减水剂适应性（共6篇）
减水剂适应性 篇1
引言
水泥与减水剂的适应性也称为相容性, 即将某种减水剂掺入某种水泥所配制的混凝土中, 若能产生应有的效果, 则认为该外加剂与所用水泥的适应性好, 否则即适应性不好。在实际生产中, 并不是所有的水泥与减水剂都能产生很好的效果, 若水泥与减水剂的适应性差, 将造成混凝土不能满足运输或施工的需要, 最终影响混凝土的强度和耐久性。本文通过试验, 从水泥、混合材和减水剂3个方面, 分析了影响水泥与减水剂适应性的主要因素, 供参考。
1 水泥的影响
1.1 水泥熟料矿物组成的影响
采用某水泥厂生产的P·O 42.5R和P·O 42.5水泥, 外加剂采用相同的配合比, 用混凝土坍落度方法测试, 结果见表1。
由表1可见, 水泥中的铝酸盐矿物越高, 混凝土的初始坍落度越小, 坍落度经时损失越大, 这是因为水泥熟料中C3S、C2S、C3A、C4AF对减水剂的吸附能力不同, 其吸附顺序为:C3A>C4AF>C3S>C2S, 即铝酸盐矿物对减水剂的吸附能力大于硅酸盐矿物。有研究表明, 水泥与减水剂的适应性与水泥对减水剂的吸附量有关, 吸附量越大则适应性越差。因此, 为了提高水泥与外加剂的适应性, 应提高硅酸盐矿物含量, 降低铝酸盐矿物含量, 特别是降低C3A的含量。C3A的含量最好控制在8 %以下。
1.2 水泥中的碱含量
随着水泥中碱含量的增大, 减水剂与水泥的适应性变差。这主要是由于碱含量高而使水泥中C3A的水化速度加快, 对减水剂的吸附量增大, 致使与水泥的适应性变差。碱含量的增大, 还会导致混凝土的凝结时间缩短, 坍落度经时损失变大。
1.3 水泥中石膏种类的影响
掺入水泥中的石膏一般有二水石膏、无水石膏和半水石膏。石膏是水泥的缓凝剂, 遇水后溶解为SO42-离子和Ca2+离子, 在早期能抑制C3A的水化速度。硫酸盐含量的多少, 直接影响混凝土的工作性能, 因此, 石膏的溶解度和溶解速度至关重要。
采用某水泥厂生产的P·O 42.5水泥, 分别掺入二水石膏、无水石膏和半水石膏, 其余配比均相同, 其混凝土坍落度试验结果见表2。
由表2可见, 掺入无水石膏的混凝土初始坍落度大, 坍落度经时损失也大;掺二水石膏的混凝土初始坍落度大, 坍落度经时损失则很小。这是由于石膏形态不同, 在水中的溶解度和溶解速度不同, 溶解度和溶解速度大小顺序为:无水石膏<二水石膏<半水石膏。无水石膏的溶解度和溶解速度小, 不足以抑制C3A的水化速度;半水石膏的溶解度和溶解速度大, 导致假凝;二水石膏则介于二者之间, SO42-离子的溶出量恰好可以控制C3A的水化速度。因此, 如果生产水泥时使用二水石膏, 则水泥与减水剂的适应性好。
1.4 水泥细度的影响
水泥细度对混凝土坍落度的影响见表3。
由表3可见, 水泥细度越细, 则初始坍落度小, 坍落度经时损失大。这是因为水泥细度越细, 其比表面积越大, 水泥的水化速度越快, 对减水剂的吸附量越大。如果水泥细度粗, 水泥的水化速度变慢, 虽然对减水剂的吸附量变小, 但水泥强度降低。所以, 为了提高水泥与减水剂的适应性, 要求水泥的细度适中, 一般控制在细度 (80 μm筛筛余) 2 %～5 %为宜。同时要求水泥的颗粒级配要好, 适宜的级配范围为:粒径5～30 μm的占90 %, 粒径<5 μm的占10 %。
2 减水剂的影响
减水剂的种类很多, 如木质素磺酸盐类减水剂、多元醇类减水剂、β-萘磺酸盐类高效减水剂、三聚氰胺类高效减水剂、氨基磺酸系高效减水剂AH等。试验用减水剂为木质素磺酸钠减水剂MJ和氨基磺酸系高效减水剂AH, 试验结果见表4。
由表4可以看出, 当减水剂MJ的掺量为1.2 %、减水剂AH的掺量为1.0 %时, 可以配制工作性能相近的混凝土。当减水剂AH的掺量为1.2 %时, 混凝土的初始坍落度增大, 并出现离析、泌水现象。可见减水剂的种类不同, 达到饱和点减水剂的掺量也不同, 因此, 在实际工作中, 要根据所用减水剂的种类确定合适的掺量。
3 混合材的影响
近年来在配制混凝土时, 常采用粉煤灰、矿渣粉等量替代水泥, 混合材的种类、颗粒形貌和混合材掺量对水泥与减水剂的适应性也是有影响的。
3.1 高炉矿渣的影响
高炉矿渣粉磨成细粉后一般为多角型, 与水泥的接触面积小, 且矿渣的吸水性低, 对减水剂的吸附小, 所以, 用矿渣替代部分水泥可以改善水泥与减水剂的适应性。根据试验, 矿渣粉可掺20 %～35 %。
3.2 粉煤灰的影响
不同质量的粉煤灰对混凝土的流动性影响很大, Ⅲ级及Ⅲ级以下的粉煤灰比较粗, 碳含量高、孔隙大, 能够吸附大量的减水剂, 会使减水剂与水泥的适应性变差;优质粉煤灰比较细, 碳含量小、孔隙小, 对减水剂的吸附量小, 减水剂与水泥的适应性好, 粉煤灰掺量可控制在15 %左右。
4 结论
4.1 水泥熟料中的C3A含量、水泥含碱量、石膏种类、水泥细度, 均会对水泥与减水剂的适应性造成显著影响。
4.2 减水剂的种类及掺量对水泥与减水剂的适应性有明显影响。采用适量的高细矿渣粉或优质粉煤灰等量替代水泥, 可以改善水泥与减水剂的适应性。
浅析水泥与减水剂的适应性问题 篇2
随着混凝土制品的日益增多,混凝土结构的日趋复杂,建筑物的高层化和大型化,对混凝土的新技术也提出了更高的要求。而混凝土新技术的发展主要依赖于作为混凝土六大组分之一的外加剂性能的不断提高。混凝土外加剂除了具有良好的性能外,在使用过程中还存在一个普遍的、非常重要的问题就是水泥与外加剂的适应性问题。在现代混凝土使用过程中,混凝土坍落度经时损失大就是水泥与外加剂不适应的典型例子,也是困扰商品混凝土生产厂家和使用单位的一个非常头痛的问题。减水剂作为混凝土外加剂中的重要品种,在混凝土中的使用也最为广泛。因而,在实际工程中反映最多、反响也最强烈的就是减水剂与水泥之间适应性差的问题。针对这一问题,分析了影响水泥与减水剂适应性的原因,并有针对性地提出了改善措施,对减水剂的合理使用具有指导意义。
1 水泥与减水剂适应性的影响因素
从减水剂得到广泛应用以来,人们发现同一种减水剂对不同水泥往往表现出不同的效果,尤其会导致新拌混凝土的流变性能及其随时间的变化不大一样,这一发现称作水泥与减水剂的适应性。影响水泥与减水剂适应性的因素很多,根据国内外专家学者的研究成果并结合实际应用情况,归纳起来大约有以下几方面的因素。
1.1 水泥自身存在的影响因素
1)水泥熟料的矿物组成。
水泥中的C3A水化速度最剧烈,当水泥熟料中的C3A含量较高时,其对减水剂的吸附量也较大,使水泥浆体的游离水中没有足够浓度的减水剂分子存在。在实际使用中表现为混凝土坍落度达不到设计要求或坍落度经时损失大,不能满足施工要求。
2)混合材的种类和掺量。
不同的混合材料需水量不同,颗粒级配差别也大。混合材需水量相对小、颗粒级配(按照一定比例和水泥熟料粉磨后)好的水泥流动性较好,反之,适应性较差(细度对水泥与减水剂的适应性影响也较明显)。
3)碱含量和石膏的种类。
碱含量高时,水泥与减水剂适应性差,塑化效果低,坍落度损失大;不同形态的石膏在水中溶解度不同,和C3A的匹配程度也相异,当有效SO3和C3A不匹配时,就表现为水泥浆体流动度经时损失快和混凝土坍落度经时损失快。
1.2 减水剂方面的影响因素
1)不同品种的减水剂产品对水泥的适应性差别很大。如木钙、糖钙等普通减水剂和萘系、蜜胺树脂高效减水剂与水泥的适应性较差,而氨基磺酸盐和聚羧酸盐高效减水剂与水泥的适应性好。这与其化学成分、分子结构、极性基团种类及其在分子中的数量、非极性基团种类、聚合度和平衡离子浓度等有关。
2)同一类型的减水剂,由于原材料性质不同,生产工艺不同(磺化度、聚合度不同),其平均分子量、分子量分布和杂质含量不同,对水泥的适应性也不相同。
3)复合外加剂各组分之间的适应性不同。高效减水剂与普通减水剂复合可能产生沉淀,如萘系+木钙或糖钙等;普通减水剂与石膏之间也可能出现假凝现象,如木钙或糖钙+硬石膏或氟石膏。
2 改善水泥与减水剂适应性的措施
水泥与减水剂的适应性差,直接影响到混凝土的工作性能,甚至会引发质量事故。改善水泥与减水剂的适应性是混凝土工作者的研究热点。本文在前人研究的基础上总结出以下几点改善措施:
1)新型高性能减水剂的开发应用。其特点是:碱含量低,掺量低,减水率高,增强效果好,不泌水不离析,坍落度损失小。
2)不同外加剂的复合使用。高效减水剂与缓凝剂复合或与缓凝减水剂复合,能有效抑制水化,减少坍落度损失;减水剂与引气剂复合,引入大量微小气泡流动性增加,粘聚性提高;减水剂与减水剂复合,产生协同效应和超叠加效应,有效改善了与水泥的适应性;适当的多组分复合能更有效的改善水泥与减水剂的适应性。
3)采用后掺法能有效改善水泥与减水剂的适应性。
4)出现“欠硫化”现象,要适当的增硫。
5)从源头入手,在粉磨水泥时加入保坍剂或保坍助磨剂来改善水泥与减水剂的适应性,从而实现“双向”适应。
6)适当的调整配合比。
3 结语
1)关于水泥与减水剂的适应性影响因素多,机理较为复杂,还有待进一步的深入研究,以便对症下药。
2)在水泥粉磨时加入保坍剂或保坍助磨剂来改善水泥与减水剂的适应性,是一种新思路,为打破只有外加剂来适应水泥的传统模式奠定了基础。
摘要：针对在实际工程中减水剂与水泥之间适应性差的问题,从水泥自身存在的影响因素与减水剂方面的影响因素分析了影响水泥与减水剂适应性的原因,并有针对性地提出了具体改善措施,以促进减水剂的合理使用。
关键词：水泥,减水剂,适应性,改善措施
参考文献
减水剂适应性 篇3
聚羧酸高性能减水剂作为一种化学外加剂, 已经成为配制高性能混凝土不可缺少的组成部份, 也是使混凝土材料实现高性能化和绿色化的重要措施之一。它可以最大限度地控制混凝土的用水量, 提高混凝土的耐久性, 缩短凝结时间, 改善普通混凝土坍落度损失过快等缺点。虽然聚羧酸高性能减水剂相比萘系减水剂具有突出的性能优势, 但是在实际应用过程中, 还必须首先解决好聚羧酸减水剂与水泥的适应性问题。聚羧酸减水剂与水泥适应性良好是聚羧酸减水剂得以推广应用的基本前提。在实际应用过程中, 以净浆流动度法或砂浆流动度法来检验聚羧酸对水泥的适应性, 具备较强的相关性和可操作性。
1 试验
1.1 原材料
水泥采用闽福P.O 42.5水泥和龙麟P.O 42.5水泥, 静置时间分1d和7d;减水剂采用Point-S型聚羧酸减水剂 (Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型) , 福建科之杰新材料有限公司生产。
1.2 性能检测方法
采用GB50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》附录A混凝土外加剂对水泥的适应性的检测方法进行净浆测试。采用GB/T 8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》中测定水泥砂浆工作性的方法进行砂浆测试。
1.3 聚羧酸减水剂的复配
按表1所示, 根据Point-S聚羧酸减水剂不同成分进行不同比例的复配。
2 结果与分析
为了研究不同配方的聚羧酸减水剂与不同水泥的适应性关系, 分别采用砂浆流动度法和净浆流动度法进行适应性试验, 并根据水泥静置时间、含泥量, 考察不同配方减水剂对水泥的和易性、初始流动度、1h流动度损失和经济成本等因素, 选取一种综合性能优异的聚羧酸减水剂, 并进一步对结果进行分析比较得出结论。
2.1 净浆流动度试验
每种型号的Point-S与两种不同含泥量的水泥 (纯水泥和用红土泥取代6%的水泥) 和不同静置时间的水泥都分别做净浆流动度试验。
2.1.1 净浆流动度试验 (1d)
采用闽福水泥, 静置1d, 进行净浆流动度试验, 试验结果如表2所示。采用龙麟水泥进行净浆流动度试验, 试验结果如表3所示。
图1研究了不同型号减水剂与闽福水泥净浆流动度的试验情况。由图可知, 掺加不同型号的聚羧酸系减水剂, 闽福水泥的净浆流动度都增大了, 净浆流动度都在210mm以上, 其中Point-S-Ⅰ-1#、Point-S-Ⅰ-2#、Point-S-Ⅲ-1#型号, 1h纯闽福水泥的流动度损失波动比较大, 效果不是很好。当用6%的泥取代水泥做净浆流动度试验时, 流动度基本都下降了, 只有Point-S-Ⅱ-1#型号反而增大。经过1h的损失也符合国家标准。
由图2可知, 掺加不同型号的聚羧酸系减水剂, 龙麟水泥的净浆流动度都增大了, 净浆流动度都在210mm以上, 纯龙麟水泥的净浆流动度和1h损失相差不大, 其中Point-S-Ⅰ-1#、Point-S-Ⅰ-2#、Point-S-Ⅰ-3#、Point-S-Ⅱ-2#、Point-S-Ⅲ-2#型号的减水剂1h后净浆流动度增加, 流动性保持比较好。当以6%的泥取代水泥后大多数减水剂流动度变化不大, 其中Point-S-Ⅱ-3#减水剂的效果最差, Point-S-Ⅰ-1#、Point-S-Ⅱ-1#的净浆流动度变化较小, 适应性较好。
2.1.2 净浆流动度试验 (7d)
不同配方的聚羧酸与静置7d的闽福水泥进行净浆流动度试验, 试验结果如表4所示。不同配方的聚羧酸与静置7d的龙麟水泥进行净浆流动度试验, 试验结果如表5所示。
由图3可知, 试验1到6组的水泥净浆流动度都比静置1d的有所提高, Point-S-Ⅲ-1#、Point-S-Ⅲ-2#、Point-S-Ⅲ-3#型号不是很明显, 而且1h的流动度损失趋势大致一样。当用6%的泥取代闽福水泥时, Point-S-Ⅲ-1#、Point-S-Ⅲ-2#、Point-S-Ⅲ-3#型号流动度相对较小, 1h损失后的接近210mm, 正好符合国家标准, 由于施工中经常还有其他因素的影响, 净浆流动度往往还需要更大一些, 显然Point-S-Ⅲ-1#、Point-S-Ⅲ-2#、Point-S-Ⅲ-3#型号不是很好。
由图4可知, 静置7d的龙麟水泥, 净浆流动度相对比较稳定, 聚羧酸对龙麟水泥的适应性和流动度保持大都要比1d的好, 并且对含泥的龙麟水泥也具有较好的适应性。这是由于水泥静置时间较长时, 粉磨时产生的正负电荷已经消失殆尽, 使外加剂对水泥的分散效果大为加强。
2.2 砂浆流动度试验
依据净浆流动度的试验原理, 进行不同型号聚羧酸减水剂砂浆流动度试验的比较, 配合比为C=400, W=160, S=800, A=4。采用闽福水泥进行的砂浆流动度试验结果如表6所示。采用龙麟水泥进行的砂浆流动度试验结果如表7所示。
由图5得知, 大多数型号聚羧酸减水剂与闽福水泥的适应性一般, 其中Point-S-Ⅰ-1#、Point-S-Ⅰ-2#、Point-S-Ⅱ-1#、Point-S-Ⅱ-2#、Point-S-Ⅲ-2#型号聚羧酸1h后的砂浆流动度还大于180mm, 其他型号的减水剂1h后的砂浆流动度均小于180mm。当用6%的泥取代闽福水泥进行砂浆流动度测试时, 1h后的砂浆流动度大于180mm的只有Point-S-Ⅱ-1#、Point-S-Ⅱ-2#。所以Point-S-Ⅱ-1#、Point-S-Ⅱ-2#的聚羧酸减水剂与闽福适应性最好。
由图6可以看出, 龙麟水泥与闽福水泥相比较, 不同型号聚羧酸减水剂对龙麟水泥的适应性比闽福水泥要好得多, 无论是初始流动度, 1h经时流动度, 还是含泥量6%时的流动度都要比闽福水泥高出30mm左右, 并且流动度都大于180mm, 由此看出如果选用这2种水泥来确定聚羧酸减水剂的配方, 只要把对闽福水泥的适应性调整好就基本可以确定配方了。
3 结论
总结以上试验结果, 与闽福和龙麟两种水泥适应性最好的, 且对含泥量比较不敏感的聚羧酸减水剂, 只有Point-S-Ⅱ-1#、Point-S-Ⅱ-2#这两种型号的聚羧酸减水剂, 这两者都是以TS-1、TS-7母体进行配制的, 前者是1:2, 后者是1:1。由于TS-1引出的气泡相对较多较大, 且不够稳定, 我们最后确定选用Point-S-Ⅱ-1#的聚羧酸减水剂, TS-1与TS-7的比例为1:2。
从试验结果还可以看出, 聚羧酸减水剂对静置时间7d的水泥分散效果明显好于静置时间1d的水泥。因此, 在实际生产应用中, 客户的水泥, 应尽可能静置一段时间再使用, 用新鲜的水泥进行生产, 聚羧酸的使用效果将受到较大的影响。
参考文献
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减水剂适应性 篇4
减水剂是混凝土外加剂的重要品种,混凝土达到高性能化的一条重要技术途径就是使用优质的高效减水剂,它可降低混凝土的水灰比,改善新拌混凝土的工作性和控制混凝土的坍落度损失,并赋予混凝土高密实度及优良的施工性能。
平时,我们在试配中强高性能混凝土的过程中,总会发现一些情况:1)同一种配合比,其他材料用量不变的情况下,改变高效减水剂的掺量,随着减水剂掺量的增加,坍落度仍不会增大,此时混凝土已明显出现离析和泌水现象。2)高效减水剂在一定掺量下,坍落度、和易性等各项指标均符合要求,但经过一段时间后,再测坍落度,发现坍落度损失特别严重,有时已完全丧失。3)同一系列减水剂,采用的掺入方法不同,对坍落度的影响程度也各不相同。4)同一配合比,其他材料用量不变,但采用的水泥不同,配制后混凝土的坍落度也不尽相同。以上种种情况的出现,归根到底是减水剂对水泥的适应性问题。
减水剂与水泥之间的适应性涉及了化学反应、高分子材料学、表面物理化学和电化学等多方面的知识,是一个极其错综复杂的问题,也一直是困扰混凝土工作者的一个难题,它影响了减水剂的作用效果,影响了水泥混凝土的各项性能,同时也影响了减水剂的推广应用和实际混凝土工程的质量。
1 适应性
1.1 适应性定义
外加剂与水泥的适应性定义可描述为:按照混凝土外加剂应用技术规范,将经检验符合有关标准要求的某种外加剂,掺入到按规定可以使用该种外加剂且符合有关标准要求的水泥中,外加剂在所配制的混凝土中若能产生应有的效果,则称该外加剂与该水泥适应;若外加剂的作用效果明显低于使用基准水泥的检验结果,或者掺入水泥中出现异常现象,则称该外加剂与该水泥适应性不良或不适应。
1.2 适应性的检测方法
目前常用的检测方法有水泥稠度试验、混凝土坍落度损失试验、净浆流动度试验、砂浆跳桌流动度试验等方法。GB 50119-2003混凝土外加剂应用技术规范规定,采用净浆流动试验方法来检测水泥—高效减水剂的适应性。国外在对减水剂与水泥适应性的研究中,发现减水剂有一个临界掺量,超过这一掺量,增加高效减水剂掺量,水泥浆体的流动性和混凝土的初始坍落度不再增加,这一点称为饱和点,在这一点的减水剂掺量称为饱和掺量。通过大量的试验研究发现,对同一种高效减水剂,饱和点因水泥不同而异;对同一水泥,饱和点也会因高效减水剂不同而异。对于大多数高效减水剂——水泥体系,其饱和点掺量大约为0.8%～1.2%,饱和点掺量不仅受高效减水剂的质量、水泥细度、石膏类型与含量等因素影响,而且还受搅拌机类型及其参数(旋转速度、叶片的剪切作用)的影响。在配制高性能混凝土时,高效减水剂的掺量通常接近或等于其饱和点掺量。特别是在配制坍落度较大高流动性混凝土时,继续增大掺量不仅不会改善工作性或增大减水率,还容易出现明显的泌水、离析现象。
2 影响高效减水剂和水泥适应性的因素
影响高效减水剂和水泥适应性的因素是多方面的、错综复杂的,其主要因素包括四个方面:1)水泥方面,如水泥的矿物组成、含碱量、混合材种类、细度等;2)减水剂方面,如减水剂分子结构、极性基团种类、非极性基团种类、平均分子量及分量分布、聚合度、杂质含量等;3)混凝土拌合物的性能;4)环境条件方面,如温度、距离等。
2.1 水泥方面的影响因素
2.1.1 水泥的矿物组成
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。实践证明,在高效减水剂掺量相同的情况下,C3A和C4AF含量较高的水泥胶体中减水剂的分散效果就较差。
2.1.2 石膏的种类和掺量
石膏用于调节硅酸盐水泥的凝结时间及硬化速度,虽然石膏掺量仅为水泥质量的3%～5%,但石膏的种类及掺量对水泥及外加剂的适应性影响却很大。
从化学反应上来说,水泥中的C3A矿物的水化速度非常快,在无硫酸钙存在时,C3A非常快地水化,生成铝酸钙水化物:
2C3A+21H2O→C4AH13+C2AH8
在有硫酸钙时,形成了钙矾石的水化产物:
3Ca·Al2O3+3CaSO4·2H2O+26H2O→3CaO+
Al2O3CaSO4·32H2O(钙矾石)
为了达到所需要的效果,随时获得合适数量的Ca2+和SO
如果能在水化初期(1～2)抑制C3A水化,水泥浆体和混凝土就可得到所需的工作性,因此水泥中硫酸盐的数量及其溶解度是很重要的,这实际上与水泥中石膏的形态有关,不同形态石膏的溶解度是不一样的。
石膏在粉磨过程中,由于磨机内物料的温度较高,二水石膏会部分脱水变成溶解度大的半水石膏;如果温度太高就会形成大量的半水石膏,导致水泥假凝;如果温度太低,半水石膏数量不足就会导致急凝。
2.1.3 水泥中的碱含量
许多研究已经证明,水泥矿物组分中的碱不会溶于水而不参于对减水剂吸附的影响。对减水剂与水泥适应性至关重要的是水泥中碱的硫酸盐,即水泥中可溶性碱的含量。
水泥中的可溶性碱主要是由生产水泥的黏土质原料带入。可溶性碱含量通常以Na2O当量表示,即以(NaO+0.658K2O)占水泥质量的百分含量表示,一般认为随着水泥中可溶性碱含量增大,减水剂与水泥的适应性变差,减水剂的塑化效果降低,混凝土坍落度经时损失增大。
但是,对于含Na2SO4的水泥,由于碱是以硫酸盐的形式存在,Na2SO4的溶解度及溶解速度比水泥中石膏大得多,溶解的SO
2.1.4 水泥中混合材的种类及掺量
我国水泥中大多掺有不同种类和数量的混合材。目前所用的混合材种类有矿渣、粉煤灰、火山灰、焙烧煤矸石、沸石粉等,由于混合材的品种、性质和掺量等不同,因此高效碱水剂作用效果的影响也不一样。
高效减水剂对矿渣水泥和粉煤灰水泥的适应性较好;而对火山灰、焙烧煤矸石为混合材的水泥的适应性较差,这时要达到预期的效果,就需要适当增加高效减水剂的掺量。
2.1.5 水泥的细度及颗粒组成
水泥细度明显影响到高效减水剂的分散效果,如果用表面吸附理论来说明减水剂的分散作用,则水泥的比表面积越大,对高效减水剂的吸附量就越多。提高了水泥细度,为了达到同样的效果,则必然要增加高效减水剂的用量。
2.1.6 水泥的陈放时间
水泥陈放时间越短,水泥越新鲜,高效减水剂对其塑化作用效果越差。
2.2 减水剂方面的影响因素
不同种类减水剂,由于化学成分、分子结构、极性基因的种类及其在分子中的数量、非极性基因的种类、聚合度、平衡离子的种类不同,其对水泥的适应性也不同。氨基磺酸盐和聚羧酸盐系减水剂对水泥适应性好,混凝土坍落度损失较小,但氨基磺酸盐掺量大时易泌水;萘系高效减水剂与蜜胺树脂系减水剂对水泥的适应性差些,主要表现在混凝土坍落度损失较快。
2.3 混凝土拌合物的性能
混凝土拌合物自身的参数:水灰比、集料种类和级配比也将明显影响到高效减水剂对水泥的分散效果。
普通中强高性能混凝土用水量较少时,在新拌混凝土中出现的表面润湿、水泥水化、电解质的溶解液化和水合作用必然要争夺水分子,由于孔隙水量有限,在普通混凝土中发生的化学反应必然受到强烈的干扰,在这种条件下,对水泥和给定的高效减水剂之间适应性也就会产生不利的影响。
2.4 环境条件的影响因素
在考虑水泥与减水剂的适应性时,离不开一定的环境条件,最主要的有温度、时间等。气温越高,水泥水化速度越快,混凝土坍落度损失就越快。搅拌及运输过程中气泡外逸也会引起坍落度损失。如果混凝土运距稍远,则新拌混凝土因水化及水分蒸发会使坍落度损失更快。
3 改善高效减水剂和水泥适应性的措施
3.1 选择适宜的水泥品种
在配制高强性能混凝土时,必须选择高性能混凝土的最佳组成,最重要的是要选择流动性好、反应性能低的水泥,也就是说,一经搅拌仅结合少量水的水泥或形成钙钒石少的水泥。
3.2 选择适合工程施工及质量要求的新型高效减水剂品牌
根据工程需要选定水泥品种后,还要根据施工季节、施工条件、施工工艺等选择几种品牌的高效减水剂与水泥进行适应性试验,筛选出与此种水泥适应性最好的一种品牌高效减水剂。
3.3 高效减水剂的复合使用
将具有不同种类极性基团分子结构的高效减水剂复合使用或将不同厂家生产的同种高效减水剂复合使用,提高了高效减水剂与水泥的适应性,有效地控制了混凝土坍落度的经时损失。
3.4 改变高效减水剂的掺和方法
配制混凝土时,根据水泥与减水剂的适应性情况及运输距离的不同,采用不同的掺和方法,以改善混凝土的工作性。
高效减水剂和水泥之间的适应性是一个十分错综复杂的问题,工程现场遇到的一些问题,不能完全从理论上来解释,还需要通过试验的方法尝试着去解决。
摘要：主要叙述了高效减水剂和水泥之间适应性的影响因素,指出主要影响因素涉及高效减水剂性能、水泥的物化性能、混凝土拌合物性能、环境条件四个方面,简要介绍了适应性定义及适应性的检测方法,并提出了改善二者适应性的措施。
关键词：高效减水剂,水泥,适应性,饱和点掺量
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[4]严家汲.道路建筑材料[M].北京:人民交通出版社,1996.
[5]靳志国.高效减水剂对水泥水化性能的作用[J].山西建筑,2007,33(10):216-217.
减水剂适应性 篇5
减水剂与水泥的适应性主要包括三个方面:初始工作性, 即坍落度或扩展度;是否有明确的饱和掺量点, 即减水剂饱和掺量;工作性损失情况, 即流动性经时损失率。通俗来讲就是指减水剂在混凝土使用中表现出来的效果较好、效果不佳、或者根本没有效果, 甚至使用后会出现工程事故。我们称之为适应性好、适应性一般或不适应。
水泥与减水剂适应时:减水剂在常用掺量下能够达到它自身的减水率, 没有离析和泌水现象;坍落度随时间变化损失较小;对混凝土的强度等性能无负面影响。不适应时:初始坍落度小 (或净浆扩展度小) , 坍损快、离析、泌水, 减水剂用量增加。
几乎所有品种的减水剂与水泥之间都存在一个适应性的问题。同一种减水剂在掺量、配合比相同情况下, 往往由于所使用水泥性能的差异, 而导致其应用性能差异较大。即, 某种减水剂在某种水泥中应用效果很好, 而在另一种水泥中却可能存在适应性问题, 应用效果不好;反之, 同一种水泥在减水剂掺量相同时, 对某种减水剂适应, 而对另一种减水剂不适应, 如:会发生拌合性差、流动性差、坍损大, 达不到设计要求、泌水严重、泵送时产生离析等。而经检查使用的减水剂、水泥和其他原材料均合格, 配合比设计合理, 使用方法无误, 此时可以认为:所使用的减水剂与这种水泥“不相容”。在JC/T1083-2008《水泥与减水剂相容性试验方法》标准中是这样描述水泥与减水剂的相容性的[1]:使用相同减水剂或水泥时, 由于水泥或减水剂的质量而引起水泥浆体流动性、经时损失的变化程度以及获得相同的流动性减水剂用量的变化程度。根据该标准中所规定的试验方法, 我们采用净浆流动度法 (代用法) 来快速而直接地判定减水剂与水泥是否“适应”。下面的分析、论述是以此种方法测定的数据为依据的。
2 影响水泥与减水剂适应性的主要因素
影响水泥与减水剂适应性的因素极其错综复杂, 涉及到水泥和其他矿物掺合料的物理化学性、减水剂的高分子材料学、表面物理化学和电化学、骨料的性能、混凝土拌合物性能等, 我们通过近两个月的生产试验, 从水泥生产本身找出了以下主要影响因素:
2.1 硅酸盐水泥熟料中C3A含量
崇左南方试生产初期, 熟料中C3A含量一般在9.0%左右, 生产的水泥水化较快, 客户投诉需水量大、适应性差、混凝土坍落度损失大。说明C3A含量高的熟料与减水剂相容性较差, 这与大多数学者[2]对水泥熟料中各矿物对减水剂吸附性和吸附量的研究结果是吻合的, 吸附量顺序为C3A>C4AF>C3S>C2S。在高效减水剂掺量相同的情况下, C3A含量较高的水泥浆体中, 减水剂的分散效果较差。因此, 从7月份开始, 我们采取在保证正常熟料煅烧质量的情况下, 将C3A从9.0%左右逐步调整为7.5%左右、甚至6.5%左右, 改善了水泥与减水剂的适应性。
2.2 水泥细度和比表面积
水泥的细度越细, 比表面积越大, 虽能够最大限度地发挥熟料潜能, 提高水泥强度;但, 水泥越细需水量越大、与减水剂的相容性就越差甚至不相容, 所拌制的混凝土也易产生泌水、开裂等现象, 混凝土搅拌站为确保配合比强度的正常发挥, 势必要加大减水剂用量, 从而增加了混凝土生产成本。
崇左南方拥有两台4.2×13 m带辊压机微选装置的开路磨, 在试生产调试期间, PO42.5水泥80μm筛余细度在2.5%~3.0%左右、45um细度在14.0%左右时, 其比表面积均在400 m2/kg以上, 对减水剂的适应性较差。通过对粉磨系统进行检查分析认为:磨机级配不合理、磨内工况差、过粉磨现象严重。3μm以下颗粒占15.8%, 3~32μm颗粒占58.6%。细粉过多, 造成需水量增加, 这是导致水泥与减水剂适应性差的主要原因之一。我们对5~8月的出磨水泥进行减水剂适应性试验, 试验用减水剂为NYHX搅拌站KS减水剂, 统一掺量2.0%, 从中找出具有代表性数据8组, 见表1。表1的数据显示:细度越小和比表面积越大的水泥, 与减水剂的适应性越差。当80μm细度在2.5%左右、45μm细度在13.0%以内、比表面积在355~385 m2/kg时, 水泥与减水剂的适应性最佳, 经损合适。
2.3 水泥的新鲜程度和温度
刚出磨的水泥或者存放时间较短的水泥, 其正电性较强, 颗粒间吸附、凝聚的能力较强, 对减水剂的吸附能力较大, 导致减水剂对其塑化作用相应变差, 引起适应性变差;而水泥温度过高, 会造成石膏脱水, 即使石膏未脱水, 也会由于温度过高而导致水泥水化速度加快, 净浆扩展度变小, 减水剂对其塑化效果变差、混凝土坍落度损失也随之加快。这也是为什么用刚出磨还未来得及散失掉热量的水泥配制的混凝土, 往往出现坍损快, 甚至出现在搅拌机内就异常凝结的缘故。该公司从水泥磨尾采取瞬时样品一份, 混合均匀后分成5份, 在不同温度下加同一种同掺量减水剂分别测定净浆流动度见表2。由表2可见, 水泥温度是影响水泥与减水剂适应性至关重要的因素之一。
2.4 水泥的碱含量
有实验研究表明[2]:碱含量过高 (>0.8%) 的水泥或碱含量过低 (<0.5%) 的水泥, 也易与减水剂产生不适应。这是因为水泥中碱含量过高或过低, 在某些减水剂加入时, 会引起水泥中石膏溶解度发生变化, 使C 3A水化速率加快、需水量增大、经时损失也增大。实践证明:水泥中可溶性碱在0.4%~0.6%范围内可获得较好的适应性。
2.5 石膏的种类与掺量
石膏对减水剂影响因素大小依次为硬石膏>半水石膏>二水石膏。这是因为石膏的形态不同, 其水泥中SO42-的溶解速度也不同, 对减水剂的吸附能力就不同。其吸附能力顺序为:Ca SO4>Ca SO4·12H2O>Ca SO4·2H2O。当在以无水石膏为调凝剂的水泥中, 掺入木钙或糖钙减水剂, 再与水一起拌合时, 无水石膏表面立即吸附大量的木钙和糖钙分子, 形成减水剂吸附膜层, 该膜层将无水石膏严密包围起来, 使之无法溶出为水泥浆体系所需的SO42-, 也就无法快速地在C 3A表面上形成大量的Aft, 造成C 3A大量水化, 出现相当数量的相互连接的水化铝酸钙晶体。这一结果轻者导致混凝土坍落度损失过快, 重者导致混凝土异常凝结。
从7月份开始, 考虑到环境温度对水泥使用性能的影响, 我们把调凝石膏改为磷石膏与脱硫石膏按照3:2的比例混合使用, 在满足用户初凝时间要求的前提下, 适当提高SO3含量能较好的与减水剂相匹配。因为随着水泥中石膏含量的增加, 减水剂的饱和点不断降低, 石膏与C 3A作用生成钙矾石覆盖于C 3A颗粒表面, 阻止C 3A进一步水化, 故硫酸盐能够改善减水剂与水泥的相容性就是这个道理。
2.6 水泥中的混合材种类及掺量
研究表明[3], 加入混合材后能改善水泥与减水剂的适应性, 而掺用不同种类、不同比例的混合材所对应的水泥对减水剂的适应性会产生不同的效果。通过生产实践证明:需水量越大的混合材掺量要尽量少掺或者不掺, 我们根据现有混合材资源, 在实验室小磨活性试验的基础上, 对减水剂进行了各种混合材不同比例的匹配, 最终确定了最佳的混合材种类和使用比例, 并将其固化下来, 在生产中尽量减少因混合材料所引起适应性的波动。
2.7 减水剂自身特性
同一种减水剂可能对某一品种水泥或某个企业的水泥适应性很好, 而对别的品种或别的企业的水泥适应性不好;或者也有可能一种水泥可以适应多种减水剂, 总之, 现在市场上的减水剂品种众多, 不能单纯地说哪种减水剂好, 哪个品牌水泥不好, 也不能说哪个品种水泥好, 哪个减水剂不行。水泥生产企业必须与混凝土搅拌站和减水剂生产厂家积极配合, 才能较好地解决水泥与减水剂的适应性问题。
3 解决水泥与减水剂适应性的对策
1) 尽可能保证熟料中C 3A含量在6%~8%之间;
2) 提高辊压机做功效率和V形选粉机的打散作用, 控制入磨物料粒度在80μm筛余25%~26%、比面积240~260 m2/kg;改善磨内通风、避免过粉磨现象, 比面积控制在350~380 m2/kg之间。
3) 避免新鲜水泥出厂, 最好存放1~2天或进行多库搭配, 努力降低出磨水泥温度。我们将磨尾斜槽改为溜管, 并在溜管四周增加循环冷却水起降温作用, 取得了一定的成效;
4) 严格控制进厂黏土中碱含量, 确保熟料中碱含量在1.3%以内;控制合适的硫碱比;
5) 固化石膏种类, 严格控制进厂石膏结晶水含量大于15%, SO3含量大于38%以上;水泥中SO3含量2.0%左右;
6) 尽量固化混合材种类和掺量, 稳定生产, 避免较大波动, 若确实需要改变时, 需及时与客户及减水剂厂家进行沟通;
7) 加强对各类减水剂净浆流动度的跟踪监测, 发现波动, 立即查明原因进行改进。
4 结束语
水泥与减水剂的适应性问题, 所涉及的学科领域比较广泛, 机理也较为复杂多变, 但是, 作为水泥生产企业和混凝土施工单位, 是必须要了解和基本掌握的。一旦生产或使用过程中遇到水泥与减水剂不相适应的问题时, 只要生产和使用单位双方共同努力合作, 经过认真研究、分析和试验后, 适应性的问题一定能够得到较好的解决。
参考文献
[1]JC/T1083-2008水泥与减水剂相容性试验方法[S].
[2]孙伟峰.影响混凝土中外加剂与水泥适应性的主要因素及对策[J].科技信息, 2011, 28 (11) :643-644.
减水剂适应性 篇6
本章主要讨论混凝土中石粉含量对混凝土减水剂适应性的影响的影响。现将我们近年来遇到的几种因石粉造成的减水剂适应性异常情况, 分析的原因和解决的方法总结如下, 供大家参考。
1 混凝土中的石粉来源分析
混凝土中的石粉主要来源于机制砂、水泥和矿粉。
1.1 机制砂中的石粉
机制砂中的石粉主要是石粉和泥的混合物, 来源于石头上粘结的泥土和石头破碎成砂子过程中产生的粒径小于0.075mm的颗粒。
1.2 水泥中的石灰石粉来源
一些水泥厂在水泥磨制过程中掺加石灰石, 掺量在3~15%不等, 主要目的是降低水泥成本。但是, 由于掺加的石灰石上有时会粘结一些泥土, 这些泥土对混凝土减水剂适应性影响很大。同时由于石灰石相对于水泥熟料较为易磨, 水泥中的石灰石粉细度远高于熟料细度, 按照标准来检验水泥细度会出现失真现象。过细的石灰石粉会大量吸附减水剂, 降低减水剂的适应性, 提高减水剂用量, 增加混凝土配制成本。
一般情况下, 混凝土中的石灰石粉细度在70~100目的情况下, 适量掺加石灰石粉会提高混凝土密实度和施工性能。但是, 当细度超过300目以上, 石灰石粉就会参与水化反应, 大量吸附减水剂, 降低混凝土拌合物的粘聚性, 提高用水量, 降低水泥和混凝土后期强度。
1.3 矿粉中的石灰石粉来源
一些小规模矿粉磨制厂家大部分采用球磨机磨制工艺, 由于矿渣含硅、铝成份较高, 颗粒坚硬, 此工艺磨制的矿粉很难达到标准的细度要求, 并且磨制时间长, 能耗高。部分厂家为了降低成本, 在磨制工程中普遍添加石灰石子或粉煤灰做为助磨剂, 来提高矿粉细度, 以使产品达到细度检验标准。石灰石子的添加量一般在3~15%之间。
所以, 混凝土中石粉的来源有多个渠道, 石灰石粉的成分、细度也不同, 配制时对混凝土性能的影响也不同。
目前, 混凝土相关标准中只对人工砂中的石粉含量作了规定, 而对混凝土其他组成材料中的石粉含量未做出规定, 也未对砂石以外材料所带入的泥做相关限制, 所以一般情况下混凝土试验室只注重对砂石中的石粉和泥进行研究, 忽视了胶凝材料中的石粉和泥对混凝土的影响。
当出现减水剂不适应的情况时, 实验室一般只检查砂石中石粉含量或者含泥量影响。当剔除砂石影响后, 只能判定减水剂对某品牌水泥不适应, 不能准确判断出不适应的具体原因, 也经常忽视矿粉中石粉对减水剂适应性的影响。
2 目前大家对各种材料中的石粉对混凝土减水剂适应性影响的认识不尽相同
有的人认为适当的石粉含量会提高混凝土和易性, 改善混凝土的状态, 提高混凝土的施工性能, 甚至有的人认为会提高混凝土耐久性, 但是主流观点认为混凝土材料中的石粉是有害的, 我们的实验数据也明确的支持了石粉是混凝土中有害物质的观点。
3 试验
1) 材料
水泥:采用山东某名牌水泥厂42.5普通硅酸盐水泥;
砂子:我们选用同一生产线上水洗程度不同的三种机制砂, 石粉含量分别为3.5%、5.1%、7.0%, 细度模数3.3;
石子:采用5~31.5mm碎石, 含泥量0.1%;
粉煤灰:采用莱芜热电厂一级粉煤灰;
矿粉:S95级矿粉;
减水剂:采用天津中冶聚羧酸减水剂, 推荐掺量0.7~1.0%。
设计坍落度18~20cm
2) 我们选用同一生产线上水洗程度不同的三种机制砂, 石粉含量分别为3.5%、5.1%、7.0%进行了对比试验, 结果如下:当石粉含量为3.5%、5.1%、7.0%时, 初始坍落度为200m m, 减水剂掺量分别为0.7%、1.0%和1.3%, 随着石粉含量的增加, 减水剂用量逐渐加大, 同时坍落度经时损失也逐渐加大。
3) 我们选用了水泥中分别掺加了0%、5%、8%的小石子后磨制的三种水泥进行了对比试验, 其中砂子选用了石粉含量为3.5%的机制砂, 除用水量和减水剂外其他配合比同上, 混凝土初始坍落度控制为为200m m, 试验结果如下:水泥中石粉含量为0%、5%、8%的情况下, 减水剂的掺量对应为0.7%、1.3%和1.5%, 减水剂用量逐渐加大, 对应的用水量为170、175和190kg, 表明混凝土需水量大幅增加, 同时混凝土坍落度经时损失也同步加大。
4) 我们选用了潍坊万山的萘系减水剂也进行了试验, 实验结果与聚羧酸减水剂相近, 说明了石粉含量对聚羧酸减水剂和萘系减水剂的影响同样存在。
4 结果分析
1) 虽然石粉含量的提高能够改善混凝土粘聚性, 但是却要降低混凝土流动性, 大大提高混凝土需水量和减水剂用量, 提高混凝土配制成本。2) 低强度等级的混凝土由于胶凝材料用量较少, 混凝土和易性较差, 如果用提高石粉含量的办法来改善和易性会带来很大的副作用。如果用提高粉煤灰或者矿粉掺量的办法效果会更好, 成本会更低。3) 要加强对矿粉和水泥生产企业的产品质量跟踪, 不购买在磨制过程中掺加小石子的厂家的产品, 减少混凝土原材料中的石粉含量。4) 由于受生产工艺限制, 机制砂生产过程中的石粉含量会产生很大波动, 要加强监控, 尽量保证石粉含量低且含量稳定, 以保证混凝土产品质量稳定。
参考文献
[1]GB/T50119混凝土外加剂应用技术规范.
[2]GB/T8076混凝土外加剂.
[3]GB/T14684建筑用砂.
[4]GB/T14685建筑用碎石, 卵石.
[5]GB/T1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰.
[6]GB/T50080普通混凝土拌合物性能试验方法标准.