化学外加剂与水泥的相容性(精)

试验研究

化学外加剂与水泥的相容性

陈青鹰刘松柏吴金国郭路丁蕴斌(1. 景德镇市建筑工程监督管理站

江西景德镇 2. 江西省建筑材料工业科学研究设计院 1

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摘要:, , 实

现与水泥的相适应。

关键词:水泥; ; ; 1前言

不论哪一种外加剂都存在和水泥的相容性问题, 而超塑化剂又最为突出。超塑化剂又称高效减水剂, 目前主要是以萘系减水剂为代表。我国的水泥厂家有近千家, 水泥品种千差万别, 而我国的外加剂厂家大部分规模比较小, 生产的产品种类较复杂, 产品的性能也各不一样, 都或多或少的存在与水泥的相容性问题。当前很多的外加剂厂家针对水泥的水化机理及当前水泥企业的生产特点, 通过对产品进行复合的方法, 推出了自己的复合产品, 使得产品能更好的和水泥相适应, 扩大了产品的市场份额及影响力。

复合外加剂是指为了满足某种性能和工艺要求, 将减水剂与其它外加剂复配或将几种减水剂复配形成的新的产品。近年来复合外加剂在我国发展较快, 品种繁多。复合外加剂的发展方向是研制和开发高性能、多功能复合外加剂。如何在现有的几种减水剂品种上进行复配, 生产出高效能、低成本、适应性广泛的复合产品, 是

复合外加剂发展的一个重要的方向。怎样对外加剂进行合理的调整, 如何针对所定水泥来调整外加剂, 使新拌混凝土有良好的工作性能和较低的坍落度经时损失是摆在我们面前的重要问题。

2水泥的物化性能对相容性的影响

2. 1水泥熟料的矿物组成对相容性的影响

水泥胶结料对外加剂吸附量的多少对流动性及强度增长有很大影响。外加剂的分散作用可以破坏浆体的凝聚结构, 使流动性提高。外加剂吸附量越少, 分散作用越强, 水泥浆体的流动度值越大。

水泥中的C 3A 、C 4AF 混水后, ζ电位呈正值, 较多地吸附外加剂, 而C 3S 、C 2S 混水后, ζ电位呈负值, 外加剂吸附量较少。水泥矿物中C 3A 的外加剂吸附量最大, 以下依次为C 4AF 、C 3S 、C 2S, 因此C 2S 含量大的水泥拌制的混凝土流动性大, 坍落度经时损失也小。

2. 2水泥中的CaS O 4形态和含量对相容性的

影响

水泥中的CaS O 4的作用是调控C 3A 的水化。混凝土坍落度经时损失通常与水泥早期的水化过程有关。一般认为, 水泥的水化分为起始期、诱导期、加速期、减速期(衰退期和稳定期。水泥加水后即进入起始期, 硫酸盐和铝酸盐(C 3A 快速溶解, 生成钙矾石, 放出大量热量。进入诱导期后, C 3S 继续水化, 随着结合水和吸附水的增加及水分

的蒸发, 游离水逐渐减少, 流动性或工作性渐次下降。

在常温下, C 3A 在有石膏存在和无石膏存在时分别按以下①和②的方式水化

2C 3A +21H →C 4AH 13+C 2AH 8

3CaS O 4・32H 2O

水泥熟料的组成(特别是C 3A 和C 4AF 的含量、水泥的硫酸钙的形态和含量、碱含量、水泥的细度、混合材的品种和质量对外加剂和水泥的相容性都有很大的影响。

江西建材4/2005

①②

C 3A +3(CaS O 4・2H 2O +26H 2O →C 3A ・

①式的水化过程非常迅速, 放出大量的热, 提

・ 5

・

江西建材

高了体系的温度, 更加剧反应得进行; 而按②式水化时的产物C 3A ・3CaS O 4・32H 2O 即钙矾石, 会在C 3A 表面形成薄膜, 阻止水的渗入, 减缓C 3A 的水化。

水泥中的石膏有无水石膏、半水石膏、二水石膏等。在②式中的石膏实际是溶于水后以离子形态参与反应的, 不同形式的石膏溶解速率有很大的不同。对相容性的影响也各不相同。

无水石膏溶解速率最低, 导致其浓度不足以控制C 3A 的快速水化。减水剂的加入虽然能使流动性暂时提高, 但是随着水化的快速进行, 量转化为结合水和吸附水, , 导2. 3水泥的碱含量对相容性的影响

b . 对外加剂进行改性, 优化分子结构。

c . 研制完全不同于现有外加剂的全新品种。

其中, 对现有外加剂的选择、优化仍然是当前

较可行的途径。

我们结合多年来的生产、使用经验, 对以上分析的各种情况分别提出如下解决方案。

311水泥的C 3A 和C 4AF 含量过高以及CaS O 4, 可以用萘系的F C 3A 和C 4AF 吸附C 2S 吸附。我们还和低浓F DN 复合使用, 高浓F DN 的Na 2S O 4含量较高, 适量的加入Na 2S O 4同样可以抑制C 3A 的快速水化。掺加葡萄糖酸钠等缓凝剂对C 3A 的水化速率进行控制也是可行的办法。

312水泥的碱含量过高引起的相容性问题,

水泥中的碱多半由生料中的粘土质原料带入,

水泥的碱含量过高, 会加快熟料的水化, 使相容性变差。

2. 4水泥的细度对相容性的影响在熟料成份不变的条件下, 水泥越细, 比表面积越大, 对外加剂的吸附量必然越大, 外加剂与水泥的相容性也越差。

2. 5混合材对相容性的影响

混合材的种类和细度都会对相容性产生一定的影响。相对来讲, 矿渣混合材和优质粉煤灰的颗粒呈球状, 表面光滑细致, 对水和外加剂的吸附相对较少, 与外加剂

的相容性较好。火山灰质的混合材和含碳量较高的粗质粉煤灰对外加剂的适应性则较差。

另外, 很多商品混凝土中都掺有矿物掺合料。掺合料和外加剂之间也有适应性的问题。

当前使用较多的掺合料主要有粉煤灰、高炉矿渣粉以及硅灰等。优质粉煤灰和高炉矿渣粉对外加剂的适应性较好, 而硅灰由于其颗粒极细(比表

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面积可达210×10c m /g , 需水量比高达135%, 对外加剂的吸附也较大。

3改善外加剂与水泥的相容性的途径化学外加剂的化学成份、分子量、交联度、磺化程度和平衡离子等决定了其主要性能包括相容性。改善外加剂与水泥的相容性的途径主要有:

a . 对现有外加剂的品种进行选择、复合。

最好选用萘系高浓F DN, 氨基磺酸盐和密胺系产品

也是不错的选择。

313水泥细度过细和混合材及掺合料引起的相容性问题可以通过木钙和萘系F DN 的复合解决。木钙先于F DN 被吸附, 从而使F DN 的作用能得到更好的发挥。

4结论

在实际的工程运用中, 如何调整外加剂的成份, 使外加剂更好的与水泥相适应, 是外加剂行业必须解决的问题。对现有各种外加剂的复合并通过试验迅速准确调整, 完全可以实现外加剂产品的低成本、高性能, 达到工程对混凝土各项工作性能的要求, 大大降低混凝土中外加剂的单方用量, 降低混凝土的造价。