混凝土减水剂用量计算探究
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
试验用砂石中粉料的级配、密度、比表面积见表 1。
表 1 试验用泥粉料、砂石粉料的性能
序号
试验粉料
级配
密度 比表面积 (g/cm3) (m2/kg)
0
水泥
连续
3.15
328
1
＜0.08
连续
2.54
300
2 泥粉料 ＜0.16
连续
2.46
91
3 （mm） 0.08～0.16 单粒级 2.50
35
4Baidu Nhomakorabea
＜0.30
广东建材 2017 年第 12 期
材料研究与应用
混凝土减水剂用量计算探究
危加阳 （广东水利电力职业技术学院）
【摘 要】传统减水剂用量计算未计入砂石细粉对减水剂的吸附量，也未考虑粉煤灰等对减水剂的
吸附效果与水泥的差异，使得混凝土减水剂用量有偏颇。通过试验，确定了砂石中细粉需吸附减水剂 的适宜粒径上限值为 0.08mm，比较了水泥、粉煤灰、矿渣粉、砂石中细粉等对减水剂的吸附效果，提出 了将砂石中细粉等换算成对减水剂具有同等吸附效果的水泥量，按混凝土总粉量计算减水剂用量的 方法。混凝土设计工程实践证实了按混凝土总粉量计算减水剂用量是必要的。
即泥颗粒减少了更多的吸附层水量，表现为用水量相同 时，在减水剂作用下，泥浆具有更大的流动度；②水泥熟 料中 C3A、C4AF 带正电，C3S、C2S 带负电，异性电荷相互吸 引抵消了减水剂对颗粒的分散作用，导致水泥浆流动度 降低；而惰性泥颗粒几乎无电荷作用；③另外，水泥颗粒 在溶液中的热运动，颗粒棱角相互碰撞，增大了这些部 位的表面能而相互吸引，还有诸如不饱和键的配位作 用、氢键作用及范德华力作用也是水泥浆流动度降低的 原因。
材料研究与应用
广东建材 2017 年第 12 期
动度为 242mm。减水剂对其它各级粉料分散效果试验的 掺量也取 1.6%，设计了表 2 的 8 组试验。
⑵水用量。表 1 可知，细微泥粉、细微砂石粉的比表 面积与水泥比表面积很接近，可以认为三者细度基本一 致。而细微泥粉、细微砂石粉、水泥密度分别为 2.54g/cm3、2.62g/cm3、3.15g/cm3，300g 相同质量的细微 泥粉、细微砂石粉比水泥多出 24%、20%的绝对体积量， 即细微泥粉、细微砂石粉比水泥分别多出 24%、20%的颗 粒数量。为比较减水剂对细微泥粉、细微砂石粉的分散 效果与水泥的差异，细微泥粉、细微砂石粉的用水量在 水泥用水量 87g 的基础上应分别增加 24%、20%，即细微 泥粉用水量为 87+87×24%=108g、砂石细微粉用水量为 87+87×20%=104g（见表 2）。因用水量是影响粉料流动 度主要因素之一，为使减水剂对细粉分散效果具有相对 可比性，各级粉料用水量取同样值。即各级泥粉用水量 均取 108g，各级砂石粉用水量均取 104g。表 2 中序号 2、3、4 各级泥粉比序号 1（细微泥粉）的比表面积均小， 用水量也取 108g，显然用水量是超量的。序号 6、7、8 各 级砂石粉的用水量也是超量的。
连续
2.55
38
5
＜0.08
连续
2.62
311
6 7
砂石 粉料 （mm）
＜0.16 0.08～0.16
连续 单粒级
2.62 2.60
78 24
8
＜0.30
连续
2.60
32
3.2 试验设计
⑴减水剂用量。首先做减水剂与水泥相容性基准组 试验（序号 0），获得减水剂饱和点为 1.6%，水泥净浆流
- 11 -
2 混凝土原材料粉料
⑴ 水 泥 ： 海 螺 牌 42.5R 普 通 水 泥 ，28 天 强 度 48.6MPa，比表面积 328m2/kg，80μm 筛筛余量 1.6%，密 度 3.15g/cm3。
⑵粉煤灰：Ⅱ级沙角电厂粉煤灰，比表面积 316m2/kg，80μm 筛 筛 余 量 3.6% ，45μm 筛 筛 余 量 12.8%，密度 2.36g/cm3。
3.3 试验结果
各级泥粉料、砂石粉料的净浆流动度及净浆状态如 表 2。
3.4 试验结果分析
序号 1 净浆流动度达 292mm，比序号 0 水泥净浆流 动度 242mm 更大，说明高效减水剂对细微泥粉具有很好 的分散效果，且比水泥更强。究其主要原因：①惰性泥颗 粒—水体系界面的表面张力大于活性水泥颗粒—水体 系界面的表面张力。减水剂为表面活性剂，使泥—水体 系界面的表面张力降低得更大，泥浆体系为了保持热力 学平衡，体系颗粒的表面积势必增大更多。这种体系颗 粒表面积的增大，来源于颗粒周围溶剂化水膜的减小，
【关键词】砂石细粉；同等吸附效果；混凝土总粉量；减水剂用量
1 引言
高效减水剂为混凝土带来了巨大的技术与经济效 益。基于此，人们热衷于新型、高性能减水剂的研发，但 对减水剂在混凝土配制计算方面重视得不够。高效减水 剂用量不仅决定减水剂对混凝土技术效能的发挥，也直 接关系到混凝土的经济效益。高效减水剂用量计算方 面，多是仅考虑水泥对减水剂的吸附要求，忽视了粉煤 灰等矿物掺合料对减水剂的吸附与水泥的差异，忽略了 骨料中细粉对减水剂的吸附作用，对砂石中细粉需吸附 减水剂的适宜粒径上限值很随意。显然，这种传统方法 不能反映混凝土原材料对减水剂的综合需求，使得混凝 土性能常偏离设计指标。因此，探究准确计算减水剂用 量方法，是十分必要的。
⑶矿渣粉：S95 级韶钢矿渣，28 天活性指数≥100%， 比表面积 423m2/kg。
⑷减水剂：SP010-25 聚羧酸高效减水剂。 ⑸砂石中粉料： ①为与技术标准匹配，方孔筛控制孔径为 0.08mm、 0.16mm、0.30mm。 ②泥粉料：为探究泥粉料对减水剂的吸附规律，设
计了四组粒级，各粒级泥粉料由烘干砂石筛分得到，分 别为：小于 0.08mm 的细微泥粉、小于 0.16mm 的连续粒 级较 粗泥 粉、0.08～0.16mm 单粒 级 较 粗 泥 粉 、 小 于 0.30mm 连续粒级粗泥粉。
③砂石粉料：各粒级砂石粉料由粒径大于 0.30mm 颗粒洗净后烘干研磨筛分得到，砂石粉料的分级与泥粉 料一致。将砂石粉料单列，一是为了比较减水剂对砂石 粉料分散效果与泥粉料的差异；二是砂石粉含量较多的 人工砂应用日益增加，有必要单独试验。
3 砂石中细粉需吸附减水剂的适宜粒径 上限值选择
3.1 试验用粉料的性能
表 1 试验用泥粉料、砂石粉料的性能
序号
试验粉料
级配
密度 比表面积 (g/cm3) (m2/kg)
0
水泥
连续
3.15
328
1
＜0.08
连续
2.54
300
2 泥粉料 ＜0.16
连续
2.46
91
3 （mm） 0.08～0.16 单粒级 2.50
35
4Baidu Nhomakorabea
＜0.30
广东建材 2017 年第 12 期
材料研究与应用
混凝土减水剂用量计算探究
危加阳 （广东水利电力职业技术学院）
【摘 要】传统减水剂用量计算未计入砂石细粉对减水剂的吸附量，也未考虑粉煤灰等对减水剂的
吸附效果与水泥的差异，使得混凝土减水剂用量有偏颇。通过试验，确定了砂石中细粉需吸附减水剂 的适宜粒径上限值为 0.08mm，比较了水泥、粉煤灰、矿渣粉、砂石中细粉等对减水剂的吸附效果，提出 了将砂石中细粉等换算成对减水剂具有同等吸附效果的水泥量，按混凝土总粉量计算减水剂用量的 方法。混凝土设计工程实践证实了按混凝土总粉量计算减水剂用量是必要的。
即泥颗粒减少了更多的吸附层水量，表现为用水量相同 时，在减水剂作用下，泥浆具有更大的流动度；②水泥熟 料中 C3A、C4AF 带正电，C3S、C2S 带负电，异性电荷相互吸 引抵消了减水剂对颗粒的分散作用，导致水泥浆流动度 降低；而惰性泥颗粒几乎无电荷作用；③另外，水泥颗粒 在溶液中的热运动，颗粒棱角相互碰撞，增大了这些部 位的表面能而相互吸引，还有诸如不饱和键的配位作 用、氢键作用及范德华力作用也是水泥浆流动度降低的 原因。
材料研究与应用
广东建材 2017 年第 12 期
动度为 242mm。减水剂对其它各级粉料分散效果试验的 掺量也取 1.6%，设计了表 2 的 8 组试验。
⑵水用量。表 1 可知，细微泥粉、细微砂石粉的比表 面积与水泥比表面积很接近，可以认为三者细度基本一 致。而细微泥粉、细微砂石粉、水泥密度分别为 2.54g/cm3、2.62g/cm3、3.15g/cm3，300g 相同质量的细微 泥粉、细微砂石粉比水泥多出 24%、20%的绝对体积量， 即细微泥粉、细微砂石粉比水泥分别多出 24%、20%的颗 粒数量。为比较减水剂对细微泥粉、细微砂石粉的分散 效果与水泥的差异，细微泥粉、细微砂石粉的用水量在 水泥用水量 87g 的基础上应分别增加 24%、20%，即细微 泥粉用水量为 87+87×24%=108g、砂石细微粉用水量为 87+87×20%=104g（见表 2）。因用水量是影响粉料流动 度主要因素之一，为使减水剂对细粉分散效果具有相对 可比性，各级粉料用水量取同样值。即各级泥粉用水量 均取 108g，各级砂石粉用水量均取 104g。表 2 中序号 2、3、4 各级泥粉比序号 1（细微泥粉）的比表面积均小， 用水量也取 108g，显然用水量是超量的。序号 6、7、8 各 级砂石粉的用水量也是超量的。
连续
2.55
38
5
＜0.08
连续
2.62
311
6 7
砂石 粉料 （mm）
＜0.16 0.08～0.16
连续 单粒级
2.62 2.60
78 24
8
＜0.30
连续
2.60
32
3.2 试验设计
⑴减水剂用量。首先做减水剂与水泥相容性基准组 试验（序号 0），获得减水剂饱和点为 1.6%，水泥净浆流
- 11 -
2 混凝土原材料粉料
⑴ 水 泥 ： 海 螺 牌 42.5R 普 通 水 泥 ，28 天 强 度 48.6MPa，比表面积 328m2/kg，80μm 筛筛余量 1.6%，密 度 3.15g/cm3。
⑵粉煤灰：Ⅱ级沙角电厂粉煤灰，比表面积 316m2/kg，80μm 筛 筛 余 量 3.6% ，45μm 筛 筛 余 量 12.8%，密度 2.36g/cm3。
3.3 试验结果
各级泥粉料、砂石粉料的净浆流动度及净浆状态如 表 2。
3.4 试验结果分析
序号 1 净浆流动度达 292mm，比序号 0 水泥净浆流 动度 242mm 更大，说明高效减水剂对细微泥粉具有很好 的分散效果，且比水泥更强。究其主要原因：①惰性泥颗 粒—水体系界面的表面张力大于活性水泥颗粒—水体 系界面的表面张力。减水剂为表面活性剂，使泥—水体 系界面的表面张力降低得更大，泥浆体系为了保持热力 学平衡，体系颗粒的表面积势必增大更多。这种体系颗 粒表面积的增大，来源于颗粒周围溶剂化水膜的减小，
【关键词】砂石细粉；同等吸附效果；混凝土总粉量；减水剂用量
1 引言
高效减水剂为混凝土带来了巨大的技术与经济效 益。基于此，人们热衷于新型、高性能减水剂的研发，但 对减水剂在混凝土配制计算方面重视得不够。高效减水 剂用量不仅决定减水剂对混凝土技术效能的发挥，也直 接关系到混凝土的经济效益。高效减水剂用量计算方 面，多是仅考虑水泥对减水剂的吸附要求，忽视了粉煤 灰等矿物掺合料对减水剂的吸附与水泥的差异，忽略了 骨料中细粉对减水剂的吸附作用，对砂石中细粉需吸附 减水剂的适宜粒径上限值很随意。显然，这种传统方法 不能反映混凝土原材料对减水剂的综合需求，使得混凝 土性能常偏离设计指标。因此，探究准确计算减水剂用 量方法，是十分必要的。
⑶矿渣粉：S95 级韶钢矿渣，28 天活性指数≥100%， 比表面积 423m2/kg。
⑷减水剂：SP010-25 聚羧酸高效减水剂。 ⑸砂石中粉料： ①为与技术标准匹配，方孔筛控制孔径为 0.08mm、 0.16mm、0.30mm。 ②泥粉料：为探究泥粉料对减水剂的吸附规律，设
计了四组粒级，各粒级泥粉料由烘干砂石筛分得到，分 别为：小于 0.08mm 的细微泥粉、小于 0.16mm 的连续粒 级较 粗泥 粉、0.08～0.16mm 单粒 级 较 粗 泥 粉 、 小 于 0.30mm 连续粒级粗泥粉。
③砂石粉料：各粒级砂石粉料由粒径大于 0.30mm 颗粒洗净后烘干研磨筛分得到，砂石粉料的分级与泥粉 料一致。将砂石粉料单列，一是为了比较减水剂对砂石 粉料分散效果与泥粉料的差异；二是砂石粉含量较多的 人工砂应用日益增加，有必要单独试验。
3 砂石中细粉需吸附减水剂的适宜粒径 上限值选择
3.1 试验用粉料的性能