外加剂适应性能（精选9篇）
外加剂适应性能 篇1
1 混凝土外加剂的品种
混凝土外加剂的品种不同, 其化学成分、分子量有所不同, 吸附分散效果也不同, 直接影响着其与水泥的适应性。例如对于萘系减水剂, 硫酸钠含量是影响其性能的一个重要指标, 根据硫酸钠含量的不同, 可分为高浓型 (Na2SO4含量>20%) 、低浓型 (Na2SO4含量<5%) 和中浓型 (Na2SO4含量为10%~15%) , 不同的超塑化剂与不同水泥之间的作用不同, 从而导致水泥与外加剂之间适应性的差异。
2 原材料与试验方法
2.1 原材料
基准水泥, 该试验所用基准水泥均相同;一定规格的碱、石膏、C3A;外加剂, 试验所用的聚羧酸减水剂为普通缓凝型聚羧酸型减水剂Fox-8H。
2.2 试验方法
利用控制变量的试验方法, 深入探讨减水剂对水泥的影响, 具体方法如下:在相同基准水泥的基础上, 分别控制其中碱、石膏、C3A的含量, 然后运用相同的制作工艺, 制造出不同种类的水泥, 最后采用《混凝土外加剂应用技术规范》 (GB 50119—2013附录A) 中混凝土外加剂对水泥适应性的检测方法进行净浆测试, 观测在不同时间段减水剂对不同水泥的影响, 记录其结果。
3 试验
3.1 各因素对水泥净浆流动性的影响试验
分别对各个影响聚羧酸型减水剂与水泥适应性的因素进行定量控制, 加入不同的变量物质, 然后通过相同的制作工艺, 对不同时间段水泥的净浆流动性进行观察, 并加以记录。具体操作如下: (1) 水泥中C3A的掺量对水泥净浆流动性的影响。基准水泥中的碱含量、石膏含量不变, 加入不同量的C3A并逐渐增加掺量, 使w/c值恒定, 通过制作得到不同的水泥C1、C2、C3, 然后掺入质量分数为1%的聚羧酸减水剂, 观察其净浆流动性。 (2) 水泥中石膏的掺量对水泥净浆流动性的影响。基准水泥中的碱含量、C3A含量不变, 掺入不同量的石膏并逐渐增加掺量, 使w/c值恒定, 通过制作得到不同的水泥C4、C5、C6, 然后掺入质量分数为1%的聚羧酸减水剂, 观察其净浆流动性。 (3) 水泥中碱的掺量对水泥净浆流动性的影响。基准水泥中的石膏、C3A含量不变, 掺入不同量的碱并逐渐增加掺量, 使w/c的值恒定, 通过制作得到不同的水泥C7、C8、C9, 然后掺入质量分数为1%的聚羧酸减水剂, 观察其净浆流动性。
3.2 各因素对水泥坍塌保持度的影响试验
分别对各个影响聚羧酸型减水剂与水泥适应性的因素进行定量控制, 加入不同的变量物质, 然后通过相同的制作工艺, 对不同时间段的水泥坍塌保持度进行观察, 加以记录。具体操作如下: (1) 水泥中C3A的掺量对水泥坍塌保持度的影响。基准水泥中的碱含量、石膏含量不变, 加入不同量的C3A并逐渐增加掺量, 使w/c值恒定, 通过制作得到不同的水泥C1、C2、C3, 然后掺入质量分数为1%的聚羧酸减水剂, 观察其坍塌保持度。 (2) 水泥中石膏的掺量对水泥坍塌保持度的影响。基准水泥中的碱含量、C3A含量不变, 掺入不同量的石膏并逐渐增加掺量, 使w/c值恒定, 通过制作得到不同的水泥C4、C5、C6, 然后掺入质量分数为1%的聚羧酸减水剂, 观察其坍塌保持度。 (3) 水泥中碱的掺量对水泥坍塌保持度的影响。基准水泥中的石膏、C3A含量不变, 掺入不同量的碱并逐渐增加掺量, 使w/c值恒定, 通过制作得到不同的水泥C7、C8、C9, 然后掺入质量分数为1%的聚羧酸减水剂, 观察其坍塌保持度。
3.3 试验结论
随着C3A含量的增加, 减水剂Fox-8H在水泥和混凝土中的分散保持性逐渐下降, 这主要与C3A的水化速度和晶体缺陷有关, 所以混凝土坍落度损失较快的问题不能通过调节减水剂用量或砂率来解决。因此, 一定要严格控制熟料矿物中C3A的含量, 确保其不会影响到聚羧酸减水剂与水泥的适应性。
将脱硫石膏作为调凝剂的水泥与Fox-8H的适应性最好, 减水剂的分散性和分散保持性均较好;而将硬石膏作为调凝剂的水泥与Fox-8H的适应性最差, 净浆流动度和混凝土坍落度损失较快。由此可见, 脱硫石膏掺量和释放速度的严格控制对提高聚羧酸减水剂与水泥的适应性有重要作用。
碱含量对聚羧酸减水剂与水泥的适应性也有着重要影响。大量试验数据表明, 碱含量在0.4%~0.8%之间时, 其对减水剂与水泥的适应性影响很小, 而在国家标准中, 低碱水泥的碱含量不得大于0.6%, 因此, 为了提高减水剂与水泥的适应性, 碱含量宜控制在0.4%~0.63%之间。
4 试验影响因素
4.1 混凝土中外加剂的掺量
在实际工作中, 混凝土中外加剂的掺量有临界值, 高于或低于这个临界值, 就会出现不同的结果, 例如离析现象、坍落度损失、凝结时间不同等。所以, 我们在确定配合比的时候, 要依据试验结果找出效果最佳的掺量。
4.2 搅拌时间和搅拌速度
混凝土搅拌时间直接影响着混凝土的含气量以及混凝土对外加剂的分散效果和吸附作用, 进而影响着混凝土的工作性能。搅拌速度过快, 会直接破坏水泥浆体中的胶体结构和水泥颗粒表面形成的双电层膜, 使混凝土的坍落度、凝结时间和泌水量受到直接影响。
5 结束语
综上所述, 混凝土中水泥的各个特性因素对聚羧酸减水剂与水泥的适应性影响很大。在实际混凝土制作中, 要得到与水泥外加剂适应性较好的水泥, 就必须严格控制C3A含量、碱含量、石膏的形态和掺量;在选用混合材时, 要优先考虑与减水剂适应性较好的矿渣和石灰石。另外, 新生产的水泥要放置一段时间, 使用效果才更好。
摘要：随着商品混凝土的发展和应用, 混凝土外加剂得以广泛应用, 但在使用过程中, 常常会出现减水率低下、坍落度损失快等现象。从水泥熟料矿物成分、水泥细度和石膏的形态、掺量、碱含量等水泥特性入手进行试验论证, 分析这些因素对聚羧酸减水剂与混凝土适应性的影响及其改善措施。
关键词：聚羧酸外加剂,混凝土,水泥,减水剂
参考文献
[1]王家明, 秦丽朋.减水剂对水泥的适应性及混杂使用减水效果研究[J].建筑科技, 2014, 12 (41) :147-149.
[2]周明方, 曹文婷.混凝土外加剂与水泥的适应性问题浅析[J].科技创新导报, 2014, 09 (25) :163-165.
混凝土外加剂与水泥适应性 篇2
关键词：混凝土外加剂 减水剂 适应性
中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）09（b）-0125-01
混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料。混凝土外加剂是提升混凝土性能、提高混凝土耐久性、实现混凝土可持续发展的一个经济有效的技术途径。但在其使用过程中目前存在一些问题，混凝土外加剂特别是减水剂与水泥的适应性就是问题之一。
1 混凝土外加剂的种类
从功能上分，常用的混凝土外加剂主要有减水剂、缓凝剂、早强剂、引气剂、防水剂、膨胀剂、防冻剂、泵送剂、加气剂、阻锈剂、速凝剂、保水剂、增稠剂、减缩剂、保塑剂以及矿物外加剂。实际应用中，还会涉及其他具有特殊功能的外加剂。
2 外加剂与水泥的适应性
外加剂与水泥的适应性是指外加剂掺入后对水泥及新拌混凝土性能和硬化后性能的影响。最直观的是对水泥混凝土施工和易性的影响，通常用混凝土拌和后的坍落度损失来表示。
2.1 外加剂与水泥不适应性的表现
（1）水泥异常凝结
水泥以硬石膏为调凝剂时，由于这类石膏对木质素系减水剂、糖钙类减水剂以及多元醇类减水剂有很强的吸附作用，导致石膏的溶解度降低，无法提供足够的硫酸根离子与C3A反应生成钙矾石，会使C3A急剧水化，当水泥中C3A含量较高时（大于8%），可使混凝土产生“假凝”现象。
案例：某搅拌站用所在地区某品牌水泥给建筑工地供应C40混凝土，由于没有坚持对每一批水泥在开盘前做与外加剂的适应性试验，致使出厂混凝土拌合物坍落度目测有200mm，而到工地往混凝土泵车中卸料时，却发现该车混凝土已经卸不出来，通知厂内送一桶减水剂加入搅拌后，目测坍落度有170mm，基本可以满足泵送要求，但刚卸1m左右时，又卸不出来，立即把该车混凝土返厂，加入大量水及少量的减水剂，才勉强卸出，险些凝固在搅拌车中。
此外，水泥过分缓凝是减水剂导致水泥异常凝结的另一种表现形式。
（2）混凝土工作性不良
具体表现是：诱导期开始时，流动性急剧下降；混凝土泌水、离析，具体表现是，混凝土试配时出现严重的粘底板现象，泵送时与管道内壁摩擦阻力增大，易产生堵泵现象；炭吸附减水剂导致分散效能变差；缓凝、保塑不足；减水剂与缓凝剂不相容；普通引气剂与聚羧酸类外加剂适应性较差，有时也会出现混凝土泌水离析加重。
（3）砂浆、混凝土强度下降
因外加剂抑制水泥水化硬化、过量引气，导致界面区弱化或匀质性问题，使砂浆、混凝土强度大幅下降。
2.2 影响外加剂与水泥适应性的因素
2.2.1 水泥
不同水泥熟料对减水剂的吸附性能不同，其作用次序为：C3A>C4AF>C3S>C2S，减水剂加入到水泥浆体系后，由于C3A水化速度最快，对减水剂的吸附量又最大，首先吸附了大量的减水剂。因此，C3A含量高的水泥，在相同减水剂、相同掺量条件下，吸附减水剂的数量多，必然影响到水泥浆体中其他矿物组分所需要的减水剂数量，表现为混凝土流动性低。此时需要适当增加减水剂的掺量。
水泥中的含碱量对减水剂的作用有很大影响，通常水泥中的碱有明显的早期和促凝作用，因此导致混凝土的流动性降低，无法达到使用减水剂的预期效果。因此，应尽量使用低碱水泥。
同等条件下，水泥中掺加不同混合材，掺加减水剂的作用效果也不同。粉煤灰、磨细礦渣对外加剂的吸附力较水泥低，但要注意，磨细矿渣掺入混凝土后易产生泌水，表面干缩率增大。硅灰会增大对外加剂的吸附量，而减水剂对掺加煤矸石的水泥分散效果差。
2.2.2 减水剂
（1）减水剂的种类
多数羧酸类混凝土外加剂对水泥的适应性较好，这是因为羧酸类外加剂是通过接枝共聚形成的。但聚羧酸类外加剂有时对某些水泥的掺量范围较窄，稍超一点就可出现严重的泌水离析现象；有时对某种水泥的适应性差，对混凝土的需水量特别敏感，例如，C30混凝土，105kg/m3用水量时，混凝土坍落度仅有5cm，而增大5kg/m3用水量时，坍落度超过了21cm，甚至出现了严重的泌水离析。
多数氨基磺酸盐类外加剂对水泥及混合材的适应性较好，改性萘系减水剂，由于复合了部分反应性高分子材料，大大改善了外加剂对水泥及混合材的适应性。
（2）减水剂复掺
有些生产企业常用氨基磺酸盐类外加剂与萘系减水剂复合使用，以此改善掺萘系减水剂混凝土的施工和易性，减少混凝土坍落度的损失，以保证泵送混凝土具有良好的施工性能。但萘系减水剂与聚羧酸系外加剂混用，却导致混凝土工作性变差，强度降低。
案例一：生产人员把剩有少量用萘系减水剂配制的混凝土混入用聚羧酸系减水剂配制的混凝土，结果混凝土出厂时坍落度190mm，送到工地后只有100mm，而且几乎没有流动性，振捣时振动棒拔出后较长时间孔洞才能弥合。案例二：搅拌站工人在卸外加剂时，把少量萘系减水剂误卸入聚羧酸系外加剂中，用混合的外加剂配制的混凝土，不仅外加剂掺量大，而且拌合物流动性差，坍落度损失快，但凝结时间延迟，混凝土试件强度比相同水泥用量的混凝土低20%～30%。
因此，不同品种外加剂复合使用时，应注意其相容性及对混凝土性能的影响，使用前应进行试验，满足要求方可使用。
2.2.3 外加剂添加技术的采用
外加剂的掺加方法主要有先掺法、同掺法和后掺法三种。先掺法即外加剂干粉先与水泥混合，然后再与砂、石、水一起搅拌。同掺法即在搅拌混凝土时将外加剂溶液（粉剂应预先溶解）与水一起掺入混凝土中。后掺法即在混凝土拌好后再将外加剂一次或分数次加入混凝土中（须经二次或多次搅拌）。后掺法又分为：滞水法，即在搅拌混凝土过程中，外加剂滞后于水1～3min加入；分批添加，即经时分批掺入外加剂，补偿和恢复坍落度值。
研究表明，木质素磺酸盐先掺法塑化效果与同掺法、滞水法基本一致；萘系高效减水剂先掺法塑化效果比滞水法差。实践表明，采用后掺法更经济合理。采用后掺法的减水剂用量仅为先掺法的60%就可获得相同的流动性。此外，相同流动性和强度条件下，后掺法还可节省10%左右的水泥。在某些水泥中，高效减水剂滞后于水几分钟加入时，新拌混凝土的流动性显著提高，可节省减水剂用量1/3左右，但保水性下降。
硫酸盐对减水剂与水泥品种的适应性具有至关重要的影响。复合适量硫酸盐，可提高减水剂的塑化效果适量的硫酸盐，使溶液中的减水剂总量增加，有利于提高减水剂的分散能力和保坍能力。
3 结语
工程中应按“混凝土外加剂对水泥的适应性检测方法”（GB/T8077-2000）测试混凝土与水泥的相容性，并结合工程设计和施工要求选择外加剂的品种。
参考文献
[1] 蒋亚清.混凝土外加剂应用基础.北京：化学工业出版社，2011.
外加剂适应性能 篇3
然而, 由于混凝土外加剂的多样性, 以及混凝土外加剂与水泥掺合料的适应性问题, HPC的配制并非理论上那样简单。
1 正确选择外加剂
各种外加剂的性能和作用各不相同, 使用时应当从混凝土性能要求出发选择合适的外加剂。在HPC中高效减水剂是最重要的, 也是必不可少的外加剂, 因此必须慎重选择。引气剂、缓凝剂、早强剂、膨胀剂和防冻剂等其它类型外加剂, 也是HPC在某些情况下所需要的。
1.1 高效减水剂
高效减水剂的掺加量、掺加方式, 与水泥的适应性等问题制约着所配制HPC的性能。由于聚羧酸盐系高效减水剂在市场上所占的分额较低 (2%以下) , 目前最常使用的高效减水剂主要有密胺系和萘系高效减水剂两类。密胺系高效减水剂主要为钠盐, 无色;萘系高效减水剂以钠盐和钙盐为主, 呈棕色。
在混凝土中选用高效减水剂时, 要同时考虑水泥的品种和其他成分的特性, 如掺合料的特性在不允许引人氯离子或预计有潜在的碱—集料反应危害时, 要慎重选择钠盐减水剂。选用时既要考虑经济性, 又要注意减水剂的质量稳定性。
应该注意的是, 千万不能仅根据产品说明书来选用高效减水剂和确定掺量, 一定要通过试验选择适当的类型, 确定合适的掺量。当选择两种以上的外加剂进行复合掺加时, 更要通过试验确定它们的搭配比例, 并避免产生沉淀失效。
密胺系高效减水剂本身无色, 与白水泥配合时不会带人浅棕色颜色, 但其价格较萘系高效减水剂高, 在HPC配制时极少采用。
为控制混凝土坍落度损失, 常常需要将萘系高效减水剂与缓凝等组分复合使用。但是, 混凝土坍落度损失原因十分复杂, 目前还没有找到一种合适的方法, 用以解决坍落度损失。
尽管氨基磺酸盐和聚竣酸盐系减水剂在控制坍落度损失方面具有较好的效果, 但有时也难免会出现意外现象。
1.2 引气剂
掺入引气剂可使混凝土在搅拌过程中引入大量均匀分布的微小气泡, 防止离析泌水, 更重要的是有效地改善了混凝土的抗冻融性和抗除冰盐性能, 是提高混凝土使用寿命的一项有效措施。目前市场上供应的引气剂主要有松香类和烷基磺酸盐类, 另外, 也有用皂普加工而成的产品。松香类引气剂制备方法简便, 价格比较低, 但引入的气泡结构较差;烷基磺酸盐类是典型的表面活性剂, 引气效果较好。混凝土中的引气量不仅与引气剂品种、掺量有关, 而且也与水泥品种, 水泥用量, 掺合料的品种掺量, 水胶比, 搅拌的方式、时间, 坍落度, 停放时间, 振捣的方式、时间和气温等多种因素有关, 必须通过试验找寻其中的规律, 并在实际施工时不要轻易改变施工参数。工程中还经常将引气剂和高效减水剂等外加剂复合使用, 必须通过试验确定合适的比例, 最大程度地发挥协同作用。
1.3 缓凝剂
掺加缓凝剂能够延长混凝土的凝结时间, 缓凝剂与减水剂复合掺加还可以延缓混凝土的坍落度损失, 降低水化放热速率, 使大体积混凝土避免开裂。缓凝剂主要有无机盐和有机物两类。选择缓凝剂时同样要通过试验确定其品种和掺量。必须注意的是, 掺缓凝剂混凝土的凝结时间与缓凝剂掺量并非简单的线性关系。对一于有些缓凝剂, 掺量超过一定数值后, 缓凝效果将剧增, 易导致严重的工程事故。缓凝剂与其他品种外加剂, 如减水剂、防水剂或膨胀剂等复合掺加时, 均必须事先进行试验。
2 外加剂的掺量
确定外加剂的合适掺量, 应该在保证混凝土技术性能要求的前提下, 达到最经济的效果。有此外加剂超量掺加时, 不仅达不到预期效果, 反而会带来严重的负面作用。
以固体掺量表示, 以下外加剂的常用掺量为:萘系高效减水剂0.5%~1.0% (占水泥重量百分比, 以下同) ;密胺系高效减水剂0.5%~1.0%;氨基磺酸盐系高效减水剂0.4%~0.8%;聚竣酸盐系高效减水剂0.1%~0.4%;木质素磺酸钠 (钙、镁) 0.2%~0.3%;引气剂的掺量一般都很小 (十万分之一到千分之一) ;缓凝剂较为特殊, 它的掺量与其种类有很大关系。
3 外加剂的掺加方式
外加剂的掺加方式对其使用效果影响很大, 尤其是高效减水剂、引气剂和泵送剂等外加剂。外加剂的掺用方法通常有三种:同掺法、后掺法和分批添加法。它们各有优缺点, 但有一点不可否认:采用后掺法和分批添加法可以改善水泥与外加剂的适应性, 增强使用效果, 甚至可以降低外加剂的用量。但高效减水剂采用后掺法时, 容易造成泌水现象。
4 正确对待外加剂与水泥/掺合料的适应性问题
不同的外加剂具有各自不同的功能, 能够对混凝土某一方面或某几方面进行改性。按照混凝土外加的应用技术规范, 将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, 如能够产生应有的效果, 该水泥与这种外加剂就是适应的;相反, 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。
易出现与水泥不适应现象的外加剂有:木质素磺酸盐减水剂、萘系高效减水剂、引气剂、缓凝剂和速凝剂等。影响HPC中外加剂与水泥适应性的因素很多, 如:水泥品种、水泥矿物组成、水泥中石膏形态和掺量、水泥碱含量、水泥细度、水泥新鲜程度、掺合料种类及掺量、水胶比等。在配制HPC之前, 必须选择数种水泥和外加剂样品, 进行交叉试验, 寻求适应性最好的外加剂和水泥品种, 这样才能最大程度地提高HPC性能, 并满足施工要求。
遇到外加剂与水泥不适应的难题后, 更换外加剂或水泥品种、采用减水剂后掺法等, 均能解决。外加剂具有各自不同的功能, 能够对混凝土某一方面或某几方面进行改性。按照混凝土外加的应用技术规范, 将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, 如能够产生应有的效果, 该水泥与这种外加剂就是适应的;相反, 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。
外加剂适应性能 篇4
【关键词】新型沥青;添加剂;混合料;性能;研究
因为沥青道路路面普遍存在着一些问题，相关人士为了降低这些问题发生的概率，提高沥青路面的质量，经常使用的方法就是在沥青中加入一些添加剂，其效果十分显著，传统的添加剂主要有三种，第一种是树脂类;第二种是橡胶类;第三种是共聚物类。近些年来，相关研究学者有研究出新型添加剂，这种新型添加剂有进一步提高了沥青的使用性能。在此笔者就以这种新型添加剂为出发点，来探讨其对沥青混合料性能产生的影响。
一、新型添加剂对沥青结合料性能产生的影响
1、高溫性能方面产生的影响
正是因为沥青具有抗高温的性能，所以才成为道路路面的主要使用材料，但是如何能够让这种抗高温的性能处于持续稳定的状态，成为研究的重点。相关实践证明，沥青结合料的耐高温性能，要比沥青强很多。
评价沥青高温性能好坏的标准是软化点。所谓软化点就是我们经常说说的等粘温度。软化点与沥青结合料高温性能成正比，也就是说软化点低，沥青结合料的高温性能也就低。如果在建设道路中，使用的沥青有很高的软化点，则即使在高温持续的状态下，沥青路面也不会出现太大的变形，保证了沥青路面正常的使用。通过实践证明利用传统的添加剂，其沥青结合料的高温性能都得到了明显的提高，而使用新型的添加剂其提高幅度更大，效果更加明显。
2、感温性能方面产生的影响
评价沥青结合料的感温性能是否达到一定的要求，其评价方法有很多种，其中普遍使用的是针入度指数，英文缩写为PI。这主要是由于针入度指数是由5-30℃之间变化，而道路路面的温度通常在-30至60℃，所以用针入度指数能够明显的表示出路面在这一区间的敏感性。我国就将其看作是评价沥青使用性能的重要标准。沥青结合料在掺入一定的新型添加剂之后针入度制度会发生一定的变化。如图所示。
沥青胶结料针入度指数变化（TPS、路孚8000和Sasobit是新型添加剂的代表）。
从图可知，随着这三种新型的添加剂添加量的增加，针入度指数随着增大，但是在掺入量增加的同时，沥青结合料温度敏感性也发生了变化，出现了明显下降的趋势，这就说明沥青结合料能够适应更大的温度范围。而且从图中可以明显的看掺入TPS和路孚8000越多，其沥青结合料的感温性能也得到明显的提高，这就说明这两种新型添加剂对沥青结合料的感温性能影响十分显著，相关人员可以根据不同的要求来选择不同的新型添加剂，这样才能取得良好的效果。
3、低温性能方面产生的影响
沥青质量的好坏，其评价标准也很多，延度就是其中之一。经过多次的实践证明，在沥青结合料中加入一些添加剂之后，而延度发生了明显的变化，主要是加入的越多其延度就越小，但是拉力却显著提高了，而加入新型添加剂路孚8000之后，其延度降低更加显著，但是与新型添加剂TPS相比，无论是延度，还是拉力都没有TPS大。在低温的状态下，延度与开裂性有着息息相关，利用新型的添加剂TPS、路孚8000都能时延度明显的降低，但是拉力却得到了明显的增强，这样沥青结合料抵抗开裂的能力就得到了明显的提升。经过多次实验，发现使用新型添加剂Sasobit，其沥青结合料的延度并没有出现太大的变化，并且会出现断面纤细的情况。
二、新型添加剂对沥青混合料性能的影响
1、沥青混合料的高温稳定性
车辙试验是评价沥青混合料在规定温度条件下抵抗塑性流动变形能力的方法，通过测定车轮荷载作用次数与板块试件变形的关系，得出沥青混合料的动稳定度（DS）可作为评价其抵抗永久变形的指标。经过实验，加入三种新型添加剂和SBS改性剂的沥青混合料的动稳定度都达到了规范要求的大于3000次/mm的要求。三种添加剂对高温性能都有较大的改善，都比SBS改性沥青混合料的动稳定度要高，尤其是路孚8000动稳定度达到了7920次/mm，对高温性能的改善非常显著。同时加入添加剂后变形量有明显减少，表明抗车辙能力有较大提高。
2、沥青混合料的抗疲劳性能
沥青路面在使用期间经受车轮荷载的反复作用，长期处于应力应变交迭变化状态，致使路面结构强度逐渐下降。经过一段时期在荷载作用下路面内产生的应力就会超过路面结构的抗力从而产生疲劳破坏。本研究的疲劳试验采用应变控制的荷载模式，即在重复加载的疲劳试验过程中应变量保持不变。
经过实验可知，路孚8000、TPS和SBS改性沥青对疲劳性能均有较大的改善，但是SBS和TPs改善效果较显著，尤其是TPS，疲劳寿命达到了70多万次，非常显著的提高了沥青混合料的疲劳性能，SBS的疲劳寿命与基质沥青相比也增加了3倍以上。
对于sasobit，由于其独特的改性机理，使得沥青劲度增大，在本次以应变控制模式的疲劳试验中得出的结果是疲劳寿命减小，在以应力控制模式的疲劳试验中，其疲劳寿命应该会比基质沥青的大。路孚8000虽然劲度也增大，但是与sasobit改性机理不同，在本次试验中疲劳寿命仍然增加。
三、结语
综上所述，可知新型添加剂对沥青结合料以及沥青混合料的性能都有明显的改善，文中介绍了三种新型添加剂，这三种新型添加剂对沥青结合料以及混合料的性能各有不同的影响，相关人士应该根据沥青路面不同的要求，来选择不同的新型添加剂，或者按照一定的比例将三种结合以来使用，效果更加明显。本文是笔者经过多年的新型沥青添加剂研究经验的总结，希望为提高沥青路面的使用年限提供借鉴，为新型沥青添加剂的发展提供参考。
参考文献
[1]黄晓明，吴少鹏，赵永利.沥青与沥青混合料[M].南京：东南大学出版社，2002.
[2]丛涛.纤维掺量对沥青混合料路用性能的影响[J]，科技信息，2010（20）
外加剂与水泥适应性及其工程应用 篇5
新拌混凝土:1)搅拌过程中出现离析、泌水、板结、分层等不正常现象,施工过程中泵送困难;2)异常凝结(瞬凝或假凝、不凝),严重时混凝土浇筑数天后都不凝;3)坍落度损失快影响施工;4)减水效果差,坍落度不够。
硬化混凝土:1)强度下降;2)减水率不够、泌水、不规则气泡、泌水形成的毛细孔道,使混凝土抗渗性和对钢筋的保护作用下降,降低耐久性;3)泌水通道和不规则气孔形成蜂窝状,影响外观质量;4)大体积混凝土中缓凝效果不明显,出现温差裂缝。
1 产生的原因
1.1 混凝土外加剂最佳掺量
对于某一水泥、某一配比的混凝土而言,任何混凝土外加剂都存在一最佳掺量,即在最佳掺量时,混凝土外加剂的性能会出现拐点。当掺量低于最佳掺量时,减水率不足;高于最佳掺量时,则可能适应性不良,且不经济。
1.2 混凝土外加剂掺加工艺
研究表明:后掺法的混凝土的工作性能优于先掺法的混凝土,而且达到同样效果,后掺法的掺量更小。
1.3 混凝土外加剂品种的影响
现在很多外加剂是采用复配,成分中可能有木钙、糖钙等,超出一定掺量范围,可能出现不良后果。
1.4 水泥
1.4.1 矿物成分
影响水泥适应性的主要是C3A,在水泥中一般以石膏作为调凝剂。一般说来,C3A含量低的水泥,其适应性良好,坍落度损失小。
1.4.2 细度
水泥过细,水化速度快,需水量大,比表面积增大,单位水泥用量需吸附更多外加剂,增大外加剂掺量,且其坍落度损失快。
1.4.3 石膏
一般在混凝土中CaSO4·2H2O调凝效果优于CaSO4·1/2 H2O。石膏与熟料的粉磨温度通常较高,使二水石膏脱水或半水石膏再脱水成硬石膏,从而导致混凝土外加剂与水泥适应性较差。
1.4.4 温度、湿度
温度高,水泥水化速度加快,可能出现假凝或瞬凝,且混凝土坍落度损失大。水泥受潮时,可能使外加剂的最佳掺量发生变化。
1.4.5 水泥的陈放时间
时间越短,水泥越新鲜,减水剂对其塑化作用效果越差。因为新鲜水泥的正电荷较强,对减水剂的吸附能力较大。
1.4.6 水泥中的碱含量
碱含量越高,外加剂的用量越大。
2 试验的方法
我们在工程中主要采用《方法》中推荐的马歇尔(Marsh)法,简介如下:
1)Marsh筒为下带圆管的锥形漏斗(当无标准Marsh筒时,可用JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范中测定水泥净浆流动度的漏斗代替),用于测定掺加外加剂水泥浆体流动性,以评价水泥与外加剂的适应性(见图1)。具体方法为让注入漏斗中的水泥浆体自由流下,记录注满200 mL容量筒的时间,即Marsh时间,此时间的长短反映水泥浆体的流动性。
2)水泥浆体的配比采用表1数据。
3)水泥浆体的搅拌采用水泥净浆搅拌机,程序同水泥净浆稠度试验;搅拌完后直接将全部浆体倒入Marsh试筒中,打开阀门,开始计时,直到烧杯中浆体达到200 mL,记录此时间即为Marsh时间;测定60 min Marsh时间时,将浆体全部收集至烧杯中,并用湿布覆盖,60 min后,再次测定。
经时损失率可按下式计算:
FL=(T60-Tin)/Tin×100。
其中,FL为经时损失率,%;Tin为初始Marsh时间,s;T60为60 min Marsh时间,s。
4)外加剂的最佳掺量是获得最好的技术、经济效果的重要因素,其饱和掺量点(最佳掺量)可根据试验[按JC/T 1086-2008水泥与减水剂相容性试验方法(以下简称《方法》)确定]混凝土配合比确定。
3采取的措施
3.1施工前
选用一两家较好的水泥和多家外加剂进行比选,当品种数量较多时,可先用《方法》进行初步试验,淘汰部分适应性不良、减水率较差的外加剂,并确定最佳掺量;再把剩下的按同一混凝土配合比进行配对试验,选出性价比最高且适应性良好的。
3.2施工过程中
1)每进场一批水泥或外加剂,均按《方法》进行适应性试验:观察有无异常现象(如泌水、不规则起泡、分层);测定Marsh时间和1 h Marsh时间。当Marsh时间明显增大,说明减水率(不单指外加剂)下降;当1 h Marsh时间增大,说明混凝土坍落度损失会增大。2)水泥进场每车测定温度,当温度过高(一般不高于50℃),应采取措施或降到一定温度后方可使用。工程中由于种种原因,很多施工单位水泥一进场就开始使用。3)水泥受潮或存放时间过长时(会使外加剂的最佳掺量减少),在浇筑时应重新进行适应性试验。
4工程应用
在我公司承建的重庆云阳长江公路大桥、重庆长寿长江公路大桥等工程中,我们严格按上述方法进行了外加剂与水泥适应性试验,并对适应性差的批次水泥和外加剂采取了相应的措施,结果证明在这些工程中,我们没有因为一起适应性问题造成质量问题。
5结语
1)外加剂与水泥适应性对混凝土性能有着重大影响,产生的原因也很复杂,影响水泥与外加剂适应性的因素很多,水泥与外加剂的适应性是双向的,仅靠控制水泥和外加剂质量是不能保证混凝土质量的。2)工程中加强适应性试验,控制好各关键环节,可以避免适应性问题对混凝土质量造成影响。
参考文献
[1]JC/T 1083-2008,水泥与减水剂相容性试验方法[S].
浅谈水泥与外加剂适应性的问题 篇6
自从国家标准颁布在混凝土工程中可适当掺用外加剂以来,全国各地在水利工程中都不同程度地将外加剂加以推广和应用。针对广西的水利特点以及各工程的技术要求和工程规模,许多较大规模的水利工程也相继在混凝土施工中掺用了外加剂。金鸡滩水利枢纽工程、龙滩Ⅱ标导流洞工程、柳州华丰湾堤防工程等工程实例都证实了各种外加剂运用在泵送混凝土施工中具有水泥与外加剂相适性的优点。
(1)减水率高、和易性好、缓凝效果明显、坍落度经时损失小。
(2)节约水泥以及提高混凝土的可泵送、黏塑性、保水性和抗渗性,提高混凝土抗压和抗折强度。
(3)减少了施工难度,提高了混凝土的施工质量,提高广西水利工程质量,带动了广西水利的发展。
2 广西水利工程中水泥与外加剂相适应的情况及存在的问题
按照国家标准检验合格的各种外加剂,掺入水泥混凝土中进行拌和后,混凝土的坍落度损失很快,甚至失去流动性,此情况被称为水泥与外加剂适应性不好。如果混凝土的坍落度仍能保持,也没有离析和泌水现象,则被称为水泥与外加剂适应性好。国内外在用莫斯锥研究掺加减水剂的水泥净浆流动性时发现,有一个临界掺量,超过这一掺量后,增加减水剂掺量,水泥浆体的流动性和砼的初始坍落度不再增加。对于临界掺量的点称饱和点,此时的减水剂掺量被称为饱和掺量。如果在减水剂饱和掺量以上再增加减水剂掺量,导致砼离析和泌水,也属适应性不好。
由于现场条件的限制,施工方难以对影响外加剂和水泥的适应性的因素进行综合分析,其适应性情况往往只能在工程运行后得知,所以,通常广西的很多水利工程中的各种外加剂在施工中的掺量,基本上都是按照厂家提供的说明书介绍的水泥用量的百分数来应用。
关于水泥与外加剂适应性好坏,目前国家标准还没有定量的规定。用什么样的指标判断适应性好坏,应进行深入研究。目前根据Aitcin等人的工作,总结出3个衡量指标,即初始流动性大小、是否有明确的饱和点及经60～90分钟后流动度(或坍落度)损失。
3 影响水泥与外加剂相适应的因素
3.1 外加剂的质量与品种对适应性的影响
外加剂的质量与品种对水泥与外加剂适应性有很大影响,这是众所周知的。每一种外加剂都有一定的配方,一定的固体含量,如果控制不当都会影响其效果。即使相同的配方,加工工艺不当也会影响外加剂质量。不同品种的外加剂与同一种水泥的适应性也不同,试验结果见表1。
注:泵送剂为氨基磺酸盐。
3.2 水泥对适应性的影响
水泥的化学成分、矿物组成、石膏、混合材、细度等对减水剂与水泥的适应性都有影响。实践证明,在外加剂掺量相同的情况下,C3A和C4AF含量较高的水泥浆体中,外加剂的效果较差。
水泥熟料中的碱含量与SO3含量之比对适应性有很大的影响,一般以下面公式计算:
SD大的水泥熟料适应性好,而SD小的(如<50%),出现适应性差的现象。
水泥细度明显影响到高效减水剂的分散效果,有试验数据说明水泥的比表面积越大,对高效减水剂的吸附量就越多。在水泥和水后,外加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。在舜江水泥厂做的水泥细度对适应性影响,结果见表2。
注:净浆流动度W/C=0.29,XP-52.4%。
水泥陈放时间与使用温度: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。因为新鲜水泥的正电性强,吸附阴离子型表面活性剂的数量就多,所以使用刚出磨的水泥和出磨温度还较高的水泥,就会出现水率低、坍落度损失快的现象。水泥使用时的温度高低对适应性有明显影响,特别是在夏季拌和砼的水泥温度很高(如>50℃),外加剂与水泥的适应性一定不好。
石膏的形态和掺量的影响:石膏用于调节硅酸盐水泥的凝结时间及硬化速度,因此石膏含量是水泥质量的一个重要指标。不论采用何种石膏生产水泥,按照有关水泥标准进行产品检验时一般区别不大,但是当掺加减水剂时,有时表现出大相径庭的塑化效果,尤其是以无水石膏作为调凝剂的水泥碰到减水剂时,会产生严重的不相适应性,不仅得不到预期的减水效果,而且往往会引起流动度损失过快甚至出现异常凝结现象。大量资料表明,石膏结晶形态不同,其对减水剂的吸附能力也不相同,当采用无水石膏作为水泥调凝剂时,掺加减水剂后,导致混凝土坍落度损失过快,严重时将导致混凝土异常快凝。
我国水泥中大多掺有不同种类和数量的混合材。目前所有的混合材种类有水淬高炉矿渣、粉煤灰、火山灰、焙烧煤矸石、沸石粉以及窑皮等,由于混合材的品种、性质和掺量等不同,因此对高效减水剂作用效果的影响也不一样。实践表明,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、焙烧煤矸石及窑皮作为混合材的水泥的适应性较差。
3.3 其他因素
凡影响水泥需水性和凝结硬化速度的因素,如水泥标准稠度大、凝结时间短等都会造成适应性不佳。
4 改善水泥与外加剂相适应的方法
外加剂与水泥的适应性是个错综复杂的问题,若出现二者不相适应的问题,混凝土厂家应及时采取对策:根据情况,以实验为基础,分析查找原因,调整混凝土配合比,提高出厂坍落度,减少坍落度损失。混凝土配合比的确定,还需要考虑到混凝土的凝结时间,因为外加剂中含有缓凝成分,较高的气温突然骤降,混凝土中外加剂用得过多,没有及时调整配方,这些情况都会造成混凝土长时间不凝结,严重影响混凝土强度。夏季施工也应避开高温风大的中午时段,对原材料进行降温处理。混凝土施工配合比中沙率的确定,还要根据沙细度的大小,粗骨料的孔隙率调整大小。在水泥方面,经试验:
(1)在提高了水泥细度的情况下,为了达到同样的效果,则必需要增加外加剂的用量。
(2)水泥比表面积适当提高(如446m2/kg),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。
(3)在水泥比表面积相近(约300m2/kg)时,水泥颗粒中<3μm对外加剂饱和掺量影响不大,但<3μm含量增多会加剧水泥浆体的流动度损失。因此可以说,减少水泥中<3μm含量,适当减小水泥比表面积(如不超过450m2/kg),均可改善水泥与外加剂的适应性。也就是说,水泥最佳颗粒级配与外加剂适应性好。
(4)为了避免出现因水泥陈放时间短、使用温度高带来的不良现象,应尽可能地使用陈放时间稍长的水泥并且待水泥温度降低时才使用。
(5)当出现外加剂与掺有混合材的水泥适应性较差时,为了要达到预期的效果,就需要适当增加外加剂的掺量。
摘要：文章对广西水利工程混凝土中水泥与外加剂适应存在的问题进行了分析，并提出了改善的方法。
关键词：水泥与外加剂,适应性,影响因素,方法
参考文献
[1]GB 50119—2003，混凝土外加剂应用技术规范[S]．
[2]DL/T 5100—1999，水工混凝土外加剂技术规程[S]．
浅谈混凝土外加剂与水泥适应性 篇7
必须高度重视混凝土外加剂与水泥适应性的问题, 在使用混凝土外加剂之前, 必须要做混凝土外加剂与水泥适应性试验, 以保证工程质量。
1 影响混凝土外加剂与水泥适应性的因素
1.1 混凝土外加剂掺量、掺加工艺
1) 混凝土外加剂掺量。任何混凝土外加剂都存在一最佳掺量, 即在最佳掺量时, 混凝土外加剂的性能会出现最佳效果。外加剂的最佳掺量是获得最好的性能及经济效果的重要因素, 最佳掺量是根据试验来确定的, 因此超出或低于最佳掺量, 混凝土性能会出现截然不同的效果, 比如坍落度损失快慢、泌水大小、凝结时间延长或缩短, 强度偏大或偏小等。2) 掺加工艺。混凝土外加剂掺加工艺分为先掺法与后掺法两种, 大量的试验证明, 后掺法的混凝土的工作性能优于先掺法的混凝土, 而且想达到同样效果, 后掺法的掺量往往更小, 后掺法实际上是加大混凝土的搅拌时间, 使得混凝土与外加剂能很好的发生作用, 起到一定的效果, 还可能与混凝土外加剂与水泥颗粒的吸附与分散有关。
1.2 混凝土搅拌时间与搅拌速度
混凝土搅拌时间会影响混凝土的含气量及混凝土外加剂对混凝土的分散效果、凝结时间, 从而影响混凝土的工作性和硬化混凝土的力学性和耐久性。混凝土搅拌速度过快, 会破坏水泥浆中的胶体结构和破坏水泥颗粒表面形成双电层膜, 使混凝土凝结时间、坍落度损失、泌水量都受到较大的影响。
1.3 混凝土外加剂品种
1) 分子结构影响。混凝土外加剂中含不同的如-OH, -CH2, -SO3等, 对水泥颗粒影响不同。外加剂的分子量、形状不同都会影响混凝土外加剂的性质。混凝土外加剂中阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂, 水泥中的C3A, C4AF, C3S, C2S, 游离CaO等吸附分散效果各不同, 会直接影响水泥中的二水石膏的溶解度, 从而导致混凝土外加剂与水泥适应性的问题。
2) 其他因素。混凝土外加剂中含碱量高, 对混凝土早期强度非常有利, 但对新拌混凝土坍落度损失快, 若外加剂引气量大, 且气泡不均匀、不封闭, 也会导致新拌混凝土坍落度损失快, 而且会使硬化混凝土抗渗、抗冻、耐久性等性能下降。
1.4 水泥
1) 水泥成分。水泥的主要成分为:C2S, C3S, C4AF, C3A, 影响水泥适应性的主要成分为C3A, C3S, 在水泥中一般以石膏作为调凝剂。通常C3A含量低的水泥, 其适应性较好, 坍落度损失小。C3A含量高的水泥, 需要较多CaSO4·2H2O作调凝剂。如果混凝土拌合物中, SO
2) 细度。水泥细度对混凝土拌合物影响也较大, 水泥过细, 水化速度快, 需水量大, 保水性能好, 但其坍落度损失快, 且水泥过细时, 混凝土收缩大, 含气量下降, 降低了混凝土的抗渗、抗冻等性能。
3) 石膏。众所周知, 水泥是用熟料加入适量石膏共同粉磨至一定的细度而生产出来的, 加入石膏的目的是为了控制熟料中C3A的水化而调节水泥的凝结时间, 石膏在水泥中不仅可调节凝结时间, 而且对水泥的强度、流变性能和收缩都有影响。石膏细度不够时, 使石膏溶解度不够, 易产生速凝现象;石膏用量不够时, 不能有效控制C3A的水化。
4) 掺合料。在配制混凝土时加入较大量矿物细掺料, 可降低温升, 改善工作性, 增进后期强度, 并可改善混凝土的内部结构, 提高混凝土的耐久性, 通常掺粉煤灰或磨细矿渣有利于新拌混凝土的流动性, 而且使其坍落度损失减缓。掺膨胀剂的混凝土其坍落度损失快, 水泥与混凝土外加剂适应性较差。
5) 温、湿度。温度高时, 水泥水化速度加快, 从而使新拌混凝土坍落度损失加快, 因此, 在高温时, 需要提高混凝土外加剂的掺量和防止水分蒸发, 以提高混凝土的性能。
6) 混凝土配合比。混凝土配合比对混凝土外加剂与水泥适应性的影响也很大。试验证明, 砂率过高会使混凝土拌合物流动性降低, 坍落度损失加快, 在混凝土配比中, 砂石的形状, 吸水量, 级配也严重影响混凝土的保水性、粘聚性、流动性、可密实性能。一般来讲, W/C降低可以提高混凝土的强度, 而当W/C很低时, 新拌混凝土的性能差, 因此, 必须试验确定:最佳用水量, 在最佳用水量条件下, 混凝土外加剂对水泥混凝土的各项性能能充分发挥出来, 改善混凝土的各项性能。
2解决混凝土外加剂与水泥适应性的方法
2.1选用合适的水泥品种
不同水泥品种, 对混凝土的外加剂适应性不同, 因此, 合理选用水泥品种必不可少。
2.2改变混凝土外加剂的掺加工艺
采用后掺法或少量多次掺加的工艺的方法效果较好, 可以大大改善混凝土外加剂与水泥适应性。
2.3适当增加或减少混凝土外加剂的掺量
当混凝土掺合物坍落度损失太快时, 适当增加外加剂掺量;当混凝土严重泌水, 适量减少外加剂掺量, 当然最根本方法是降低混凝土拌合物的用水量。
2.4适当调整混凝土外加剂的配方
HCl, H2SO4, HNO3及其盐类, 硅氟酸钠, NaF, NaCl等物质, 能提高石膏的溶解度, 有效地控制SO2-4的浓度。对于硬石膏作调凝剂的水泥, 应注意减小或不用糖钙这类使石膏溶解度降低的物质。
2.5调整混凝土配比
混凝土外加剂能使较合理配比的混凝土性能得到改善, 在严重泌水的混凝土中适量掺加部分掺合料或适当提高砂率或适当降低用水量。在混凝土坍落度损失较高的混凝土中, 适当增加用水量或适当增加混凝土外加剂掺量, 这样有助于提高石膏的溶解度, 防止水分蒸发过快, 混凝土拌合物中游离水严重不足的现象产生。
2.6调整掺合料
尽量降低游离CaO, MgO, CaSO4的含量, 有效控制C3A, SO2-, OH-的平衡, 使CA含量小于8%。
2.7综合措施
通过适当调整混凝土外加剂配方, 合理调整混凝土配比, 采用不同的掺加工艺, 或用部分掺合料代替部分水泥等措施, 经过多次试验, 调整水泥与混凝土外加剂的适应性。
3结语
混凝土外加剂与水泥适应性是一个复杂的研究课题, 近年来, 国家基础建设保持高速增长, 大部分工程对混凝土外加剂的需求一直很旺盛, 相信在科研人员和工程技术人员的反复试验下, 一定能提出更多的方法解决混凝土外加剂与水泥适应性。
摘要：结合混凝土外加剂作用原理, 介绍了影响混凝土外加剂与水泥适应性的因素, 包括外加剂掺量, 掺加工艺, 品种, 水泥等, 阐述了解决混凝土外加剂与水泥适应性的方法, 以期指导实践。
关键词：混凝土外加剂,水泥,配合比,掺量
参考文献
浅谈混凝土外加剂与水泥的适应性 篇8
(一) 概念:
所谓适应性是指在混凝土制备时, 外加剂按照推荐掺量掺入到水泥—水系统中, 能够产生应有效果, 则是适应的;相反, 不能够产生应有效果, 则是不适应的。 (不包含使用不满足相关国家标准的外加剂、水泥所引起的问题)
(二) 试验及结果分析。
1、试验材料:TD-SRR高效减水剂;P.O42.5水泥分别为盘固、中利达、京阳以及金峰的两个批次以金峰1, 金峰2表示。2、试验依据:《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003;《混凝土外加剂匀质性试验方法》GB/T8077-2000。 (3) 试验水灰比为0.35。 (4) 试验环境温度20℃, 湿度64%。
试验结果可以清楚地看出:同一种外加剂TD-SRR对于不同品牌甚至于同一品牌不同批次的水泥的分散效果是不一样的, 与所检批次的中利达水泥适应性较好, 与金峰2水泥适应性较差。
(三) 工作中, 混凝土外加剂与水泥适应性差主要表现为:
1、新拌混凝土出现异常凝结 (速凝、假凝) 。2、新拌混凝土坍落度经时损失较大。3、混凝土泌水、离析分层现象严重。4、新拌混凝土初始坍落度提不来, 减水效果不明显。5、硬化混凝土强度明显下降。
二、影响混凝土外加剂与水泥适应性的因素
(一) 混凝土外加剂品种的影响。
混凝土外加剂所含不同的官能团如-OH、-COOH、-CH2、-SO3等对水泥颗粒影响不同, 此外, 外加剂的分子量、形状都会影响到混凝土外加剂的性能。
(二) 水泥。
1、矿物成分。影响水泥适应性的主要是C3A及C3S的含量。一般来说, C3A含量低而C3S含量较高的适应性较好, 混凝土强度也高, 而C3A含量越高, 掺用外加剂后应用效果越差。这是由于C3A水化速度最快, 对减水剂的吸附量又最大 (吸附能力顺序:C3A>C4AF>C3S>C2S) , 在减水剂掺量不变的条件下, C3A含量高的水泥吸附减水剂的量就大, 必然使得用于分散C3S和C2S等组分的量显著减少, 因而其减水效果差。2、调凝剂石膏的影响。用石膏作水泥调凝剂主要是利用其溶出的SO42-离子与C3A的水化产物水化铝酸钙生成必要数量的钙矾石来抑制水泥的水化程度。对于少数使用硬石膏或氟石膏做调凝剂的水泥或者使用二水石膏做调凝剂但球磨机混磨时由于熟料未尽冷却导致温度升高使二水石膏脱水变成半水石膏或无水石膏 (硬石膏) 的水泥, 遇到木钙或糖钙等减水剂可能产生“假凝”现象, 这是由于硬石膏、氟石膏等对木钙、糖钙类含还原糖和多元醇的减水剂会大大降低石膏在液相中的溶解度, 造成液相中SO42-离子不足, 不能生成必要数量的钙矾石来抑制水泥的水化程度, 使C3A在短时间内急速水化, 大量的水化铝酸钙晶体造成“假凝”。对于C3A含量高的水泥, 若仍按常用掺量掺石膏, 会导致液相中SO42-不足无法有效抑制水化, 从而影响调凝效果。3、粉煤灰、磨细矿渣等掺合料对水泥适应性的影响。工作实践中, 外加剂对掺矿渣掺合料的水泥适应性好, 而对掺火山灰质混合材的适应性差, 对于掺粉煤灰掺合料的水泥, 由于粉煤灰来源广, 质量差异较大, 造成水泥与外加剂适应性波动较大, 一般来说, 优质细灰其吸附量小, 与外加剂的适应性要好, 而劣质粗灰其含碳量高, 吸附量大适应性差。4、水泥的细度。水泥过细, 比表面积越大, 其吸附外加剂的量越大, 同时其水化速度越快, 坍落度损失越快。5、水泥中的碱含量。由于水泥中的碱 (Na2O·K2O) 都有明显的促凝和早强作用, 因而碱含量高, 减水剂对其塑化效果变差。6、水泥的陈放时间。水泥越新鲜, 温度越高, 减水剂对其塑化作用越差。
三、改善混凝土外加剂对水泥适应性措施
(一) 分次加入法, 若在搅拌车上配套分次掺加外加剂的装置, 则是一种比较经济的方法。
(二) 调整混凝土外加剂的掺量。
(三) 针对某种水泥适当调整外加剂配方。
四、工程实例
(一) 适当降低外加剂掺量。
华府世家3#房转换层基础, 混凝土设计强度等级C40, 要求至工地坍落度不小于160mm。按照已施工的1#、2#房转换层基础C40配合比 (表二NO1) , 金峰水泥, 外加剂掺量为1.8%。
因水泥紧张换用盘固水泥, 对该批水泥检测发现, 外加剂掺量1.5%就达饱和点, 见表二。
注: (1) 表二中配合比材料用量单位为Kg/m3; (2) 粉煤灰为江苏亚能Ⅱ级灰, 矿粉为沙钢S95, 砂产自江西南昌, 细度模数2.4, 石子产自浙江湖州, 5-31.5连续级配。按照外加剂掺量为1.8%的配合比 (见表二NO.1) 进行混凝土试拌, 发现混凝土已离析“扒底”, 降低外加剂掺量为1.5% (见表二NO.2) 时, 初始坍落度210mm, 60min后180mm。实际施工时, 外加剂掺量采用1.5%, 顺利完成浇筑任务, 试验室共计成型标养试块10组, 28天平均强度49.3MPa, 标准偏差3.6MPa。
(二) 适当增加外加剂掺量。
华懋纺织二期工程应用TR-SRR与某一批次的金峰水泥配制C30商品混凝土时, 发现坍落度损失快 (初始坍落度170mm, 60min后仅为120mm) , 泵送困难。我们及时将原配合比中外加剂TD-SRR1.5%掺量提高至1.65%, 使初始坍落度SL0为190mm, 60min后SL60为160mm, 较顺利地完成浇筑任务。后经实体回弹检测, 强度满足设计要求。
(三) 针对某种水泥适当调整外加剂配方。
天虹服装城地下二层地上二十七层, 框剪结构, 其中负二层至五层柱, 混凝土强度等级设计为C55, 全部泵送浇筑。我们考虑采用52.5水泥, 对京阳水泥厂送来的小样与TD-SRR进行检测 (TD-SRR掺量为1.5%) 结果见表四NO.1, 可以看出二者适应性较好, 同时进行了混凝土试拌, 配合比及结果见表五。然而批量进京阳52.5时, 取样检测该批次水泥与TD-SRR的适应性, 结果见表四NO.2, 二者适应性较差, 按表五配合比试拌混凝土, 初始坍落度为180mm, 60min后坍落度仅为130mm, 考虑到C55的较粘这一特点, 显然无法泵送。协同外加剂厂针对该批次水泥, 外加剂作适当的配方调整, 调整后适应性检测结果见表四NO.3, 混凝土浇筑时, Sl0为230mm, Sl60为215mm, 和易性好, 硬化混凝土表面光滑, 强度满足设计要求。
总之, 混凝土外加剂与水泥的适应性是个复杂课题, 需要水泥厂、外加剂厂、预拌混凝土厂协同解决。对于预拌混凝土厂, 要对每一批水泥、每一批外加剂进行检测, 尽量将适应性好的外加剂与水泥配合使用, 以避免将不适应的水泥与外加剂共同使用而造成材料浪费乃至工程质量事故。
摘要：本文通过试验阐述了混凝土外加剂与水泥存在适应性问题及其影响因素, 结合工程实例提出了改善混凝土外加剂与水泥适应性的几种方法。
外加剂适应性能 篇9
对水泥制品和混凝土的性能提出了新的要求,采用水泥、砂子、集料和水4组制作的常用混凝土已不能满足材料性能和施工性能要求。在混凝土、砂浆和净浆的制备过程中,掺入少量的(不超水泥用量的5%)能对混凝土、砂浆或净浆改变性能的一种产品,称为混凝土外加剂。在混凝土中加入适量的外加剂,能提高混凝土质量,改善混凝土性能,减少混凝土用水量,节约水泥,降低成本,加快施工进度。随着技术的进步,外加剂已成为除水泥、粗细骨料、掺合料和水以外的第5种必备材料。掺外加剂是混凝土配合比优化设计和提高混凝土耐久性的一项重要措施。
2 外加剂与水泥适应性检验的必要性
外加剂适应性必须检验,主要原因是,对于工程所使用的某种非基准水泥而言,即使符合《混凝上外加剂》(GB8076)一等品的外加剂,同样存在化学成分定性和剂量定量的不适应性问题。目前已经知道,所有的普通减水剂,如木钙、木镁、木钠、糖蜜、糖钙、糖镁等对水泥所使用的石膏调凝剂中的无水石膏、硬石膏、萤石膏、镁石膏、工业膏渣、半水石膏、脱水石膏均存在化学上的不适应题,使用后不是减少单位用水量,而是增加了水量。其次,剂量适应性则主要取决于铝酸三钙的含量大小,铝酸三钙越高外加剂剂量适应性越差不同产地的水泥中所含铝酸三钙含量差别较大,由于其强大的吸附能力,几乎对所有的(高效)减水剂都存在剂量不适应问题。外加剂适应性的定量检验实测出所有的水泥在混凝土中的减水率与减水剂的掺量关系,求出最优掺量即饱和掺量,超过饱和掺量,掺再多的外加剂也将不起减水作用,反而可能带来副作用。按最优(饱和)掺量的要求使用。是使用好减水剂的重要保证。
根据掺外加剂的水泥水化理论,凡是有利于水泥水化更完全、更彻底的外加剂特别是减水剂,均会一定程度地增大干缩。这是由于水化更充分的水泥石中会生成更多的水化硅酸钙凝胶,在其贡献更高更强的同时。也产生了更大的干缩。外加剂在化学适应的前提下。其产品的减水率并不代表实际减水率,这里还有剂量适应性问题。规范上所述的减水率是用基准水泥并按基准配合比的检测结果,与实际工程所使用的水泥与减水剂测得的减水率有差别。在温度、配合比不变的条件下减水剂存在最优(饱和)掺量,缓凝剂对混凝土初凝时间的影响存在最优掺量:即掺加少量的缓凝剂能延长混凝土的初凝时间。当掺量增加到一定值时。混凝土的初凝时间达到极值。若再增加掺量,其缓凝效果反而降低。这与实际工程所使用的水泥和缓凝剂测得的初凝时间最优掺量也有差别。
3 缓凝减水剂与水泥的适应性试验与分析
3.1 试验方法
由于混凝土凝结硬化过程是胶凝材料凝结硬化的体现,两者凝结过程的规律相似。所以本文探讨缓凝剂的剂量作用效果所使用的试验方法是在胶凝材料净浆及胶砂中进行。在相对湿度为98%,温度为20℃±2℃的恒温恒湿箱中养护。
3.2 各工程项目的试验目的、试验材料及试验结果
(1)1999年8月16日,某一级公路白石光跨线桥工程。(2)目的:求出符合施工减水率(15%)和初凝时间(5~6小时)要求的缓凝高效减水剂掺量。(3)水泥:山东鲁南水泥厂“鲁宏”牌42.5MPa普通水泥。外加剂:RST-2缓凝高效减水剂。常用掺量为0.4%~1.2%。常用量为0.6%。(4)试验得出缓凝剂的不同掺量对水泥胶凝材料净浆、水泥胶砂影响结果
(1)某村道工程。(2)目的:求出符合施工减水率(15%)和初凝时间(4~5小时)要求的缓凝高效减水剂掺量。(3)水泥:广西红水河水泥厂“红水河”牌52.5MPa普通水泥。外加剂:以β一奈磺酸盐甲醛高缩合物为主要成分的MNF-SP缓凝高效减水剂(液体,固化率30%),常用掺量为1.5%~3%,常用量为2%。(4)试验得出缓凝剂的不同掺量对水泥胶凝材料净浆、水泥胶砂影响结果。
3.3 实验结果结论
从试验我们可以看到:随着缓凝剂掺量的增大,减水率和初凝时间到一定量值趋于饱和,但并不是同时到达饱和点。当外加剂达到饱和掺量时,再增大外加剂掺量也不起减水或缓凝作用,还会给拌和物带来副作用,如干缩开裂、强度等级降低等。因此,在工程施工中使用缓凝减水剂,必须严格控制剂量,不可用盲目超掺来增大减水率或缓凝,否则,可能会给工程质量和安全带来后患。
4 外加剂与水泥的适应性对施工质量与安全的影响及应注意的问题
在混凝土中加入适量的外加剂,能提高混凝土质量,改善混凝土性能,减少混凝土用水量,节约水泥,降低成本,加快施工进度,这给我们的施工带来明显的经济效益。但是,外加剂与水泥的适应性问题却没有引起足够的重视,给工程带来隐患,甚至造成了严重的质量和安全事故。如:某个商品混凝土单位,为了给施工单位提供高强混凝土,在未经检验外加剂剂量与水泥适应性的情况下,在拌制混凝土过程中添加了某种高效缓凝减水剂(2.5%),由于混凝土从完成搅拌出厂到施工现场泵送浇注所需的时间过长,在这段时间内,混凝土的坍落度损失很大,给浇注造成困难。为了顺利完成施工任务,商品混凝土位采取卸料时往混凝土拌和料中增加外加剂(约1%,总剂量约为3.5%)和水的做法来提高混凝土的流动性,这种危险做法对混凝土结构的质量产生严重的后患。该混凝土7天强度达到设计强度的65%以上,28天强度却远远低于设计强度,甚至比7天强度有所降低。经检验,使用的高效缓凝减水剂掺量与水泥存在不适应问题。最后,该混凝土结构物只能作报废拆除处理,这给施工单位造成了严重的经济损失以及给社会带来恶劣的影响。
5 结束语
混凝土外加剂是一种特殊产品。在混凝土中通常用量很少。但作用明显,因此产品质量特别重要不允许有任何质量误差,否则一旦发生混凝土工程事故,后果不堪设想。外加剂与水泥适应性的问题应该引起高度的重视。由于质量检验部门对外加剂的性能检测都是依据有关国家标准用基准水泥进行的,往往完全符合有关标准的水泥和外加剂,当在共同作为混凝土的原材料配制生产混凝土拌和料时就出现了不相适应的现象。工程中混凝土外加剂的使用,应通过试验找出适宜掺量范围,切勿盲目用超掺的方法来满足工程对外加剂的要求。
摘要：混凝土外加剂与水泥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效果,使用的外加剂要进行适应性试验和掺量优选,使用过程中对外加剂质量和掺量要严格控制。所以为了改善和提高混凝土性能和施工性能,现在广泛采用化学外加剂做混凝土的第5组分来配制混凝上,在增加混凝土耐久性,提高工程质量,配制特种混凝土等方面,混凝土外加剂发挥了不可替代的作用。
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