水泥与外加剂的适应性讲解
外加剂适应性
外加剂在商品混凝土应用中存在的问题及解决方法外加剂与水泥的适应性问题是让所有商品混凝土厂家感到担心、头痛的问题,也是让许多外加剂厂家感到委屈的问题。
可以说目前在国内,只要出现外加剂与水泥不相适应,从而导致商品混凝土坍落度损失过大或混凝土过于快凝无法满足施工要求,乃至带来工程质量问题时,最终总是归罪于外加剂的问题,这是不公正的。
外加剂与水泥不适应而导致商品混凝土坍落度损失过大等问题,既有外加剂的质量、化学成分方面的原因,但也有属于水泥本身矿物组成、所用石膏的种类、含碱量的高低及水泥掺和物的种类等多种因素造成的原因。
因本人是学硅酸盐专业(重点为水泥)出身的,1977年以来又先后从事过木质素磺酸盐、β-萘磺酸盐、三聚氰胺类等各种外加剂的开发、研究、生产,又先后在日本和国内商品混凝土合资公司长期从事于外加剂在商品混凝土中的应用工作,对外加剂在商品混凝土行业、水泥制品行业及陶瓷行业中的应用有着较深的体会,特别是商品混凝土不同于其他行业,它有着时间及距离的限制,对外加剂要求更高,也比其他行业更易发生问题,现就外加剂在商品混凝土应用中存在的问题及解决方法谈谈体会吧!一、外加剂与水泥适应性的问题1.水泥矿物组成对外加剂的影响水泥矿物的组成为铝酸三钙(C3A)、硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)和铁铝酸四钙(C4AF),水泥水化速度以C3A为最快,C3S其次,再次C2S、C4AF。
根据一般回转窑生产的水泥熟料来看,水泥矿物的组成一般为C3S:45~65%,C2S:15~32%,C3A:4~11%,C4AF:10~18%。
但从实际上与外加剂匹配的角度来看,C3A水化最快,吸附外加剂最快,C3S水化其次,吸附外加剂也其次,这两项是影响外加剂与水泥适应性的主要因素。
从多年经验和教训来看,水泥矿物组成中的C3A、C3S如满足以下二条件:a) C3A≤8%,b) C3A +C3S≤65%即只要C3A≤8% ,C3S在50~55%之间,并用二水石膏配制的水泥与各种外加剂适应性都较好,用这种水泥与一般木质素类减水剂、萘系高效复合减水剂、泵送剂等配制的商品混凝土的坍落度损失较小,一般都能满足施工要求。
什么是外加剂与水泥的适应性
什么是外加剂与水泥的适应性化学外加剂已成为商品混凝土的第五组分,其品种日益增多,性能不断提高。
商品混凝土新技术,如高强高性能商品混凝土、泵送商品混凝土、商品商品混凝土、流态商品混凝土、自密实商品混凝土、水下不分散商品混凝土、喷射商品混凝土等的快速发展与广泛应用,均依赖于外加剂技术的不断提高。
关于商品混凝土外加剂,除了自身必须具有良好的性能外,在使用过程中,还存在着一个普遍而又非常重要的问题,就是与水泥的适应性,如商品混凝土坍落度经时损失快就是外加剂与水泥不适应的典型例子。
对于商品泵送商品混凝土、流态商品混凝土、自密实商品混凝土及低水胶比高性能商品混凝土等来说,与外加剂的适应性是一个非常重要且必须考虑的一个问题。
如果外加剂与水泥的适应性不好,不但会降低外加剂的有效作用,增加外加剂的掺量,从而增加商品混凝土的成本,而且还可能使商品混凝土无法施工或者引发工程事故。
与水泥存在着适应性问题的外加剂包括普通减水剂、高效减水剂、缓凝剂(有机缓凝剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂)、普通泵送剂、高效泵送剂、保坍剂(控制商品混凝土坍落度损失的外加剂)等。
由于这些外加剂多是减水型外加剂,且主要是减水剂组分与水泥及其他外加剂组分之间存在着适应性问题,故人们经常又将外加剂与水泥的适应性称之为减水剂与水泥的适应性,而事实上,某些有机缓凝剂、速凝剂、膨胀剂等外加剂也存在着与水泥的适应性问题。
影响外加剂检验结果的因素有很多,特别是在水泥组成和细度方面。
因此,检验减水剂及泵送剂等外加剂时,应使用G B 8076-1997标准规定的基准水泥;基准水泥除应满足42.5级硅酸盐水泥技术的要求,还应满足以下条件:C3A 含量为6%~8%、C3S 含量为50%~55%、f -C a O 含量1.2%、碱含量(N a2O+0.658K2O)1.0%、比表面积32020m2/kg 。
在实际工程中使用的水泥,由于其组成与细度同基准水泥不相同,故外加剂在实际工程中的作用效果可能与使用基准水泥的检验结果有差异。
浅析外加剂与水泥的适应性
的s 离子 ,造成 c 大量水化 ,形成大量水化铝酸钙结晶体并相互连 0: 一 A 接。这一结果轻者导致混凝土坍落度损失过 陕,严重者将导致混凝土异 常快凝。因而石膏 的成份 、溶解 度含量直接影响混凝 土的凝结时间 ,也 影响混凝土外加剂 与水泥的适应性 。 1 .水泥碱含量 的影响 .3 2 水泥中碱含量主要来 源于生产所用的原材料 ,是按N O+ . 8 ,计 a 6 KO o5 算 的重量百 分率来表示 。水泥 中过量 的碱会和集料 中的活性物质S i 反 O 应, 生成膨胀性的碱硅酸盐凝胶 ,一方面会导致混凝土开裂 ,另一方 面 碱含量 的增大降低 了外加剂对水泥浆体的塑化作用 ,使水泥浆体流动性 损失加快 ,凝结时间急剧缩短 ,减弱了高效外加剂的作用。但 当可溶性 碱 的含量过低时 , 不仅 当外加剂剂量不足 时坍落度损失较快 , 而且 当剂 量稍高于饱和点时 , 出现严重的离析 与泌水 。大量实验数据表 明,碱 会
12 水 泥 特 性 对 减 水 泥 塑 化 效 果 的 影 响 ( 附作 用 ) . 吸 1 .水 泥熟 料 矿物 组 成 的影 响 .1 2 硅酸盐水泥是建 筑工程 中最 常用 的水泥 ,它 由硅酸盐水 泥熟料 、
石膏调凝剂 和混合材料三部分 组成 。硅酸盐水 泥熟料 主要 由硅酸三钙 ( CS)、硅酸二钙 ( , Cs)、铝酸三钙 ( cA)和铁铝酸 四钙 ( CAF) 组成 ,它们对混凝土外加剂的吸附能力对 于混凝土的流动性及强度增长 都有很大 的影响 ,其 吸附混凝土外加剂能力 的顺序为cA>CA , .F>CS> cS , 。总的来说铝酸盐 ( ,cA ) cA F 在水化初期 其动电位呈正值 ,对 外加剂分子 ( 阴离子表 面活性剂 ) 吸附较强 ,而cs . ,cs 在水化初期其 动电位呈负值 ,因此吸附外加剂 的能力较弱。所以,在混凝土外加剂掺 量相 同的 情 况下 ,cA , 4 F 量 高 的 水 泥浆 体 中 ,混 凝 土 外 加 剂 的 分  ̄CA 含 散效 果就较差 ,混凝土单方 用水量大 幅增 加 ,坍落度 损失加快 。而生 产硅酸盐水泥熟料主要由石灰石和粘土两大原料 ,石灰质原料主要提供 C O,常 用石 灰 石 、白垩 、石 灰 质凝 灰 岩 等 ,粘 土 质 原 料主 要 提 供 s a i 、 0 A23 e0 ,常用粘土 、粘土质 页岩 、黄土等 。原料的变化将对外加剂 I ) , 0  ̄F 的作用效果产生很大的影响 。 1_ _2 2 水泥中石膏形态和掺量的影 响 石 膏在水泥生产 中用于调节水 泥凝结 时间,常采用 天然的或合 成 C S ,2 0,石膏掺量控制在 1 — .% ( ̄s aO - H, . 25 3 1 o %计 )。但如果石膏掺 l 量不够或细度不够 使石膏不能充分溶 解 ,当溶解度 含量小于 13 _%时 ,
混凝土外加剂与水泥的适应性与性能影响
一些外加剂 如糖 钙、 木钙 等与硬石膏 同 工 艺、 胶凝 材料 的成份 、 细度 、 水泥磨 细阶段工 艺的差异有 关. 其 中硬石青溶解性能较差 , 用, 不但不 能促进石 膏溶 解 , 反而会 降低 硬石青 的溶解度 , 使水 他如环境温度 、 加料 方式和外加剂用量也会产生影响 。
2 0 1 3年 3月 【 文章编号】 1 6 7 3 — 0 0 3 8 ( 2 0 1 3 ) 0 7 — 施工技术
混凝土外加剂与水泥的适应性与性能影响
涛
( 贵州省 中铁 电气化局第二工程有限公司 贵州省 贵 阳市 5 5 0 0 0 7 )
混 凝土外加剂与水泥 的适 应性 问题 , 涉及水泥 化学 、 高分子 水泥浆体的流动度值越大。 材料学 、 表面物理化学和 电化学等 多方面 的知识 , 是一个 极复杂 1 . 3 水 泥细 度 与颗粒 形貌 的影 响 的问题 , 但也是一个必须 了解与基本掌握的问题 。水泥是混凝土 为满足水泥新标准 的强度要求, 提高水泥细度是最有 效的办 最 基本 的胶 凝材料 , 我 国水泥 占世界水 泥总量 的 1 / 3 , 各水泥 厂 法, 但水 泥过 细, 表面积 的增 加, 需水 量大, 更加 降低 了液相 中残 已采取了一系列重大技术措 施来提高水泥质 量 以适应新标准 的 留外加 剂浓度 , 增加 了液体粘度 , 塑 化效果变 差 , 混凝土 坍落度 要求, 主要是提 高水泥早期强度 、 细度 ( 增大 比表面积) , C A的含 损失更快; 水泥过细水化速度快 , 水化热高 , 容 易产生裂缝。根据 盆、 混合料 的质量等 , 使水 泥达到 新标准 的要求 , 但不 同时期 效 国家标准 , 允许在水泥 中掺入一 定量的掺合料 , 常用掺合料有水
对水泥混凝土外加剂与水泥适应性探讨
1 . 混凝土外加剂与水泥适应性 的概 念
所渭混凝土 外加剂与水 泥间 的适 应性 ,可以认为是 :配制 混凝土 ( 或砂 浆 )时 ,按照 混凝 土 外 加剂 应 用技 术 规范 ,将 经检 验 符合 混 凝土外加剂有关标准的某种外加 剂掺加 到按规 定可 以使用该品种 外加剂 的水泥 中,若能够产 生应 有的效 果,则该水 泥与这种外加剂 是相适应 的 ,相 反 ,如果不 能产 生应 有 的效 果 ,则该水 泥与 这种 外加剂 是 不
【 关键词 】 水泥适应性 混凝土外加剂 配合比
引 言
随着 现代 建筑 技术 的 不断 发展 ,特 别是 预拌混 凝 土的不 断 商品 化 ,对混 凝土 的技术 要求也越来 越高 , 已不仅仅是满 足于达到设 计强
度要 求 即可 ,而是 必须 满足 环保 性 、安全 性 、耐久性 以及 工程 的 一 些 特 殊 要求 ,如 :抗 渗 、抗 冻 、 抗腐 蚀 、 自密 实等 要 求 。这 就 使 得混 凝 土仅 由传 统 的水 泥 、砂 、石 、水这 四种 组份搅 拌生 产 已适 应 不 了现 代生 产技 术 的发展 需要 。在 这种 情 况下 ,各 种掺 合料 及 以减 水 、缓凝 等为主要 组份配制 的混凝土 外加剂 已经成 为现代混凝 土 中不
土 的耐久性 ,通 常掺粉煤 灰或 磨细矿渣 有利 于新拌混凝 土 的流动性 , 而 且使其 坍落度 损失 减缓 。 温 、湿度 。温度 高时 ,水泥 水化 速度 加快 ,从而 使新 拌混 凝土 坍落 度损 失加 快 ,因此 ,在 高温 时 ,需要 提高 混凝 土外加 剂 的掺 量
和 防 止 水 分 蒸 发 , 以提 高 混 凝 土 的 性 能 。
建 筑 与发展
・ 36 。
水泥与外加剂的适应性
关键词: 水泥外加剂 中图分类号 T U 525 混处土 文献标识码 : A 文意编号 1672- 3791(200 )01(0 - 0014- 01 7 一定的含气量往往可以增加混凝土的工
1 混凝土的基本特性的变化
首先必须指出混凝土作为一种材料,可 以从材料科学的角度去考察它、 研究它。 但混 凝土又和一般的材料不同。其矿物组成和微 结构随时间而变化,其物理力学性能受硬化 条件、 环境影响很大。 混凝土工作者应更关注 混凝土在塑性阶段及向硬化阶段转化期间.
效途径。
适应水泥, 就以上的论述可以看出 影响水泥
与外加剂相容性的原因是两方面的,水泥和
微结构内部应力的变化。 混经土的早期强度发展很快. 在醚固 初
期从塑性转变到弹性的阶段,高强与普通混 凝土所受的内应力是不同的。普通混凝土在
外加剂都必须承担责任。对于水泥制 造来说 必须从原材料配方、 矿物组成、 烧成温度,
冷却制、细度及混合材的质量各方面人手配 制适应HPC 水泥。另一个主要任务是控制水 泥质量的稳定. 有时质最的稳定比质量的好 坏更重要。因为一个流变性较差但性能德定 的水泥,我们可以调节外加剂去适应它: 但
初期时变形很 但产生的 大, 应力很小, 因为此
时混凝土的弹性模量很小,这就是普通混凝 土早期不易开裂或开裂较少原因,但随着混
(3)强度
并不是说高强混凝土就一定是高性能混 凝土, 就一定具有良 好的耐久生。 反过来说大
凝土强度的发展. 弹性模量迅速增大, 导致混
凝七变 形很小, 生的应力很大。 所产 高强混凝
土开裂较普通混凝土多、裂缝发生时间较早 主要不是水泥用量较多、 收缩大所引起, 最主
量强度 要求不很高的混凝土, 也可以配制成 耐久 性很好的高性能混凝土。因 此HPC 的 范
水泥与外加剂的相容性
外加剂方面的影响因素
1.1 高效减水剂的种类 目前商用高效减水剂主要有:萘系减水剂、三聚氰胺减水剂和新型的聚羧酸盐
系和氨基磺酸盐系高效减水剂。其中以萘系减水剂使用量最大。
1.2 外加剂对适应性的影响 首先是高效减水剂的性能与品质、化学成分、分子量、交联度、磺化程度、和
平衡离子等。 1.3 萘系减水剂
高温快烧的熟料,A矿发育良好,尺寸适中,边界清晰,水泥强度较高,与 外加剂相容性好。低温烧成的熟料,硅酸盐矿物活性较差,水泥强度较低, 熟料矿物中析出的C3A、C4FA的含量较高,水泥标准稠度用水量大,与外加 剂相容性差。
水泥矿物组成对外加剂相容性的影响
三率值对熟料矿物及水泥外加剂相容性的影响: 在煅烧温度较低,高温段熟料冷却速度较慢的烧成制度下,三率值
慢速冷却时:熟料中的β-C2S转变为α-C2S,熟料易粉化,矿物活性降低, 造成CA3和C4FA大量析晶。水泥与外加剂相容性差。
高温段冷却速度越快,结晶CA3和C4FA的量越少,可显著改善相容性。 燃烧气氛对熟料矿物及水泥外加剂相容性的影响:还原气氛对相容性不利。
混合材种类和品质对外加剂相容性的影响
1.4 新型的聚羧酸盐系和氨基磺酸盐系高效减水剂
新型的聚羧酸盐系和氨基磺酸盐系高效减水剂,与水泥具有较好的适应 性,但对流态高强泵送混凝土常常必须同时考虑外加剂与矿物掺合料 (如磨细石灰石粉、矿渣粉、粉煤灰、硅灰、膨胀剂等)的适应性。
环境条件的影响因素
环境条件的影响 在考虑水泥与外加剂适应性能时,离不开一定的环
一般情况下,随着水泥细度的提高,比表面积增大,对减水剂的 吸附量越大,减水塑化效应降低,经时损失相应加剧。
水泥方面的影响因素
1.7 水泥制成及温度: 制成时间短的水泥有时温度较高对减水剂
混凝土外加剂与水泥适应性
混凝土外加剂与水泥适应性摘要:本文在总结混凝土外加剂与水泥不适应性的表现基础上,分析了影响外加剂与水泥适应性的因素,从而得到提高混凝土外加剂与水泥适应性的技术方法。
关键词:混凝土外加剂;减水剂;适应性混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝土和(或)硬化混凝土性能的材料。
混凝土外加剂是提升混凝土性能、提高混凝土耐久性、实现混凝土可持续发展的一个经济有效的技术途径。
但在其使用过程中目前存在一些问题,混凝土外加剂特别是减水剂与水泥的适应性就是问题之一。
1 混凝土外加剂的种类从功能上分,常用的混凝土外加剂主要有减水剂、缓凝剂、早强剂、引气剂、防水剂、膨胀剂、防冻剂、泵送剂、加气剂、阻锈剂、速凝剂、保水剂、增稠剂、减缩剂、保塑剂以及矿物外加剂。
实际应用中,还会涉及其他具有特殊功能的外加剂。
2 外加剂与水泥的适应性外加剂与水泥的适应性是指外加剂掺入后对水泥及新拌混凝土性能和硬化后性能的影响。
最直观的是对水泥混凝土施工和易性的影响,通常用混凝土拌和后的坍落度损失来表示。
2.1外加剂与水泥不适应性的表现(1)水泥异常凝结水泥以硬石膏为调凝剂时,由于这类石膏对木质素系减水剂、糖钙类减水剂以及多元醇类减水剂有很强的吸附作用,导致石膏的溶解度降低,无法提供足够的硫酸根离子与C3A反应生成钙矾石,会使C3A急剧水化,当水泥中C3A含量较高时(大于8%),可使混凝土产生“假凝”现象。
案例:某搅拌站用所在地区某品牌水泥给建筑工地供应C40混凝土,由于没有坚持对每一批水泥在开盘前做与外加剂的适应性试验,致使出厂混凝土拌合物坍落度目测有200mm,而到工地往混凝土泵车中卸料时,却发现该车混凝土已经卸不出来,通知厂内送一桶减水剂加入搅拌后,目测坍落度有170mm,基本可以满足泵送要求,但刚卸1m左右时,又卸不出来,立即把该车混凝土返厂,加入大量水及少量的减水剂,才勉强卸出,险些凝固在搅拌车中。
此外,水泥过分缓凝是减水剂导致水泥异常凝结的另一种表现形式。
混凝土外加剂与水泥的适应性
1 、 外 加剂 的掺 量和 工 艺
上 文有 论述 到 ' 夕 加剂 的掺 人 时 间和用 量对 其 与水 泥 的适 应 性有 着 很大
在配制混凝土的过程 中, 外加剂掺量一般小于或者等于水泥质量的5 %, 的作用, 因此 , 可以从掺人时间上, 采用外加剂后掺法, 从而改善外加剂的塑 在这个大范围下去试验寻找一个最佳的掺人量 , 以期能够使混凝土的性能得 形 的性 能 。 在 用量 上 , 一 定要 经 过多 次试 验 , 找 到外 加剂 的最 佳 掺量 进行 掺 和 到最佳的效果 。如果在实验过程中, 外加剂的掺人量高出或者低于最佳 的掺 加 入 , 从 而更 好地 改善 混凝 土 的各 项性 能 。 量, 那 么 就会 对混 凝 土 的性 能产 生 一 系列 不 良的影 响 , 比如会 直 接 影响 到 坍 ( 二) 尝试 复合 外加 剂 的使 用 塌度损失的快慢和泌水的大小等等 , 除此之外 , 还会延长或者缩短凝结 的时 外 加剂 的 种类 和功 能有 很 多 , 主要 有能 改 善混 凝 土拌 合 物流 变 性能 的 引 间, 增 加或 者减 弱凝 结 的强 度 。 气剂、 减水剂和泵送剂, 能调节混凝土拌合物凝结时间和硬度的早强剂 、 速凝 在 外加 剂 的掺 人工 艺 上 , 外加 剂 分 为先 掺 法 与后 掺 法 两种 情 况 , 经 过 相 剂 , 能调节混凝土拌合物耐久性能的防水剂和阻锈剂 , 能改善其它性能的膨 关工作人员做的大量实验表明, 外加剂使用后掺法比使用先掺法更能提高混 胀剂和着色剂等。如果将这些不同的外加剂进行适当的复合使用 , 不仅能使 凝 土 的性能 , 但是 要达 到混 凝 土的最 佳 状态 , 在后 掺法 中 , 外加 剂 的用 量往 往 外加剂在其性能上扬长避短, 而且更能使外加剂中不同的分子结构互相掺和 要小于先掺法的用量 。 实际上 , 后掺法加大了搅拌时间, 从而使混凝土与外加 剂 之 间发生 很好 的作 用 , 达 到 以期 的效 果 。 2 、 外加 剂 的种类 混凝土外加剂不 同的种类所含的分子结构也有所不同 , 例如外加剂中三 氧 化硫 等不 同的含 量对 水 泥颗粒 的影响 也就 不 同 。除此 , 外加 剂 形状 上 的不 同和分子量的不同也会影响着其性质。而且外加剂中的含碱量 比较高的话 , 非常有利于混凝土的早期强度 , 但是 , 这样一来也会加快新拌混凝土的坍塌
混凝土外加剂与水泥的适应性问题及解决方法
混凝土外加剂与水泥的适应性问题及解决方法在工程施工过程中,外加剂与水泥的适应性问题十分关键。
若因外加剂与水泥不相适应,而导致混凝土过于快凝或者是坍落度损失过大等问题,总是会归咎于外加剂。
混凝土如果不能满足施工要求,将会导致严重的工程质量,甚至埋下安全隐患,仅归咎于外加剂是较为片面的。
从具体实践来看,通过分析外加剂与水泥不适应导致混凝土不达标的原因,可以看出原因是很多的,既有外加剂质量的影响,也有水泥化学成分的影响,因为水泥本身就是由各种矿物构成的,其所用的石膏种类、掺和物、所含碱量高低等,也都会直接影响混凝土的质量。
1水泥矿物构成对外加剂的影响分析从结构上来看,水泥矿物主要是由铝酸三钙(C3A)、硅酸二钙(C2S)、硅酸三钙(C3S)、铁铝酸四钙(C4AF)等构成,其中,C3A 的水化速度最快,其次是C3S,再次是C2S和C4AF。
以回转窑生产的水泥熟料为例,其矿物构成通常是C3S:45%~65%。
C4AF:10%~18%。
C2S:15%~32%。
C3A:4%~11%。
不过,从实际情况来看,在与外加剂匹配程度上,C3A水化最快,而且,其对外加剂的吸附也最快,其次是C3S。
可见,C3A和C3S对水泥与外加剂适应性产生主要影响。
根据多年来的经验与教训,只要C3A,C3S能达到如下两个条件,一般都能满足施工要求:C3A不大于8%或C3A+C3S不大于65%,即只要能确保C3A不大于8%,C3S在50%~55%范围内,同时,采用二水石膏进行配制,这样的水泥强度通常能有良好的外加剂适应性。
将其与萘系高效复合减水剂、一般木质素类减水剂、泵送剂等进行配制,混凝土的坍落度损失都是比较小的,能较好地满足施工标准要求。
但如果C3A大于8%或C3A+C3S大于65%,即会发生水泥与外加剂不适应的问题,混凝土的坍落度损失也会比较大。
在水泥各种矿物中,C3A是影响外加剂的主要因素。
因此,为提高水泥早期强度,水泥厂都会提高C3A含量,但也给外加剂应用带来很大难度。
浅谈水泥与外加剂的适应性试验
第三,提高水泥与混凝土外加剂的适应性,也要注意拌制的技术和外加剂的用量。外加剂的用量应严格按照混凝土的最优掺量,必要时可以添加少量的混凝土,增加混凝土的质量。混凝土外加剂的最优掺量主要通过试验得来,最优掺量的制定需要在安全的环境下制作。同时环境的影响也应注意,温度和天气都会影响外加剂与水泥的适应性。在天气遇到高温大风时,水分蒸发快,可以减少混凝土添加剂的用量,并时刻对混凝土的质量进行观察和测试。相反遇到雨天和阴天,就要适当的增加外加剂的使用,这样可以导致混凝土的塑形效果增加。在拌制技术上也有注意速度,均匀的搅拌效果会更好,过快的搅拌会导致混凝土可塑性变差。
浅谈水泥与外加剂的适应性试验
摘要:我国经济社会的不断发展,基础设施建设的日益改善,建筑的规模也在不断的扩大,提供高质量和高性能的混凝土在建筑工程中显得尤为重要。而混凝土外加剂具有提高混凝土质量的效果,对于建筑物来说可以增加稳固性等,因此外加剂与水泥的适应性也成为工程建筑的热点难题,在进行混凝土搅拌前,要首先对混凝土外加剂与水泥的适应性进行试验。
三、混凝土外加剂和水泥的双向适应性
高性能高强的混凝土和泵送混凝土已经得到了广泛的使用,这导致外加剂与水泥之间存在一定的适应性问题,因此也获得了更多人的关注。由于混凝土外加剂与水泥之间局域适应的关系,因此在外加剂与水泥不适应状况发生时,要求外加剂改变自身的成分和性能,从而来确保外加剂与水泥适应性。通常,单纯的依靠外加剂的调整和配方不足以适应水泥的特性,依靠技术也难于实现。因此,在缓凝剂坍塌问题的解决上是较难的,因此混凝土外加剂要与水泥相互适应。在添加外加剂的同时,也要考虑水泥与外加剂的适应性,这样才能确保外加剂能够增加混凝土的质量,提升建筑物的性能。
水泥混凝土外加剂与水泥适应性的探讨
原 料 L o s S S i O 2 A 1 2 0 3 C a O F e 2 0 3 M g O S O 3 T o t a l
熟料 2 1 . 6 0 5 . O 3 6 5 . 8 O 3 . 6 O 2 . 4 5 O . 8 5 0 . 8 5 石 膏 l 8 . 1 3 7 . 4 5 2 . 6 4 2 7 . 4 6 1 . 1 4 O . 5 5 3 9 . 5 9 3 9 . 5 9
l h后 加入 或 不加 外 加剂 ,测 定其 初始 和 1 h流 动度 , 对
水 泥 与外 加剂 的适 应性 进行 评估 , 当水泥 中未D n # I , D n T } U 时, 水灰 比为 0 . 3 5 ; 加 入外 加剂 后 , 水灰 比为 0 . 2 9 。 水泥 流 动 度 测 定按 照 6 B / T S 0 7 7 — 2 0 0 0 《 混 凝 土外 加 齐 U 均 质 性 性 试 验方 法》 进行。
供, 液体 , 用 量 为水泥 重量 的 1 % 。
1 . 2实验方法
1 . 2 . 1 粉磨实验
实验 中, 取熟料 5 k g 、 石膏 2 5 0 g进 行 混 合 配 料 , 配
小, 其流 动度 越 大 ; 但 是加 入外 加 剂 1 ( 萘 系外 加剂 ) 后,
当水泥 比表 面 积 为 3 7 3 m / k g时 , 水 泥 流 动度 最大 , 流动
( 1 ) 萘系 减水 剂 : 由江 苏博 特新 材料 有 限公司提 供 ,
固体 , 用 量 为水泥 重量 的 0 . 6 % 。
验 结果 。由图 1可知 , 水泥 比表 面 积和 流 动度 并不 是 简
表 面积 相 对 较 小 时 , 水泥 的流 动度 最 大 , 即 比表 面 积越
水泥与外加剂适应性
基本术语
外加剂掺量:外加剂掺量以外加剂占水泥(或总 胶凝材料)质量的百分数表示。
减水率:在混凝土坍落度基本相同时,基准混凝 土和受检混凝土单位用水量之差与基准混凝土单 位用水量之比。
泌水率:单位质量混凝土泌出水量与其用水量之 比。
初始坍落度:混凝土搅拌出机后,立刻测定的坍 落度。
坍落度损失:混凝土初始坍落度与某一特定时间 的坍落度保留值的差值。
减水剂作用机理
3、润滑作用 高效减水剂的极性亲水基团定向吸附于水泥颗
粒表面,多以氢键形式与水分子缔合,再加上水分 子之问的氢键缔合,构成了水泥微粒表面的一层稳 定的水膜,阻止水泥颗粒问的直接接触,增加了水 泥颗 粒间的滑动能力,起到润滑作用,从而进一 步提高浆体的流动性。水泥浆巾的微小气泡,同样 对减水剂分的定向吸附极性基团所包裹,使气泡与 气泡及气泡 与水泥颗粒问也因同电性相斥而类似在水泥微粒间 加入许多微珠,亦起到润滑作用,提高流动性。
外加剂的技术指标及在混凝土中的主要作用
1、减水率—主要起增强作用。减水率越高,增强效 果越好。混凝土中保持水泥用量不变,可减少用 水量,能大幅提高混凝土的强度;保持强度不变, 可减少水泥用量,节约成本。
按外加剂性能分类
1、高性能减水剂 (早强型、标准型、缓凝型) 2、高效减水剂(早强型、标准型、缓凝型) 3、普通减水剂(早强型、标准型、缓凝型) 4、引气减水剂 5、泵送剂 6、早强剂 7、缓凝剂 8、引气剂 目前市场上使用的外加剂都复合有不同的组成材料。
外加剂的发展历史
1、第一代外加剂:
减水率为5%~10%标志的外加剂,如木钙、糖蜜类外加剂; 掺量0.2—0.3%,减水率5-15%, 适用于5度以上的混凝土工 程,不宜蒸汽养护。如水泥中采用硬石 膏或氟石膏作调凝 剂,则应慎用.
混凝土外加剂适应性试验
水泥外加剂适应性不良的表现:
• 外加剂对水泥工作性能改善不明显 • 混凝土坍落度损失过大或混凝土过于
快凝 • 造成混凝土结构构件更易出现的裂缝
影响水泥外加剂适应性的因素
1、水泥中四大主要矿物成分C3S、C2S、 C3A、C4AF对高效减水剂的吸附能力是 不一样的,其吸附顺序C3A>C4AF> C3S>C2S,因而在减水剂掺量相同的情 况下,C3A和C4AF含量较高的水泥浆体 中,减水剂的分散效果就较差。
5、快速将玻璃板上的浆体用刮刀无遗留的回收到搅拌锅内,并密 封静置防止水分蒸发。
6、清洁玻璃板、圆模。 7、调整基准减水剂掺量,重复上述步骤,依次测定基准减水剂各
掺量下的初始流动度值。 8、自加水泥60min时,将静置的水泥浆体按上述搅拌程序重新搅
拌,重复第4条,依次测定基准减水剂各掺量下的60min流动度 值。
2、水泥熟料中的碱含量过高( 碱含量 >0.8%) 的水泥或碱含量过低( 碱含量 <0.5%) 的水泥, 也容易与外加剂产生不 适应。水泥中碱主要来源于所用原材料,
3、石膏的形态和掺量
对外加剂影响因素大小依次为硬石膏( 工业无 水石膏) >半水石膏>二水石膏, 使用硬石膏 的水泥需水量大, 吸附外加剂量大, 外加剂损失 量大。硬石膏对木钙类影响更加显著, 甚至会 出现急凝( 假凝) 现象,石膏研磨细度不够, 会影响石膏的溶解性,从而影响缓凝效果,导 致水泥的外加剂适应性不良。
因此在水泥粉磨过程中,因磨机温度高,导致 二水石膏脱水形成半水石膏,会影响水泥外加 剂适应性。
4、水泥中混合材的使用对水泥的外加剂适应性 有影响,优质粉煤灰、矿渣的掺入能够与水泥 的水化产物Ca(OH)2 发生二次反应,降低混凝 土的碱度, 使外加剂与水泥的适应性有所改善 。
适应性试验:如何调整外加剂与水泥的适应性
适应性试验:如何调整外加剂与水泥的适应性第一步宜从检测计划使用的水泥PH值开始,也就是水泥的碱度。
用PH试纸就可以完成这项工作,当然用PH计更好。
可以用三份水溶解一份水泥,充分搅拌后沉淀澄清,取清液一滴置于广泛PH试纸上,察看试纸背面变色程度以确定水泥的碱性。
一般PH值应在12以上,但也有的普硅水泥只有9~10,个别还更低。
试验结果让我们能初步判定:水泥中可溶性碱量大还是小;水泥中的混合材是否含偏酸性的材料或石粉类惰性材料使PH值偏低。
第二步是考察。
考察的第一部分是要尽量设法取得该种水泥的熟料分析结果。
水泥厂每班做一次熟料的萤光快速分析,每个月有一个平均值,虽然不可能写在水泥合格证上,但也不是一个保密资料。
假如我们能得到近期任何一日的熟料分析结果也可以。
依据分析的数据可以计算出水泥中的四种矿物:铝酸三钙C3A,铁铝酸四钙C4AF,硅酸三钙C3S和硅酸二钙C2S的数量。
影响水泥适应性的矿物是铝酸三钙、硅酸三钙和铁铝酸四钙。
这些数据可以帮忙我们选择缓凝剂的品种。
另外依据熟料分析中的碱和硫含量数据,我们能计算出塑化度值SD,作为复配外加剂时要适当加硫酸盐还是加碱的参考依据。
虽然熟料分析单中的碱是总碱量而非单纯的可溶性碱量,但对我们快速认定SD值仍有紧要的参考价值。
而将水泥溶于水后,溶液的碱含量是包括混合材在内的可溶性碱含量,对我们调整适应性的试验可能更有意义。
考察的第二部分是了解熟料磨成水泥时加多少什么种类的混合材。
这对分析诸如混凝土泌水,凝结时间异常(过长、过短)的成因都很有帮忙。
粉磨熟料时混合材只是矿渣(水渣)或粉煤灰,则出来的成品水泥对外加剂尤是缓凝剂的适应性好, 但以水渣作混合材的水泥有时泌水, 这是因水渣硬度大于熟料,不易磨得与熟料同样细的原因。
考察的第三部分是要把握混凝土掺合料的品种和细度情况。
全掺矿粉易泌水,但改善了混凝土多种性能。
全掺一般需水量高于105%的粉煤灰需要较多的拌和水量,而且凝结时间长,不过却明显抑制了泌水,但优质粉煤灰可以削减减水剂用量,假如掺的是统灰、因其中含一部分三级灰,则往往就是使高效减水剂“失效”的紧要原因。
水泥与外加剂适应性的影响因素
石膏 的要好 ,原 因是释 放硫 酸根 离子 的速 率要 比后
者要 快。
离子 型表面 活性 剂 的数 量就 多 ,所 以使用 刚出磨 的
水泥和 出磨水泥 的温度 还较 高 的水泥 ,就会 出现减 水率 低 、坍落度 损 失快 的现 象 。使用保 质 期 内存放
有 关 资 料 的 研 究 还 进 一 步 表 明 : 水 泥 熟 料
霸 罩毒 l 鬲 异- ‘广 獬 _、 J ‘ 一f , n n ^鬲广 h 霹 f 一
2 1年N . 0 1 O6
于含磺 酸基 高效 减水剂 强烈 的吸 附 ,导致 混凝 土坍
百年大 计负责 ,加 任何 助磨剂 都不 能牺牲 水泥 性能 和混凝 土 的耐久性 。大 家都知 道水 泥只 是一个 中 间 产 品,评价 它 的优 劣最 终要 反映在 混凝 土上 。 由于
应 性 的概 念 :按照混 凝土 外加剂 应用规 范将 经检测 符 合有 关标准 的外加 剂掺 加到符 合 国家标准 的水 泥 配 置混凝 土 中,若 能产生 预期 的效果 ,就说 该水泥
与这种 外加剂 相适应 。相 反 ,如 果不 能产 生应有 的 效果 ,就说 明该水泥与外加剂不适应 。
落度损 失特 别快 : 当可溶 性硫酸盐 ( 可溶性碱 ) 而 和 含量增加时,吸附高效减水剂量成准线性下降。
1 9水泥助磨剂 .
新鲜水泥与外加剂适应性的探讨.doc
新鲜水泥与外加剂适应性的探讨水泥与外加剂的适应性,是商品混凝土在试验和应用时经常碰到的比较突出的问题,其原因存在于水泥和外加剂各自方面的诸多因素。
本试验通过对几种新鲜水泥的技术数据对比,初步论述了新鲜水泥由于存放时间的不同,对商品混凝土外加剂的兼容性存在很大的差异,提出了解决该差异的办法及其对策,并建议采用净浆流动度的方法来分析新鲜水泥对外加剂的影响。
1研究背景水泥新标准在2001年4月1日正式施行后,各水泥厂已采取了一系列重大技术措施来提高水泥质量以适应新标准的要求,主要从提高水泥早期强度、细度(增大比表面积)、提高C3S的含量、提高混合料的质量,使水泥达到新标准的要求。
与此同时各商品混凝土外加剂厂也紧紧跟上,对各类外加剂进行了性能调整以达到与新水泥指标的兼容性。
从外加剂厂来说,尽管作出了很大的努力,但从工程实践的情况来看,问题仍然很多,如使用同一批外加剂的水泥净浆流动度时大时小,其商品混凝土的坍落度损失有时忽大忽小、甚至有时泌水、有时又不泌水、凝结时间的差异也很大,时而还会出现促凝现象等等。
我们认为:水泥新标准给商品混凝土外加剂的生产同样也提出了更新更高的要求,同时也是一个新的课题,也是一次新的技术革新。
尽管影响商品混凝土指标的因素是诸多方面的,然而水泥出厂后新鲜程度的不同,也是影响商品混凝土指标的一个不可忽视和低估的重要因素。
2试验方法2.1原材料选择水泥:采用京阳嘉兴P·O42.5普通硅酸盐水泥、中国水泥P·O42.5普通硅酸盐水泥和南通华新P·O42.5普通硅酸盐水泥,分别从出厂28d与从新出厂3d~28d的水泥做净浆流动度的对比。
外加剂:TH高效减水剂,用三个品种:AF液、氨基液、萘系液。
掺量为水泥用量的 1.5%。
试验标准:执行《商品混凝土外加剂匀质性试验方法》GB/T8077-2000中水泥净浆流动度试验方法。
2.2试验结果3结果分析当新水泥出厂12d时,对三种外加剂影响都比较大,对AF液的影响要延迟到15d后,也趋于正常。
(整理)外加剂的适应性
外加剂的适应性我国的混凝土外加剂在经历了快速发展及大规模推广应用后。
始终困绕业内技术人员的难题依然是外加剂与水泥品种的适应性。
至今还没有一种通用减水剂能适应所有的国产水泥品种。
仅就江苏而言,当地产及周边地区流通入境的水泥,因其组成不同,掺用同一种外加剂会表现出不同的流变性能。
甚至同一品牌的水泥,由于集团化管理,往往来自几个厂家.其性能差别亦较大。
1外加剂的分类和性能1.1 外加剂的分类可按与水泥的相互作用将常用的化学外加剂分为5类:(1)调凝剂:调节水泥水化速率和凝结时间。
(2)减水剂:调节混凝土工作性和用水量。
(3)引气剂:常用以改善混凝土工作性、抗冻融性能和匀质性。
(4)保塑剂:具有减少混凝土坍落度经时损失的功能。
(5)保水剂:能克服混凝土泌水,提高混凝土匀质性。
1.2 表面吸附大多数有机外加剂与水泥颗粒或水泥水化颗粒表面具有亲合力,因而吸附作用显著。
外加剂中带电荷的有机物基团(SO32-,C00H-)通过静电作用与颗粒表面相互作用(颗粒的表面电荷与外加剂分子的离子团相互作用)。
以蔗糖为例,其极性作用基团OH-也能通过静电力及氢键作用与高极性的水化相强烈作用。
带有离子(-C00-)和极性基团(-OH)的典型外加剂是葡萄糖酸盐。
对于含有憎水的、极性的以及离子基团的多聚型外加剂(如木质素磺酸盐),吸附是各种作用共同作用的结果,也可能是熵增的原因。
熵增常常使吸附状态稳定。
1.3 外加剂吸附对表面性能的影响除了水泥相与有机外加剂之间的化学反应,吸附的化合物将改变水泥颗粒的表面特性。
从而影响其与液相以及其它水泥颗粒之间的相互作用。
吸附的阴离子表面活性剂和聚合物会向颗粒表面传递带负电的静电荷,即负专电位,这会引起相邻水泥粒子间的排斥并且有助于提高分散效果。
对于高分子聚合物,物理阻碍(空间位阻)会导致额外的小范围排斥力。
因而“静电力”和“空间力”都有助于提高水泥浆的流动性能。
1.4 减水剂的作用当代混凝土工业普遍使用的超塑化剂绝大部份是萘磺酸盐甲醛缩合物(PNS)和磺化三聚氰胺甲醛树脂(PMS),其作用机理主要为分子之间的静电斥力。
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按化学成分分类
6、引气剂:在混凝土中引入大量均匀封闭的微小 气泡,改善混凝土的和易性,提高混凝土的抗冻性 及耐久性。如松香酸钠、烷基磺酸钠、脂肪醇等。 7、消泡剂(又称去泡剂):它可抑制或消除混凝 土过多的有害气泡,如有机硅、磷酸脂、聚氧乙烯 等。 8、膨胀剂:在混凝土硬化过程中通过体积膨胀补 偿混凝土收缩,并限制条件下出现适宜的自应力。 如:明矾石、石膏、氧化钙、氧化镁等。 9、防水剂:可增加混凝土密实性,提高抗渗性, 对水泥有一定的促凝作用且提高强度。如氟硅酸盐、 粉煤灰、硅藻土、沥青乳液、松香。 10、密实剂:可在混凝土形成胶状的悬浮颗粒, 堵塞混凝土内毛细通道,提高密实性。如:三乙醇 胺等。
按化学成分分类
1减水剂:它具有增大混凝土流动性,改善和易性 等特点。如木质素磺酸钙、糖蜜等普通减水剂、 高效减水剂、早强减水剂、缓凝型减水剂、引气 型减水剂等。 2早强剂:提高混凝土的早期强度,降低水泥用量, 缩短养护时间。如氯化钙、氯化钠等普通早强剂。 3抗冻剂:可降低混凝土的冻结温度,促进混凝土 在零度以下强度的增长。如氯化钠、尿素、碳酸 钾、氨水等。 4速凝剂:加速水泥的水化反应,促使混凝土迅速 凝结和硬化。如:铝氧熟料、水玻璃溶液及铝酸 钠等。 5缓凝剂:延长混凝土凝结时间,降低水化热。如 酒石酸,石膏、酒石钾钠等。
按外加剂性能分类
1、高性能减水剂 (早强型、标准型、缓凝型) 2、高效减水剂(早强型、标准型、缓凝型) 3、普通减水剂(早强型、标准型、缓凝型) 4、引气减水剂 5、泵送剂 6、早强剂 7、缓凝剂 8、引气剂 目前市场上使用的外加剂都复合有不同的组成材料。
外加剂的发展历史
1、第一代外加剂:
减水率为5%~10%标志的外加剂,如木钙、糖蜜类外加剂; 掺量0.2—0.3%,减水率5-15%, 适用于5度以上的混凝土工 程,不宜蒸汽养护。如水泥中采用硬石 膏或氟石膏作调凝 剂,则应慎用.
减水剂作用机理
减水剂作用机理
1、静电斥力理论 水泥水化后,由于离子间的范德华力作用以
及水泥水化矿物、水泥主要矿物在水化过程中带 不同电荷而产生凝聚,导致了混凝土产生絮凝结 构。高效减水剂大多属阴离子型表面活性剂,掺 入到混凝土中后,减水剂中的负离子-SO—、COO—就会在水泥粒子的正电荷Ca2+矿的作用 下而吸附于水泥粒子上,形成扩散双电层(Zel。 a电位)的离子分布,在表面形成扩散双电层的离 子分布,使水泥粒子在静电斥力作用下分散,把 水泥水化过程中形成的空间网架结构中的束缚水 释放出来,使混凝土流动化。
2、第二代外加剂:
减水率为12%~20%标志的外加剂,如奈系、脂肪族、蒽 系、三聚氢胺系;掺量0.5-1.0%,减水率10%-25%.根据 最终产品中硫酸钠含量,分为高浓(≤20%)和低浓(≤3%).
外加剂的发展历史
3、第三代外加剂:
减水率为20%~35%标志的外加剂,如氨基磺酸盐、聚 羧 酸盐。 氨基磺酸盐系高效减水剂:掺量低,减水率高(砂浆减水率 达35-50%),低水灰比下流动性好,与水泥适应性好,混凝 土坍落度大且损失小. 聚羧酸类高效减水剂:原材料包括丙烯酸,丙烯酸丁酯等. 对水泥的分散性好,保坍性能好.减水率大.目前成本较高. 目前外加剂70%为第二代,30%为第三代。
减水剂作用机理
2、立体位阻效应 掺有高效减水剂的水泥浆中,高效减水剂的有机分
子长链实际上在水泥微粒表面是呈现各种吸附状态的。 不同的吸附态是因为高效减水剂分子链结构的不同所致, 它直接影响到掺有该类减水剂混凝土的坍落度的经时变 化。有研究表明萘系和三聚氰胺系减水剂的吸附状态是 棒状链,因而是平直的吸附,静电排斥作用较弱。其结 果是Zeta电位降低很快,静电衡容易随着水泥水化进程 的发展受到破坏,使范德华引力占主导,坍落度经时变 化大。而氨基磺酸类高效减水剂分子在水泥微粒表面呈 环状、引线状和齿轮状吸附,它使水泥颗粒之问的静电 斥力呈现立体的交错纵横式,立体的静电斥力的Zeta电 位经时变化小,宏观表现为分散性更好,坍落度经时变 化小。而多羧酸系接枝共聚物高效减水剂大分子在水泥 颗粒表面的吸附状态多呈齿形。这种减水剂不但具有对 水泥微粒极好的分散性而且能保持坍落度经时变化很小。
基本术语
外加剂掺量:外加剂掺量以外加剂占水泥(或总 胶凝ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ料)质量的百分数表示。
减水率:在混凝土坍落度基本相同时,基准混凝 土和受检混凝土单位用水量之差与基准混凝土单 位用水量之比。
泌水率:单位质量混凝土泌出水量与其用水量之 比。
初始坍落度:混凝土搅拌出机后,立刻测定的坍 落度。
坍落度损失:混凝土初始坍落度与某一特定时间 的坍落度保留值的差值。
减水剂作用机理
3、润滑作用 高效减水剂的极性亲水基团定向吸附于水泥颗
粒表面,多以氢键形式与水分子缔合,再加上水分 子之问的氢键缔合,构成了水泥微粒表面的一层稳 定的水膜,阻止水泥颗粒问的直接接触,增加了水 泥颗 粒间的滑动能力,起到润滑作用,从而进一 步提高浆体的流动性。水泥浆巾的微小气泡,同样 对减水剂分的定向吸附极性基团所包裹,使气泡与 气泡及气泡 与水泥颗粒问也因同电性相斥而类似在水泥微粒间 加入许多微珠,亦起到润滑作用,提高流动性。
水泥与外加剂的适应性
水泥外加剂的定义
专业名称应为混凝土外加剂,是一种在混 凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以 改善新拌混凝土和(或)硬化混凝土性能 的材料。
混凝土外加剂按其主要功能为四类:
1、改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。 包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。 2、调节混凝土凝结时间、硬化性能的外 加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。 3、改善混凝土耐久性的外加剂。包括引 气剂、防水剂和阻锈剂等。 4、改善混凝土其他性能的外加剂。包括 加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、粘结 剂和碱-骨粉反应抑制剂等。
外加剂的技术指标及在混凝土中的主要作用
1、减水率—主要起增强作用。减水率越高,增强效 果越好。混凝土中保持水泥用量不变,可减少用 水量,能大幅提高混凝土的强度;保持强度不变, 可减少水泥用量,节约成本。