麵光滑,強度、抗滲達到設計要求。

    3.2電信大廈

    濟南電信大廈在使用C30商品混凝土中,發現泌水量較嚴重。通過實驗,及時調整了Mwo,解決了混凝土嚴重泌水這一問題(實驗結果如表2),通過實驗調整配比中Mwo,使Mwo下調4kg。這樣較好地解決了混凝土拌和物泌水量問題。

    3.3天建大廈

    天建大廈應用YHB-6配製c40商品混凝土時,發現商品混凝土坍落度損失快。AG亚游集团通過調整混凝土外加劑的摻量及Mwo,即適當地增加YHB-6摻量或增加Mwo,較好地解決了混凝土坍落度損失快這問題。其實驗結果如表3。

    4結束語

     

    混凝土外加劑與水泥適應性是一個複雜的研究課題。隨著國內外研究水平提高和廣大混凝土技術施工人員認識的提高,相信能正確認識使用混凝土外加劑的人員會愈來愈多,解決混凝土外加劑與水泥適應性的方法也更多。 


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