适应性及改进措施改进

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中国水泥熟料矿物成分差异情况的统计(%)
年份 1983 1984 1985
C3S 44.0-61.0 32.0-64.4 27.0-69.3
C3A 2.5-15.0 2.8-15.1 1.9-14.4
R2O 0-2.0 0.1-1.7 0.1-1.9
f-CaO 0-3.0
0.1-3.7
尤其是铝酸盐含量!
300
250
200
150
100
50
0
0.52
1.3
萘系高效 减水剂, 0.75%C
木钙, 0.25%C
2
水泥碱含量(%)
碱的影响
• 水泥中碱含量增大,会促进铝酸盐相的 溶解,因此造成铝酸盐相的快速水化
• 碱的存在会促使较多的萘系高效减水剂 吸附在铝酸盐矿物表面
• 碱含量高的水泥,SO42-与C3A的比例显 得更加重要
250
300
350
400
450
水泥细度(m2/kg)
相同水灰比下不同细度的水泥对水泥浆体流动度的影响
相同流动度下不同细度的水泥浆体的流动度损失情况
水泥细度 高效减水剂
(m2/kg) 掺量(%C)
299
0.70
水灰比
0.25
0 min
400
流动度(mm) 30 min 60 min
380 365
120 min
碱含量 (%) <0.5 0.5-1.0 <0.5 >0.5
C3A含量 (%)
<6 <6 >6 >6
石膏掺量 (SO3, %)
<2 3-4 2.5-3 3.5-4
石膏掺量、形态
9
终凝
8 7
CaSO4.2H2O
6
初凝
5
4
3
终凝
2 1
初凝 CaSO4.1/2H2O
0
2
3
4 掺量(%)
1)石膏掺量与其对凝结时间的影响呈非正比关系
流动性(mm)
450 400 350 300 250 200 150 100 50
0
0
经过时间(min)
30
60
90
120
碱含量对掺加高浓型高效减水剂浆体流动性的影响
0.50% 0.60% 0.70% 1.00% 1.20%
450
流动性(mm)
400
0.50%
350
300
0.60%
250
0.70%
流动度(mm)
600 550 500 450 400 350 300
0
0 10 30 50 70
30
60
90
120
时间(min)
矿渣粉替代水泥百分率对外加剂作用效果的影响
流动度(mm)
500 450 400 350 300 250 200 150 100
0
0 5 10 15 20
30
60
90
120
煤矸石、偏高岭土替代水泥百分率对外加剂作 用效果的影响
混合材或掺合料影响规律
煤矸石 偏高岭土
硅灰 > 沸石粉 > 粉煤灰(II级)
高钙灰 矿渣粉(S95)
水泥的细度
2900cm2/g -- 4200cm2/g
流动度(mm)
水灰比为0.274,高效减水剂掺量为0.7%C
500
450
400
350
300
影响水泥与外加剂适应性的因素
外加剂 水泥 外加剂掺量与掺加方法 其它
状态
纯度
磺化程度
中和离子
聚合度
掺量 掺加方式
其它
混合材品 种与掺量
矿物组成
细度
碱含量
石膏掺量 石膏形态
(a)外加剂
(b)水泥
影响水泥与外加剂之间适应性因素的示意图
减水剂自身特性对其塑化效果的影响
1) 磺化效果 2) 聚合度(分子量) 3) 生产中起中和作用的反离子 4) 状态(粉状或液状)
0
0
1
2
3
4
萘系高效减水剂在铝酸钙和铝酸钙+石膏
系统的等温吸附曲线
石膏的型态和掺量
• 石膏的作用------水泥调凝剂
• 石膏的型态
CaSO4.2H2O CaSO4.1/2H2O
CaSO4
SO42-
AFt
CC33AA
AFt
SO42-
AFt
SO42-
SO42-
硬石膏
石膏的调凝作用
获得最高强度和最低干缩值时的石膏掺量
• 水泥中真正影响减水剂作用效果的碱为可溶性碱, 不能简单地认为碱含量较高的水泥与外加剂的适 应性就一定不好
混合材或掺合料
粉煤灰 磨细矿渣粉
钢渣粉 沸石粉 煤矸石 偏高岭土 硅灰
500
流动度(mm)
450
0
400
10
20
350
30
40
300
50
0
30
60
90
120
时间(min)
粉煤灰替代水泥百分率对外加剂作用效果的影响
指标
基准水泥
市场销售水泥
熟料矿物 C3A含量(%)
组成
C3S含量(%)
6~8 50~55
2.5-15.1 27.0-69.3
游离氧化钙含量(%)
< 1.2%
0-3.7



(Na2O+0.658K2O)(%)
混合材种类及掺量
< 1.0% 无
0-2.0
除I型硅酸盐水泥外,其它品种硅酸盐 类水泥均掺加有矿渣、粉煤灰、火山灰质材 料、窑灰或/和非活性混合材等,数量不等, 在质保书中一般也不作说明
磨机降温的重要性
• 石膏在磨机内脱水,则水泥水化时产生 脱水石膏重结晶导致“假凝”,或其它 现象
• 磨机外部降温冷却有助于防止石膏的转 型
石膏的型态
• 粉磨过程中石膏脱水的影响
• 掺硬石膏的影响
• 硬石膏
木钙、糖钙
SO42-
AFt
CC33AA
AFt
SO42-
AFt
SO42-
SO42-
石膏的调凝作用
石膏掺量、形态
2)掺加石灰,或f-CaO的存在,会促进石膏的缓凝 作用
3)石膏最佳掺量与C3A 、C4AF含量有关 4) CaSO4.1/2H2O的缓凝作用比CaSO4.2H2O强烈 5)当CaSO4.1/2H2O掺量过大时,则导致快凝 6)由于天然硬石膏活性低,掺量应稍高一些 7)当用大体相等比列的石膏和硬石膏混合物掺加,
200
422
0
30
60
90
120
时间(min)
水泥细度对掺高效减水剂净浆流动性损失的影响
水泥的新鲜程度及温度
• 新鲜水泥,吸附能较大,塑化效果稍差 •对于新鲜水泥,最好采用后掺法 •水泥温度高,减水剂塑化效果较差
旧-同-1.0% 新-同-1.0% 旧-同-0.5% 新-同-0.5% 旧-后-0.5% 新-后-0.5% 600
京阳水泥 32.5R P.O 53.7 27.6 9.6 3.2 2.9 1.0 0.8 0.4
海螺水泥 42.5R P.O 63.3 21.4 5.6 3.4 2.7 1.9 0.7 0.4
联合水泥 525P.O 62.4 22.8 6.0 3.5 2.9 1.3 0.6 0.3
天成水泥 42.5P.O 52.7 27.1 10.1 3.4 3.3 1.1 0.7 0.4
200
1.00%
150
1.20%
100
1.50%
50
经过时间(min)
0
0
30
60
90
120
碱含量对掺加低浓型高效减水剂浆体流动性的影响
碱的影响
• 随着水泥碱含量的增大,高浓型萘系高效减水剂 对水泥浆体的塑化作用明显下降,水泥浆体流动 性损失加快,凝结时间急剧缩短。
• 碱含量对水泥与低浓型萘系高效减水剂的适应性 的影响较小,其原因在于低浓型萘系高效减水剂 中残留的Na2SO4为浆体液相及时提供了一定量 的SO42-。
水泥与外加剂适应性的 改善措施
容易出现不相适应性问题的外加剂
1) 减水剂(普通减水剂、高效减水剂) 2) 缓凝剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂 3) 速凝剂 4) 引气剂 5) 泵送剂(普通泵送剂、高效泵送剂) 6) 控制混凝土坍落度损失的外加剂 7) 膨胀剂
常出现的不适应性现象
• 混凝土拌合料在搅拌机中就变得干硬 • 无法卸料 • 泵送时堵泵 • 减水率低或坍落度损失过快 • 泌水、离析、扒底等
• 造成返工
• 影响工期 • 影响效率
外加剂厂
混凝土 供应商
• 引起纠纷
施工单位
混凝土外加剂与水泥适应性的概念
按照混凝土外加剂应用技术规范,将经检验符合 有关标准的某种外加剂掺加到用按规定可以使用该 品种外加剂的水泥所配制的混凝土中,一般产生两 种情况:
1)能够产生应有的效果,就认为该水泥与这种 外加剂是适应的;
2)如果不能产生应有的效果,则该水泥与这种 外加剂之间存在不适应性。
各种水泥的水泥的化学成分
水泥 京阳水泥 52.5R
P.II
CaO SiO2 Al2O3 SO3 Fe2O3 MgO K2O TiO2 64.8 21.7 5.2 3.4 2.7 1.0 0.7 0.3
京阳水泥 42.5R P.O 64.2 21.7 5.2 3.4 2.7 1.0 0.7 0.3
280
329
0.70 0.26 385 360 345 247
359
0.70 0.28 395 370 350 352
392
0.70 0.28 410 395 350 260
422
0.70 0.29 400 385 310 215
流动度(mm)
450
400
350
299
329
300
359
250
392
净浆沉入度(mm)
45
35
0.75%C
25
0.50%C
15
0%C
5
-5 1#
Leabharlann Baidu2#
3#
4#
5#
水泥品种
同一种高效减水剂对5种普通水泥的作
用效果
减水剂对水泥适应性试验(B)
净浆沉入度(mm) 空白
50
S1 0.50%C 0.75%C
40 30
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9 S10
20
10
0
不同种高效减水剂对同一种水泥的作 用效果
石膏种类及掺量 细度(比表面积cm2/g )
二 水 石 二水石膏、无水石膏或/和半水石膏, 膏 , 掺 量 掺量不定
不定
3200+200
• 不增加水泥,而单纯增大用水量 降低 + 耐久性下降
W/C增大
强度
• 同时增加水泥和用水量 浆体量增大 成本增加 + 收缩开裂增加 + 耐久性降低
• 施工现场加水导致混凝土内部质量不均,承载力、耐久 性下降
水泥与外加剂产生不相适应性的后果
• 影响混凝土拌合物及硬化后的质量
• 影响施工 水泥厂
• 造成退货
500
净浆流动性(mm)
400
300
200
100
经过时间
0
0
30
60
90
120
水泥含碱量、新鲜程度以及外加剂掺加方法对
外加剂作用效果的影响
外加剂的掺加方法
先掺法 同掺法 滞水法 分批添加法
外加剂使用效果与质量检测结果 存在差别的原因
实际工程使用的水泥与外加剂性能检 验所用水泥有区别
市场销售水泥与基准水泥的对比
时间(min)
沸石粉替代水泥百分率对外加剂作用效果的影响
流动度(mm)
500 450 400 350 300 250 200 150 100
0
0 3 5 10 15
30
60
90
120
时间(min)
硅灰替代水泥百分率对外加剂作用效果的影响
350
海螺水泥
300
Fluidity of paste/mm Fluidity of paste/mm
所得凝结时间和强度与单独使用石膏时类似 8)对每种水泥,存在最佳的石膏掺量
CaSO4 . 2H2O随温度产生的形态转变
温度 65oC 107-170o C 200oC 250oC >400oC
>800oC
变化 开始脱水 CaSO4..1/2H2O 可溶性石膏 残留很少水分 完全脱水,成为不溶性硬石膏 (死烧石膏) 部分分解为CaO(过烧石膏)
天平水泥 525P.O 59.1 23.6 7.4 3.7 2.9 2.2 0.6 0.3
天平水泥 425P.O 51.3 27.9 11.1 3.4 2.5 2.6 0.5 0.5
镇江雪山水泥 525P.O
60.0 22.1 6.7 3.7 3.5 2.0 0.6 0.3
减水剂与水泥适应性的试验
250
Slag
200
HCFA
Gangue1
150
Gangue2
100
50
0 0
350
10
20
30300 40
50
60
70
Replac2e5m0ent ratio/% 200 150 100
Slag HCFA 偏1 偏2
50
0 0
10
20
30
40
50
60
拉70 法基水泥
Replacement ratio/%
减水剂分子聚合度与其分散效果的关系
分 散 效 果
染料分散剂
聚合物
聚合度
7 10 13
水泥对外加剂作用效果的影响
• 矿物组成和石膏掺量 • 石膏形态 • 碱含量 • 混合材和掺合料 • 细度 • 新鲜程度和温度等
水泥矿物成分
C3S C2S C3A C4AF
水泥特性对减水剂塑化效果的影响
水泥的矿物成分
硬石膏
C3AH6
CC33AA C3AH6
C3AH6
硬石膏
木钙或糖钙
SO42-
掺硬石膏水泥与木钙、糖钙的适应性
各种型态的石膏对木钙、糖钙 的吸附能力
CaSO4> CaSO4.1/2H2O> CaSO4.2H2O
碱含量
• Na2O • K2O
水泥碱含量对掺减水剂净浆流动度的影响
净浆流动度(mm)
水泥熟料矿物对减水剂的吸附
• C3A>C4AF>C3S>C2S • 石膏的存在和溶出有利于降低铝酸盐对
减水剂的吸附 • 硫酸根离子与C3A的浓度平衡与否跟掺高
效减水剂浆体中高效减水剂浓度急速降 低的现象有一定关系
铝酸盐对减水剂的吸附
吸附量(mg/g)
100
80
60
40
20
萘系高效减水剂的残余浓度(%)
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