水泥与减水剂相容性问题雏议(精)
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积的600～700倍。关于水泥熟料的比表面能,我们尚未查找到。但其它一些无机非金属材料的比表面能数据可为我们提供一些参考。根据文献[1], CaCO 3和M g (OH
2
为230尔格/cm和1200尔格/cm。Branauer用溶解热法测得
CaO
、Ca (OH 2和水化硅酸钙在23℃
2
张力。水泥的勃氏比表面积一般为
013m /g。若以水泥颗粒平均粒径为30μm计,其比表面积为01317m /g。而水泥水化产物的比表面积达200m /g ,几乎是原来的水泥比表面
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预拌砼经常遇到的。关于水泥与减水剂相容性的定义,有人认为,减水剂掺量不大就达到饱和点,且1h后的流动度损失小,则水泥与减水剂的相容性好。所谓饱和点是指减水剂掺量增加到某一值后再增加用量,流动度不再增加,相反会出现水泥与骨料的离析,这一减水剂用量称为饱和点。用简单的一句话概括,即减水剂用量少而砼流动度大,且经时(1～2h损失小,则水泥与减水剂的相容性好;反之则相容性不好。实践中发现,有些水泥掺入减水剂后砼坍落度增加不大,需较大的掺量才能使坍落度有明显增大;有些则是坍落度经时损失大,甚至坍落度很快变为零。这些都明说,存在着水泥与减水剂相容性问题。本文拟从水泥化学和表面物理化学的角度讨论预拌砼中水泥与减水剂的相容性问题,并在此基础上提出选择与减水剂相容性好的水泥的途径。
Blank和R ossin g ton测得木质磺酸
[2]
前,掺减水剂的水泥液相p H值比纯水泥的高,说明在3h之前掺减水剂者水化速度快。
当所掺减水剂太少时,减水剂无法覆盖所有水化产物表面,因而有一部分水化产物将会相互搭接形成网状结构而失去部分流动性。若新生成的水化产物大部分或全部未被减水剂吸附,则水化产物将相互搭接而产生凝结,水泥浆将完会失去流动性。反之,若水中有大量减水剂,则新生成的水化产物会被减水剂吸附而阻止凝结,从而使水泥浆仍然保持一定的流动性。
2001年第2期
4月
混凝土与水泥制品
CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCT S 2001N o2A p ril
水泥与减水剂相容性问题雏议
王宏伟
(广东省羊城建材供应公司
王善拔
510160 (
摘要:不是吸附在未水化水泥颗粒表面。凡是加速水泥初期水化的因素,特别是使水泥凝结加速的因素,如C 3A 3合材等均会使水泥与减水剂的相容性变差。,关键词:预拌混凝土0前言
C 3S基本上不吸附减水剂分子, [2]
水泥熟料各单矿的影响就水泥熟料单矿而言, C 3A和
水化的C 3S可吸附7化产物表面而不是吸附在未水化水泥颗粒表面的。同样,掺减水剂后水泥的水化速率也可证明这一点。表
1为掺与未掺减水剂的水泥化学结
C 4AF特别是C 3A与减水剂的相容性
最差,而C 2S和C 3S特别是C 2S及其玻璃体与减水剂的相容性最好。
由于水泥水化产物的比表面积是水泥的600～700倍,而水泥熟料表面能仅是水泥水化产物的几倍,肯定是水泥水化产物的吸附量大。另外,水泥粉磨过程中虽然产生新生态的表面,但经过贮存到实际应用,即使
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面。一是吸附分散作用。水泥加水后,通常会形成一些凝絮状结构,其中包裹着不少拌和用水。掺入减水剂后,它的憎水基团被吸附于水泥
混凝土与混凝土施工
2001年第2期混凝土与水泥制品
前掺减水剂的水泥的化学结合水量大于未掺减水剂者。这说明3h之前掺减水剂的水泥水化速度比未掺者快。如果减水剂是吸附在未水化颗粒表面,那么未掺减水剂的水化应比掺减水剂的快,因为吸附了减水剂的水泥减少了与水的接触机会。但事实则相反。由于减水剂吸附在水化产物表面,物相互搭接, ,因此,外, p H。图1为p H值的变化。从图可见,在3h之
总第118期
剂被吸附时,水化产物将相互交联搭接,产生凝结,引起坍落度损失,最终使坍落度为零。据此可以认为,凡是水化快和水化产物比表面积大的熟料矿物,其吸附的减水剂就多,它与减水剂的相容性就差;水化速度慢、水化产物的比表面积小的矿物, ;凡是加均不利于水泥与减水剂相容性的改善。
311
以水泥厂中贮存3天考虑,粉磨中所产生的新生态表面也可能由于吸附大气中的空气和水蒸汽而使表面能降低,从而降低水泥颗粒表面吸附减水剂的能力。相反,水泥的水化产物是在含有减水剂的水溶液中形成的,水泥水化产物的新生表面就有可能直接吸附减水剂分子。据此可以认为,减水剂分子主要是吸附在水泥水化产物上而不是吸附在未水化水泥颗粒表面上。Blank等的实验证明,在非水介质中, C 3A和
颗粒表面,组成定向排列的吸附层,使之形成稳定的溶剂化水膜,阻止了水泥颗粒间的直接接触,使凝絮中包裹的拌和水释放出来,因此可以减少其拌和用水。二是减水剂在水泥表面的吸附,使水泥颗粒表面带上相同符号的电荷,在电性斥力的作用下,水泥颗粒就不致聚集,从而增加流动度。简而言之,减水剂的作用主要是它被吸附在水泥粒子表面,形成一溶剂化单分子薄膜,在一段时间内起着阻碍水泥粒子间的凝聚作用,从而起到提高流动性的作用。
时的表面能分别为1310尔格/cm、
1180尔格/cm和386尔格/cm。W ittm ann通过测定水泥石吸附气
[1]
2
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减水剂吸附的化学本质既然吸附是减水作用的前提,
那么减水剂为什么能被吸附?减水剂究竟是被吸附在水泥颗粒表面,还是被吸附在水泥水化产物的表面?为了弄清这些问题,先从表面物理化学角度讨论。一般说来,固体表面对液体或气体的吸附主要与吸附剂(如水泥或水泥水化产物表面积的大小和表面的性质(表面能或表面张力以及吸附质(如减水剂的性质有关。对于指定的减水剂来说,其吸附量仅与吸附剂(水泥或水化产物的比表面积和表面性质有关。而这里的表面性质主要是指表面的不饱和力场,即表面能或表面
体分子后引起的强度下降和膨胀变形,推导出完全水化的水泥石的表面能为400尔格/cm。从这些数据可以看出, CaCO 3的表面能较小,而
CaO和Ca (OH
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的表面能约为水化
硅酸钙的3倍。虽然我们尚不知道水泥熟料的比表面能多大,但若以
CaO代替熟料作一大致的考虑,则
减水剂的作用机理
减水剂的作用主要有如下两方
积的600～700倍。关于水泥熟料的比表面能,我们尚未查找到。但其它一些无机非金属材料的比表面能数据可为我们提供一些参考。根据文献[1], CaCO 3和M g (OH
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为230尔格/cm和1200尔格/cm。Branauer用溶解热法测得
CaO
、Ca (OH 2和水化硅酸钙在23℃
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张力。水泥的勃氏比表面积一般为
013m /g。若以水泥颗粒平均粒径为30μm计,其比表面积为01317m /g。而水泥水化产物的比表面积达200m /g ,几乎是原来的水泥比表面
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预拌砼经常遇到的。关于水泥与减水剂相容性的定义,有人认为,减水剂掺量不大就达到饱和点,且1h后的流动度损失小,则水泥与减水剂的相容性好。所谓饱和点是指减水剂掺量增加到某一值后再增加用量,流动度不再增加,相反会出现水泥与骨料的离析,这一减水剂用量称为饱和点。用简单的一句话概括,即减水剂用量少而砼流动度大,且经时(1～2h损失小,则水泥与减水剂的相容性好;反之则相容性不好。实践中发现,有些水泥掺入减水剂后砼坍落度增加不大,需较大的掺量才能使坍落度有明显增大;有些则是坍落度经时损失大,甚至坍落度很快变为零。这些都明说,存在着水泥与减水剂相容性问题。本文拟从水泥化学和表面物理化学的角度讨论预拌砼中水泥与减水剂的相容性问题,并在此基础上提出选择与减水剂相容性好的水泥的途径。
Blank和R ossin g ton测得木质磺酸
[2]
前,掺减水剂的水泥液相p H值比纯水泥的高,说明在3h之前掺减水剂者水化速度快。
当所掺减水剂太少时,减水剂无法覆盖所有水化产物表面,因而有一部分水化产物将会相互搭接形成网状结构而失去部分流动性。若新生成的水化产物大部分或全部未被减水剂吸附,则水化产物将相互搭接而产生凝结,水泥浆将完会失去流动性。反之,若水中有大量减水剂,则新生成的水化产物会被减水剂吸附而阻止凝结,从而使水泥浆仍然保持一定的流动性。
2001年第2期
4月
混凝土与水泥制品
CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCT S 2001N o2A p ril
水泥与减水剂相容性问题雏议
王宏伟
(广东省羊城建材供应公司
王善拔
510160 (
摘要:不是吸附在未水化水泥颗粒表面。凡是加速水泥初期水化的因素,特别是使水泥凝结加速的因素,如C 3A 3合材等均会使水泥与减水剂的相容性变差。,关键词:预拌混凝土0前言
C 3S基本上不吸附减水剂分子, [2]
水泥熟料各单矿的影响就水泥熟料单矿而言, C 3A和
水化的C 3S可吸附7化产物表面而不是吸附在未水化水泥颗粒表面的。同样,掺减水剂后水泥的水化速率也可证明这一点。表
1为掺与未掺减水剂的水泥化学结
C 4AF特别是C 3A与减水剂的相容性
最差,而C 2S和C 3S特别是C 2S及其玻璃体与减水剂的相容性最好。
由于水泥水化产物的比表面积是水泥的600～700倍,而水泥熟料表面能仅是水泥水化产物的几倍,肯定是水泥水化产物的吸附量大。另外,水泥粉磨过程中虽然产生新生态的表面,但经过贮存到实际应用,即使
9
面。一是吸附分散作用。水泥加水后,通常会形成一些凝絮状结构,其中包裹着不少拌和用水。掺入减水剂后,它的憎水基团被吸附于水泥
混凝土与混凝土施工
2001年第2期混凝土与水泥制品
前掺减水剂的水泥的化学结合水量大于未掺减水剂者。这说明3h之前掺减水剂的水泥水化速度比未掺者快。如果减水剂是吸附在未水化颗粒表面,那么未掺减水剂的水化应比掺减水剂的快,因为吸附了减水剂的水泥减少了与水的接触机会。但事实则相反。由于减水剂吸附在水化产物表面,物相互搭接, ,因此,外, p H。图1为p H值的变化。从图可见,在3h之
总第118期
剂被吸附时,水化产物将相互交联搭接,产生凝结,引起坍落度损失,最终使坍落度为零。据此可以认为,凡是水化快和水化产物比表面积大的熟料矿物,其吸附的减水剂就多,它与减水剂的相容性就差;水化速度慢、水化产物的比表面积小的矿物, ;凡是加均不利于水泥与减水剂相容性的改善。
311
以水泥厂中贮存3天考虑,粉磨中所产生的新生态表面也可能由于吸附大气中的空气和水蒸汽而使表面能降低,从而降低水泥颗粒表面吸附减水剂的能力。相反,水泥的水化产物是在含有减水剂的水溶液中形成的,水泥水化产物的新生表面就有可能直接吸附减水剂分子。据此可以认为,减水剂分子主要是吸附在水泥水化产物上而不是吸附在未水化水泥颗粒表面上。Blank等的实验证明,在非水介质中, C 3A和
颗粒表面,组成定向排列的吸附层,使之形成稳定的溶剂化水膜,阻止了水泥颗粒间的直接接触,使凝絮中包裹的拌和水释放出来,因此可以减少其拌和用水。二是减水剂在水泥表面的吸附,使水泥颗粒表面带上相同符号的电荷,在电性斥力的作用下,水泥颗粒就不致聚集,从而增加流动度。简而言之,减水剂的作用主要是它被吸附在水泥粒子表面,形成一溶剂化单分子薄膜,在一段时间内起着阻碍水泥粒子间的凝聚作用,从而起到提高流动性的作用。
时的表面能分别为1310尔格/cm、
1180尔格/cm和386尔格/cm。W ittm ann通过测定水泥石吸附气
[1]
2
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减水剂吸附的化学本质既然吸附是减水作用的前提,
那么减水剂为什么能被吸附?减水剂究竟是被吸附在水泥颗粒表面,还是被吸附在水泥水化产物的表面?为了弄清这些问题,先从表面物理化学角度讨论。一般说来,固体表面对液体或气体的吸附主要与吸附剂(如水泥或水泥水化产物表面积的大小和表面的性质(表面能或表面张力以及吸附质(如减水剂的性质有关。对于指定的减水剂来说,其吸附量仅与吸附剂(水泥或水化产物的比表面积和表面性质有关。而这里的表面性质主要是指表面的不饱和力场,即表面能或表面
体分子后引起的强度下降和膨胀变形,推导出完全水化的水泥石的表面能为400尔格/cm。从这些数据可以看出, CaCO 3的表面能较小,而
CaO和Ca (OH
2
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的表面能约为水化
硅酸钙的3倍。虽然我们尚不知道水泥熟料的比表面能多大,但若以
CaO代替熟料作一大致的考虑,则
减水剂的作用机理
减水剂的作用主要有如下两方