水泥与混凝土外加剂的适应性

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2) 在 水泥 比 表面 积 约 300 m2/kg 时, 水泥 颗 粒中 粒 径﹤ 3μm 含量对外加剂饱和掺量 影响不大,但粒 径﹤ 3μm 含量增 多会加剧水泥浆体的流动度损失。
3) 水泥颗粒圆度系数由 0.67 提高 到 0.74 时 , 对减水剂饱 和掺量 影响不大 ,但可以提高水泥浆的流动度和 混凝土坍落度 , 坍落度损失减小。 1.4 水泥中的混合材料
减水剂品种及掺量 (%C)
萘系高效减水剂
木钙
0.5 0

Байду номын сангаас

0.25
流动度 (mm)
28 5 26 0 105 20 5 190 115
1) 水泥比表面积适当提高,外加剂饱和掺量增大,新拌混 凝 土的初始 坍落度仍 较大, 水泥比表面 积过高(如 550m2/kg) 即使加大外加剂掺量,混凝 土的初始坍 落度仍较小,随 着水泥 比表面积的提高,混凝土 1h 后的坍落度损失增大。
2 减水剂自身特性对水泥塑化效果的影响
基除去,以利于缩聚反应。 2)萘系 减水剂 的分 子量 对其塑 化效 果的 影响 非常显 著,
存在一个最佳分 子量值,如图 1。
7 10 13
图 1 萘系减水剂分散性与其分子聚合度的关系
3) 萘系减水剂中起中和作用的反离子的性 质也影响 减水 剂的塑化效果。
4) 萘系减水剂的状态也 影响其对水泥的塑化效 果。试验 表明,掺加粉状的减水剂其塑化 效果比掺加液 态减水剂的约低 5%, 其原因是粉状 减水剂的分 子呈缠绕 形结 构,而减 水剂溶 解在 水中 1 天以上时则其分 子呈直线形结构,因此吸附在水泥 颗粒上时所起的分散效 果就大些。
2009年第 10期
商品混凝土 Beton C hinese Edition ——R eady- mixed C oncrete
经验交流
水泥与混 凝土 外加剂的适 应性
郭丛乔 ( 石家庄建工商品混凝土股份有限公司,石家庄 050025)
[ 摘 要 ] 水泥与混凝土 外加剂之间的适应性问题长期以来影响着实际工程对外加剂的应用,尤其在实施 水泥新标准后,各水泥厂 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,与此同时外加剂厂也对各类外加剂进行了性能调整以满足同水 泥有良好的相容性。本文从混凝土外加剂和水泥两方面讨论了导致减水剂与水泥不相适应的原因。并初步提出了解决此类问题的 基本思路。 [ 关键词 ] 外加剂 ; 水泥 ; 适应性
混 凝土 外加剂与水泥 之间的 适应性问 题长期以来 一直 影 响着混凝 土外加剂的广泛使 用和其 功能的发 挥,水泥与外加剂 的适 应性既取决于外加剂品种和质量 . 又与实 施水泥新标准由 于水泥生产工艺调整后的水泥性能的变化有关。本文从水泥特 性对减水剂的影响因素及减水剂自身特性对水泥塑化效果的影 响两方面进行归纳
够长时,混凝土的抗压 强度不 再衰减。 运用概率 统计中二元 线性回归分析的知 识,可以对 混凝
土的 抗压 强度与受 火温度 和静置时 间的关 系进行回归 统计分 析,即可得到如下的计算公 式 :
自然冷却条件下,
f
TR c
= 0.76437
0.04866 t i
0.0002324 tem
fc
100o C ≤tem ≤500o C (1)
水泥水化初期其 动电电位是负值,吸附高效减水剂的能力较弱。
因此,为了提高水泥与外加剂适应性,应提高 熟料中的硅酸盐
矿物含量,降低铝酸盐矿物,特别是 C3A含量。 1.2 水泥调凝剂石膏的形态和掺量
在粉磨水泥熟料时,都 掺加一定量石膏共同磨细,作为水
泥的调凝剂,由于粉磨 过程中磨机内温 度升高,会使一部分二
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试验研究
渐停止下来,抗压强 度虽有少许恢复但其下降是 显著地,特别 是当温度超过 600℃后其强度明显下降 [4]。
根据以上分析 不难发现,混 凝土在高温作用后,其 抗压 强度随着冷却后静置时间的增长而有所衰减,但当静置时间足
混 凝土外加剂已成为混凝 土中必不可少的第 5 组分,因此 水泥与外加剂的适应性就 显得十分重要。适应性也称为相容性。 即将某种外加剂掺入 某种水泥所 配制的 混凝土中,若能产生应 有的效果,则认为该水泥与这种外加剂适 应性 好,否则认为适 应性 差。为 判别水泥与外加剂适应性 好坏,Aitcin 等提 出可用 3 个指标来衡 量 :初始 流动性、饱和点和流动性损 失,饱和点 是指流动性不再明显增大 时的外加剂掺量值,流动性损失是指 在 60- 90min 内水泥浆流动性保 持状况。水泥与外加剂适应性 好应体现在初始流动性大、有明确的饱和点和流动性损失小。
1 水泥特性对减水剂塑化效果的影响
1.1 水泥的矿物成分 水 泥 熟 料 中 C3S、C2S、C3A、C4AF 减 水 剂 的 吸 附 能 力
是 不一样 的,通 过 对水泥 熟料 四大矿 物成分 C3S、C2S、C3A、 C4AF 对减 水剂分 子等 温吸附的研 究证明, 其吸附 顺序为 C3A ﹥ C4AF ﹥ C3S ﹥ C2S。即铝酸盐矿物对高效减水剂的吸附能力 大于硅酸盐矿物。 这是因为铝酸盐矿物质水泥水化初期动电电 位是 正值,能吸附较多的阴离子型高效减水剂,而硅酸 盐矿物
综上分析,由于不同水泥企业所采用的原材料不同、生产 设备、生产工艺及采用的生 产技术措 施差别较大,其所生产水 泥对外加剂适应性的变化自然是各不相同的,而商品混凝土在 我国建设中所占比例愈来愈大,对混凝 土的各种性 能的要求愈 来愈高,对混 凝土种类的要求愈广泛,大体积混凝 土、自密实 混 凝土、防 水抗冻 混凝 土、无收 缩混 凝土等 各种特 种混 凝土 在工程建 设中已被广泛使 用。与此相适应,外加剂生产企业必 须根 据水泥的特点 进行必要的试 验研究,同时结合 气温变化、 工程实际要求 ,合理掺加缓 凝、引气、防冻 等材料 经过复配, 生产出满足混凝 土施工要求的外加剂,并在此 基础上不断 开发 氨基、聚羧酸系列其它种类的复合型 外加剂, 以使外加剂更好 地适 应水泥的变化,从而 更好地应用于实际工程。
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2009年第 10期
水泥
42 .5 普通硅 酸 盐水泥
表 1 水泥碱含量对掺减 水剂净浆流动性的影响
Na 2 O+ 0.658K2 O(% )
0.52 1.30 2.00 0.52 1.30 2.00
f
T c
R
= 1.460834
0.04866 ti
0.0002324 tem
fc
500o C ≤tem ≤700o C (2)
在我国目前所用的 混凝土高效减水剂中,萘系减 水剂 仍占 据着主导地位。就 萘系高效减 水剂自身的特性 来讲,影响其对 水泥塑化效 果的因素有磺化度、平均分子量、分 子量分布以及 聚合度、聚合性质等(直链、支链等),另外,减水剂的状态(粉 状或液 态)也影响其塑化效果,具体情况如下 :
1) 萘系减水剂在合成 时的磺化越完 全,则转为带 有磺酸 基磺化物的萘环越多,该减水剂的分散作用也越 强,水解过程 也同 样非常 重要,因为 水解过 程可以使得 萘环上 α 位 的磺酸
不 相同, 顺序为
CaSO4

CaSO4·
1 2
H2O >
CaSO4·2H2O。当
采用无水石膏为调凝剂的水泥 掺加木钙或糖钙 减水剂与水一起
拌合 时 , 无水 石膏表面立即大量吸附 木钙 或糖钙 分子 , 被吸附
的减水剂膜层严密地包围起 来 , 无法溶出为水泥浆体系提供必 要的 SO42- 离子 , 也就 无法快速在 C3A 表面上 形成大 量 A4Ft, 因 而造成 C3A大 量水化 , 形成相当数量的水化铝酸钙结晶体并相 互 连接。这一结果必 然会导致 混凝 土坍 落度损失 过快或 异常
水泥的碱 含量主要指水泥中 Na2O 和 K2O 的含 量 , 随着水 泥碱含量的增大,减水剂对水泥的塑化 效果变差,碱含量的增 大,还会导致混凝 土的凝结时间缩短和坍落度损失变大。表 1 列举了水泥碱含量对减水剂塑化效果的影响。 1.6 水泥的温度和存放时间
水泥出磨温度愈高,存放时间越短,减水剂对水泥的塑化 效果越 差,减水率越低,坍 落度损失越快。这是因为新 鲜水泥 的正电性较 强 , 水泥的吸附能力较大 , 混 凝土搅 拌站进行生产 时,所 需水泥数量较大,水泥 进厂后存放时间较短,温度较高, 一般在 60℃左右。外加剂生产厂家在进行生产时应考虑这个因 素,以提高外加剂与水泥的适应性。
水石膏为 6.20 g/L,β- 半水石膏为 8.15 g/L, 可溶性 无水石膏为
半 6.30 g/L, 天然无 水石膏为 2.70 g/L. 当以无水石膏 作为 调凝
剂的水泥碰到含有木钙、糖钙成分 的减水剂时, 则会出现严重
的不适应,往往会引起流动度损失过快 甚至凝结异常 , 这是因
为 :石膏结晶形态不同,其对木钙或糖 钙减水剂的吸附能力也
加水后,减水剂迅 速吸 附在水泥颗粒 表面,增大了水泥浆体的
流动性,因此 水泥细度状态,如比表面积、颗粒分布、颗粒形
貌等对减水剂与水泥适应性影响很大。实施 水泥新标准后,我
国水 泥细度 普遍变 细, 是造成 适应 性变差 的重 要原因。 在这
种情况下如何提高适应性,我们作了大 量试验研究 :
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水石膏脱去部分结晶水转变为半水石膏甚至无水石膏。石膏作
为水泥的调凝剂遇水后溶解为 Ca 2+、SO42- ,其溶出物会与 C3A 反应 形成 A4Ft,A4Ft 包 裹在 C3A 表面上,阻止 其进一步水化, 延缓了水泥的凝结。因此 水泥中硫酸盐的数量和溶解度至关重
要。不同形态石膏的溶解度不同,二 水石膏为 2.08g/L,α- 半
参考文献 [1] 张冠 伦 , 王玉洁 , 孙 振平 . 混凝 土外加剂原 理与应用 [M].
北京 :中国建筑工业出版社 . [2] P.C.Aitc in, A.Ne viLLE,H igh P e r for m an ce Concr e te
Demystified ,Concrete Inter nationa l,Januar y ,1993. [3] GBJ50119- 2003 混凝土外加剂应用技术规范 [S]. [4] GB8076- 1997 混凝土外加剂 [S].
外加剂适应性检测方法有多种,如混凝土坍落度法、砂浆 流动度法、漏斗法、水泥稠度法等。经大量试验验 证,认为净 浆流动度法简便易行,并能较好地反映 适应性状 况,因此很多 水泥、混凝土生产厂家采用此方法。净浆流动度法是采用现行 水泥净 浆搅 拌机 拌制水泥净 浆,拌 制时水灰比一般 采用 0.29, 拌制时 按需要加入一定量外加剂。拌制好的净浆 装入锥模 ( 上 口 φ36mm下口 φ60mm 高 φ60mm) 中 , 锥模下放一块足够大的 玻璃板 , 将模中净浆 用餐刀插动后刮平 , 提取锥 模 , 浆体 流平 , 用直尺测量初始流动度值。又根据不同外加剂掺量和不同时间 间隔进行 多次检测 , 即得知是否有明确的饱和点和流动度损失 大小。
水泥中混合材料的种类、细度、颗粒形态及掺量等对外加 剂的吸附作用是有影响的。根据 试验和实践表明,减水剂对矿 渣水泥的适应性较好,对于掺粉煤 灰混合材的水泥,不同品种 的粉 煤灰 对适 应性影响 差异 很大, 优质细粉 煤灰、超细 粉煤 灰中含有球状玻璃体,对减水剂的吸 附量小,适应性好,对含 碳量高的粗粉煤灰 适应性差。而对火山灰、煤矸石、窑灰为混 合材料的 水泥,由于火山灰 质混合材具 有较大 的内比 表面积, 吸附量大,适应性较差。 1.5 水泥中碱含量
凝结。因此控制 好磨机温度很 重要 , 磨内温 度适当高 , 使部分
二水石膏脱水为溶解度 大的半水石膏适应性好 , 磨内温 度过高 ,
会形成大量半水石膏, 导致假凝 , 磨内温度过低 , 半水石膏量 少,
会导致急凝。
1.3 水泥细度状态
高效减 水剂一般 都是阴离子型高分子表面活性剂 , 而水泥
颗粒 表面一般带正电 , 对阴离子表 现出较强的亲合力,在水泥
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