最新外加剂与水泥掺合料不相适应的原因
混凝土外加剂和水泥的适应性问题研究

水泥 颗粒 细度对 其与 外加剂 之 问的适 应性 有较大 影 响。水
水 之一【 而要充 分发挥混 凝土外 加剂 的作 用 , 了要 求 外加剂 具 泥细度越大 , 泥颗 粒 对外 加 剂分 子 的吸 附能 力 越强 。细度 越 , 除
有 良好 的 性 能 外 , 要 求 外 加 剂 与 水 泥 具 有 良 好 的适 应 性 , 还 由于 大 , 水泥水化时 的絮凝作 用越 明显 , 坏絮凝 所需 的外 加剂就 越 破
是 A和 CAF在水化初期动 电电位 ( e 4 Zt a电位 ) 呈正 值 _ , 2 因而 J
对外加剂分子 的吸附能力较 强 , 而 s和 s在水化初 期其动 电 电位 呈负值 , 因此对外加剂分子 的吸附能力 较弱 。在外加 剂掺量 相同的情况下 : 水泥 中 C A和 A 3 F含 量越 高 , 外加 剂 的分 散效
以上 的外加剂分子 呈直链结 构 , 直链结 构在 吸附性能上优 于缠绕
状水 泥 的适 应 性 越 差 ; 泥 中 S和 S含 量 越 13 矿 物掺 合料 的 影 响 外 水 混凝土 的矿物掺合料 主要有 : 粉煤 灰 、 渣 、 渣 、 矿 磷 沸石 、 山 火 高 , 加 剂 对 水泥 的 适 应性 越 好 。 外
维普资讯
第3 4卷 第 8期
2 0 0 8年 3 月
山 西 建 筑
SHANXI ARCHI TECTURE
混凝土外加剂适应性问题的影响因素分析

混凝土外加剂适应性问题的影响因素分析摘要:混凝土外加剂是现代混凝土的制备及施工中一项重要的组成部分,外加剂的应用可以有效地提高混凝土的性能,并实现混凝土的绿色化。
但混凝土外加剂在使用过程中与水泥之间存在一定的不相适应性,影响了外加剂应用效果以及混凝土的性能。
本文分析了混凝土外加剂的影响因素,并提出了相应的控制对策。
关键词:外加剂;混凝土;适应性在混凝土中使用外加剂可以促进混凝土向高性能化和绿色化方向发展。
然而,在使用过程中,外加剂与水泥之间存在一定的不相适应性,严重影响了外加剂的效果以及混凝土的性能,给建筑工程带来了很大的安全隐患。
要确保混凝土外加剂发挥其应用效果,就应了解并掌握其与水泥之间的适应性作用规律,采取有效的措施解决适应性问题,从而确保混凝土的使用性能。
本文以混凝土外加剂中较常用的减水剂为例,重点分析了外加剂与水泥间的适应性问题的影响因素,并提出了相应的解决对策。
一、混凝土外加剂与水泥间的适应性影响因素在现代建筑工程中,混凝土是一种不可或缺的材料,其性能不仅仅取决于组成材料的性能,还取决于混凝土的配合比以及各材料之间的适应性。
外加剂在混凝土中所占的比例不大,但对混凝土的性能却有很大的影响。
适当地添加凝土外加剂对提高混凝土的坍落度、调节混凝土的凝结时间具有重要作用。
影响外加剂的是影响因素主要可以从外加剂本身、水泥以及混凝土的其它掺合料进行分析。
(一)外加剂自身的因素外加剂的品种、聚合度、纯度、官能团结构以及掺量等不同都会影响外加剂与水泥之间的适应性。
由于生产厂家、质量管理水平、技术水平、生产工艺等都会影响外加剂的适应性。
1、减水剂的种类萘系高效减水剂中,最常使用的为工业萘,其品种及纯度都直接影响着减水剂的性能。
在生产过程中,萘系减水剂的磺化程度越高,转化为硫酸基磺化萘环就越多,相应的减水剂的分散作用就越强。
此外,减水剂的状态对水泥的塑化效果也有一定的影响。
2、缓凝剂的影响多元醇类缓凝减水剂可能会引起混凝土的假凝现象,而除氟石膏以外的醚类、羟基羧酸盐和二甘醇等缓凝剂则不会引发硬石膏等的溶解度降低,反而会使其增高。
混凝土外加剂有关问题

混凝土外加剂有关问题掺加混凝土外加剂可以体现出良好的性能,所以混凝土外加剂已经成为制备混凝土的一种重要组分,随着混凝土外加剂的广泛应用,也使混凝土材料的发展实现了质的飞跃。
在国内,高标号混凝土几乎全部掺加外加剂。
工程中所用水泥品种很多,外加剂的品种也很多,在工程使用中容易存在这样一些问题。
例如某试验室在配制坍落度为90mm~120mm的C30混凝土时,外加剂采用成都市锦江区茂华建材厂的外加剂,水泥来源于四川万源大巴山水泥厂,掺加1.2%的外加剂用量,减水率仅为9.5%,减水率达不到技术指标;而后采用万州科华水泥进行实验,在外加剂品种不变,掺量为0.8%的时候,减水率达到了18.2%,这是使用同种外加剂与不同水泥品种的问题;该试验室在配制坍落度为180mm~220mm的C30的水下桩混凝土时,水泥为华新水泥,外加剂分别采用成都市锦江区茂华建材厂的外加剂与重庆海木交通技术有限公司的外加剂,在相同外加剂的掺量情况下,减水效果有很大的不同。
所以,不同品种水泥掺配相同的外加剂与相同品种的水泥掺配不同的的外加剂表现出不同的效果是本文重点探讨的问题。
一、混凝土外加剂的分类外加剂种类很多,功能多样,所以在国内与国外分法是不一致的,常有以下三种分类方法。
(1)按其主要功能可以分为四类。
1)改善混凝土拌和物流变性能的外加剂,包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。
2)调节混凝土凝结时间,硬化性能的外加剂,包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。
3)改善混凝土耐久性的外加剂,包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。
4)改善混凝土其他性能的外加剂,包括加气剂、膨胀剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。
(2)混凝土外加剂按化学成分分为有机外加剂、无色外加剂和有机无机复合外加剂。
(3)混凝土外加剂按使用效果分为减水剂、调凝剂(缓凝剂,早强剂,速凝剂)、引气剂、加气剂、防水剂、阻锈剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、泵送剂以及复合外加剂(早强减水剂,缓凝减水剂,缓凝高效减水剂)。
浅析外加剂与水泥的适应性

的s 离子 ,造成 c 大量水化 ,形成大量水化铝酸钙结晶体并相互连 0: 一 A 接。这一结果轻者导致混凝土坍落度损失过 陕,严重者将导致混凝土异 常快凝。因而石膏 的成份 、溶解 度含量直接影响混凝 土的凝结时间 ,也 影响混凝土外加剂 与水泥的适应性 。 1 .水泥碱含量 的影响 .3 2 水泥中碱含量主要来 源于生产所用的原材料 ,是按N O+ . 8 ,计 a 6 KO o5 算 的重量百 分率来表示 。水泥 中过量 的碱会和集料 中的活性物质S i 反 O 应, 生成膨胀性的碱硅酸盐凝胶 ,一方面会导致混凝土开裂 ,另一方 面 碱含量 的增大降低 了外加剂对水泥浆体的塑化作用 ,使水泥浆体流动性 损失加快 ,凝结时间急剧缩短 ,减弱了高效外加剂的作用。但 当可溶性 碱 的含量过低时 , 不仅 当外加剂剂量不足 时坍落度损失较快 , 而且 当剂 量稍高于饱和点时 , 出现严重的离析 与泌水 。大量实验数据表 明,碱 会
12 水 泥 特 性 对 减 水 泥 塑 化 效 果 的 影 响 ( 附作 用 ) . 吸 1 .水 泥熟 料 矿物 组 成 的影 响 .1 2 硅酸盐水泥是建 筑工程 中最 常用 的水泥 ,它 由硅酸盐水 泥熟料 、
石膏调凝剂 和混合材料三部分 组成 。硅酸盐水 泥熟料 主要 由硅酸三钙 ( CS)、硅酸二钙 ( , Cs)、铝酸三钙 ( cA)和铁铝酸 四钙 ( CAF) 组成 ,它们对混凝土外加剂的吸附能力对 于混凝土的流动性及强度增长 都有很大 的影响 ,其 吸附混凝土外加剂能力 的顺序为cA>CA , .F>CS> cS , 。总的来说铝酸盐 ( ,cA ) cA F 在水化初期 其动电位呈正值 ,对 外加剂分子 ( 阴离子表 面活性剂 ) 吸附较强 ,而cs . ,cs 在水化初期其 动电位呈负值 ,因此吸附外加剂 的能力较弱。所以,在混凝土外加剂掺 量相 同的 情 况下 ,cA , 4 F 量 高 的 水 泥浆 体 中 ,混 凝 土 外 加 剂 的 分  ̄CA 含 散效 果就较差 ,混凝土单方 用水量大 幅增 加 ,坍落度 损失加快 。而生 产硅酸盐水泥熟料主要由石灰石和粘土两大原料 ,石灰质原料主要提供 C O,常 用石 灰 石 、白垩 、石 灰 质凝 灰 岩 等 ,粘 土 质 原 料主 要 提 供 s a i 、 0 A23 e0 ,常用粘土 、粘土质 页岩 、黄土等 。原料的变化将对外加剂 I ) , 0  ̄F 的作用效果产生很大的影响 。 1_ _2 2 水泥中石膏形态和掺量的影 响 石 膏在水泥生产 中用于调节水 泥凝结 时间,常采用 天然的或合 成 C S ,2 0,石膏掺量控制在 1 — .% ( ̄s aO - H, . 25 3 1 o %计 )。但如果石膏掺 l 量不够或细度不够 使石膏不能充分溶 解 ,当溶解度 含量小于 13 _%时 ,
混凝土外加剂与水泥的适应性与性能影响

一些外加剂 如糖 钙、 木钙 等与硬石膏 同 工 艺、 胶凝 材料 的成份 、 细度 、 水泥磨 细阶段工 艺的差异有 关. 其 中硬石青溶解性能较差 , 用, 不但不 能促进石 膏溶 解 , 反而会 降低 硬石青 的溶解度 , 使水 他如环境温度 、 加料 方式和外加剂用量也会产生影响 。
2 0 1 3年 3月 【 文章编号】 1 6 7 3 — 0 0 3 8 ( 2 0 1 3 ) 0 7 — 施工技术
混凝土外加剂与水泥的适应性与性能影响
涛
( 贵州省 中铁 电气化局第二工程有限公司 贵州省 贵 阳市 5 5 0 0 0 7 )
混 凝土外加剂与水泥 的适 应性 问题 , 涉及水泥 化学 、 高分子 水泥浆体的流动度值越大。 材料学 、 表面物理化学和 电化学等 多方面 的知识 , 是一个 极复杂 1 . 3 水 泥细 度 与颗粒 形貌 的影 响 的问题 , 但也是一个必须 了解与基本掌握的问题 。水泥是混凝土 为满足水泥新标准 的强度要求, 提高水泥细度是最有 效的办 最 基本 的胶 凝材料 , 我 国水泥 占世界水 泥总量 的 1 / 3 , 各水泥 厂 法, 但水 泥过 细, 表面积 的增 加, 需水 量大, 更加 降低 了液相 中残 已采取了一系列重大技术措 施来提高水泥质 量 以适应新标准 的 留外加 剂浓度 , 增加 了液体粘度 , 塑 化效果变 差 , 混凝土 坍落度 要求, 主要是提 高水泥早期强度 、 细度 ( 增大 比表面积) , C A的含 损失更快; 水泥过细水化速度快 , 水化热高 , 容 易产生裂缝。根据 盆、 混合料 的质量等 , 使水 泥达到 新标准 的要求 , 但不 同时期 效 国家标准 , 允许在水泥 中掺入一 定量的掺合料 , 常用掺合料有水
水泥与化学外加剂的适应性研究

2 9 9 mm
31 9 a m r
3 1 4mm
3 3 8 mm
3l 0 am r
3 3 4 mm
1 5 0 ai r n 2 5 0 mi n 7 2. 6 6 1 31 . 2 5 4. 7 8
3 0mi n
2 . 2 粉煤灰 粉煤灰是 工业产 品生产过程 中产 生 的一种 固体废物 , 一般是指从 通过燃烧煤炭来发 电的电厂所排放的废气和烟气 中所 收集得 到的粉末 状细灰 , 也可 以叫做飞灰 、 烟灰。混凝土 中加入适量 的粉煤灰 能够显著 的提高混凝土 的各项性能 。 本试验选用邹县 电厂一级粉煤灰 , 其主要性能如表 3 所示 。 表 3粉煤灰常用性能指标 ( %) 细度/ % 烧失量/ % 需水 量比/ %
本试验采用 的早强 剂是三乙醇胺 。 3 . 试验研究
3 . 1 试 验方 案
一
混凝土作 为重要 的建筑 材料, 经历 了普通 混凝土一 高强度 混凝土 高性 能混凝 土的发展过 程 。最 初, 混凝土 技术 的优 劣是 以强 度作 为 主要依据 的。到了上世纪 7 O 年代 末 , 由于减水剂 和高活性混凝土掺合 料 的开 发和应 用, 使高强 混凝土 的制备进入 了一个 新阶段一 高性 能混 凝土阶段n 。 目前, 混凝 土的高性能化 已引起各 国土木建筑与材料 工程 界的高度重视, 高性能混凝土在工程结构材料 中将 占据主导地位 。 另外 , 化学外 加剂 已成为混 凝土 的第五 组分 , 其 品种 日益增 多 , 性 能不 断提高 。通常高性 能混 凝土 中9 t ' ) J n 剂 以及活 性掺合料 的作用效 果会 因掺 量的不同而存在很大 的差异 , 有 时作用效果会 很差 , 甚至两者 根本不 相容1 3 ] 。研究表 明: 外加 剂的作 用效果 主要与所用水泥的组分和 性 能有 关 。如何提高外加剂对水泥 的适应性 对于扩大外加剂的使用范 围是个 很有现实意义 的课题 。本文设 计了水泥与减水剂的相容性 以及 水泥、 减水剂和粉煤灰 的相 容性 两组试 验 , 确定 了水泥与化学外加剂适 应 性相对较好 的组合 。为确 定高性 能混凝 土中外加剂和矿物掺合料 的 合理掺量提供依据 。
混凝土外加剂使用中的异常原因及解决措施

混凝⼟外加剂使⽤中的异常原因及解决措施混凝⼟外加剂混凝⼟外加剂虽然能有效改善混凝⼟性能,但有时也会产⽣负⾯效应,特别是在使⽤不当时会出现⼀些异常现象,对此应予以重视,找出原因及解决措施。
以下成因及解决措施供读者参考。
(1)混凝⼟坍落度损失⼤成因:外加剂与⽔泥或其他原材料适应性差;外加剂掺量低;⽔泥或环境温度⾼,⽔化速度快;混凝⼟配合⽐使⽤不当。
解决措施:通知外加剂⼚家调整外加剂与⽔泥的适应性,更换质量不合格原材料;提⾼外加剂掺量,增加矿物掺合料掺量;调整混凝⼟配合⽐。
(2)凝结时间过长成因:缓凝剂⽤量过⼤或突然降温未及时调整缓凝剂掺量,⽣产时没有注意根据⽓温和缓凝剂情况调整外加剂掺量;⽔泥质量发⽣变化;矿物掺合料存在质量问题;搅拌不均或搅拌时间过短,外加剂没有均匀分散。
解决措施:根据天⽓情况调整外加剂掺量;通知外加剂供应商降低缓凝剂掺量或更换混凝剂品种;更换⽔泥或矿物掺合料;⽣产是及时根据⽓温变化调整混凝⼟⽣产配合⽐。
(3)假凝成因:⽤硬⽯膏或⼯业⽯膏做调凝剂的⽔泥遇到含有⽊钙或糖钙的⽔泥;外加剂中含有碳酸钠早强剂;三⼄醇胺⽤量超过0.1%;⽔泥温度过⾼;早强剂掺量过⼤。
解决措施:更换⽔泥或外加剂;控制三⼄醇胺的掺量。
(4)离析、泌⽔成因:混凝⼟配合⽐不当,砂率或胶凝材料⽤量偏低;外加剂掺量过⼤,坍落度过⼤;⽔泥与外加剂适应性变好;缓凝剂中羧酸盐、磷酸盐或糖类过量。
解决措施:调整混凝⼟配合⽐,调⾼砂率或增加胶凝材料⽤量;更换缓凝剂品种,调整外加剂掺量;在外加剂中复配增稠剂或引⽓剂等保⽔组分。
(5)和易性差成因:砂率偏低或胶凝材料⽤量不⾜;外加剂掺量低或者减⽔效果不佳。
解决措施:调整混凝⼟配合⽐,提⾼砂率或增加胶凝材料⽤量;提⾼外加剂掺量。
(6)抓底成因:⽔胶⽐过低,减⽔剂掺量过⼤,⽔泥⽤量过⼤。
解决措施:调整混凝⼟配合⽐,增加砂率或提⾼矿物掺合料⽤量;掺加引⽓剂;降低外加剂掺量等。
(7)混凝⼟泛碱成因:⽆机盐早强剂、防冻剂掺量过⼤;早期养护不好,⽔分蒸发快。
水泥影响外加剂适应性的因素是什么

水泥影响外加剂适应性的因素是什么水泥影响外加剂适应性的因素很多主要有以下几点:(1)水泥熟料成分外加剂尤其是减水剂的使用效果随水泥熟料的矿物组成不同而有差异,其中C3A对适应性影响最多。
对于C3A含量高的水泥,减水剂的减水增强效果差。
随着水泥细度的缩减,C3A的影响也愈加较为明显。
总之,C3A含量高的水泥一般与外加剂的适应性都要差一些。
(2)水泥中木炭的种类及掺量当砖瓦生产中使用硬石膏,而又使用木钙、糖钙作缓凝硅化物时,混凝土拌合物的坍落度经时损失会明显增大,甚至发生“假凝”现象。
当水泥粉磨温度过高时,所掺入的二水石膏会部分脱水转变为失水半水石膏,这也会导致水泥净浆快凝而水泥与外加剂的适应性。
磷石膏、氟石膏等工业副产品,由于掺杂各种杂质,并且有效成分含量价格波动较大,也会影响水泥与外加剂的适应性。
(3)水泥中的碱含量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混凝土变差,减水剂的塑化对比度降低,混凝土坍落度经时损失增大。
但是,对于含Na2SO4的水泥(或Na2SO4由外加剂中带入),由于碱是以硫酸盐的形式牵涉到,Na2SO4的溶解度及溶解速度比水泥中石膏大得多,溶解的SO42-与C3A杨开第反应生成钙矾石抑制水泥水化,从而可以部分弥补由于碱外加剂增大对水泥的促凝作用以及对含量与水泥适应性的劣化作用。
因此有人提出水彩绘化度(SD)的概念,即SD=SO3/(1.29Na2O+0.85K2O),认为水泥中碱含量对外加剂与水泥适应性的影响与SO3含量,即SO42-含量有关。
在SO3不变时,随着碱含量增大,SD减小,适应性变差;在碱含量一定时,随着SO3减少,SD减小,适应性变差。
认为水泥的塑化度一般应控制在2.5~3.5之间为宜。
(4)水泥中混合材的种类及掺量不同种类混合材对减水剂的吸附产生聚丙烯不同影响,矿渣对萘系减水剂的凝胶吸附量小于煤矸石,因此掺情况下一般矿渣的水泥与减水剂的适应性优于掺电解锰的水泥。
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外加剂与水泥掺合料不相适应的原因摘要:外加剂与水泥/掺合料之间有时出现的不相适应性问题长期以来影响着实际工程对外加剂/掺合料的应用,并受到材料科学研究人员的高度重视。
本文首先对混凝土外加剂与水泥/掺合料之间的适应性进行定义,并从混凝土外加剂、水泥和掺合料三个方面讨论导致商品混凝土中外加剂与水泥/掺合料不相适应的原因和机理进行研究和分析。
关键词:外加剂水泥掺合料适应性影响因素改革开放以来,我国商品混凝土发展十分迅速。
从1979年我国建立第一家预拌混凝土搅拌站开始,商品混凝土搅拌站如雨后春笋般成长。
1990年,我国已建成100家商品混凝土搅拌站,到2002年,我国商品混凝土搅拌站数量更是高达1039家,实际年产量为13914m3,与2002年相比,2003年商品混凝土年产量的增加幅度超过30%。
混凝土商品化进程的实施在提高混凝土质量、满足结构工程实际需要、节约资源、节省能源、保护环境和文明施工等方面都发挥了巨大作用。
然而,我国东、西部及沿海地区的经济、技术发展不均衡,混凝土商品化步伐和商品混凝土技术水平差别也很大。
我国个别发达城市,如上海、北京、广州等,混凝土商品化供应比例已大于80%,而边远地区(有些甚至是省会城市),其混凝土商品化程度却不足20%。
为进一步提高混凝土商品化程度,加速混凝土商品化进程,2003年10月16日,我国商务部、公安部、建设部和交通部联合发布“关于限制禁止在城市城区现场搅拌混凝土的通知”。
通知规定:从2003年12月31日起,北京等124个城市禁止现场搅拌混凝土;其它城市从2005年12月31日起禁止现场搅拌混凝土。
可见,我国混凝土商品化步伐将急速加快。
商品混凝土离不开化学外加剂和矿物掺合料,各种掺合料和以减水剂为主要组份配制的各种外加剂为商品混凝土的生产和应用提供了必要的技术保障。
根据国外及我国发达城市商品混凝土的发展经验,首先要解决好化学外加剂和矿物掺合料的配套供应和应用技术问题,否则,混凝土商品化的进程必将受到严重的影响。
关于化学外加剂和矿物掺合料,我国已经制定了较齐全的标准规范,如:1)GB8076-1997 混凝土外加剂;2)GB8077-2000 混凝土外加剂匀质性试验方法;3)JC473-2001混凝土泵送剂;4)GB50119-2003 混凝土外加剂应用技术规范;5)GB1596-1991 用于水泥和混凝土中的粉煤灰;6)GB/T18046-2000 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉;7)JTJ275-2000 海工工程混凝土结构防腐蚀技术规范;8)GB/T18736-2002 高强高性能混凝土用矿物外加剂。
这些标准规范的制定和实施为混凝土化学外加剂和矿物掺合料的正确选择和应用提供了良好的技术保障。
但尽管这样,在实际工程中,常会出现不如意的使用效果,甚至出现重大工程事故,造成严重的经济损失,再者,也容易引起原材料提供方、商品混凝土生产方和施工方之间的矛盾。
实践表明,混凝外加剂与水泥/掺合料之间存在明显的适应性问题。
发达国家的水泥生产厂和外加剂生产厂数量较少,质量相对稳定,而我国混凝土外加剂厂有500家以上,水泥生产厂更是超过2000家,所以,商品混凝土生产过程中外加剂与水泥/掺合料适应性问题相当突出,由此带来的技术难题和质量事故也较普遍。
为正确认识外加剂与水泥/掺合料的适应性问题,本文结合工程实际和近几年的科研成果,对外加剂与水泥/掺合料适应与否进行定义,并就商品混凝土生产中较常出现的减水剂型外加剂(普通减水剂、高效减水剂、缓凝型减水剂、泵送剂等)与水泥/掺合料之间的适应性影响因素及机理展开全面研究和分析。
1. 混凝土外加剂与水泥/掺合料适应性的定义为正确定义外加剂与水泥/掺合料之间的适应性,首先应将因外加剂、水泥和掺合料本身性能不合格所产生的影响排除在外;其次,要将外加剂与水泥/掺合料是否能配合使用这一点考虑在内。
可以这样理解混凝土外加剂与水泥/掺合料的适应与不适应性的概念:按照混凝土外加剂应用技术规范[1],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(和掺合料)所配制的混凝土中,若能够产生应有的效果,我们就认为该水泥/掺合料与这种外加剂是适应的;相反,如果不能产生应有的效果,则该水泥/掺合料与这种外加剂不适应。
比如,分别用五种普通硅酸盐水泥并掺加某种高效减水剂(经检验符合高效减水剂标准要求[2])配制混凝土,在其它因素都相同的情况下,有种水泥所配制的混凝土在减水率方面出现了严重不足,则说明这种水泥与该高效减水剂不适应,而其它几种水泥与该高效减水剂是适应的。
再比如,当某种水泥(掺有一定比例的掺合料)所配制的混凝土中掺加缓凝减水剂(经检验符合有关标准),不仅得不到应有的缓凝效果,反而出现了不正常的快凝现象,这肯定是由于该缓凝减水剂与所使用的水泥和/或掺合料不相适应引起的。
几乎所有品种的外加剂与水泥之间都存在适应性问题,只是目前来说商品混凝土中几乎全部使用减水型外加剂,而减水型外加剂与水泥/掺合料不相适应时能够比较直观快速地反应出,如出现混凝土流动性差、减水率低,或拌合物板结发热、流动性损失过快、不正常凝结等现象。
商品混凝土生产和使用过程中反响最强烈的问题主要是外加剂与水泥/掺合料之间不相适应所导致的各种矛盾和质量事故。
2. 减水型外加剂与水泥/掺合料适应性的影响因素及机理分析认为,减水型外加剂与水泥/掺合料的自身特性都会影响它们之间的适应性。
就减水型外加剂自身来说,其分子特性、聚合度、中和离子、掺加时的状态等都会对其作用效果产生影响;而对水泥来说,其化学组成、矿物成分、调凝剂石膏的状态和掺量、碱含量、混合材种类和掺量、粉磨细度等都是必须考虑在内的因素;对于掺合料,则其种类、掺量等对减水型外加剂的作用效果影响较大。
2.1 减水剂自身特性对其塑化效果的影响就萘系高效减水剂自身的特性来讲,影响其对水泥/掺合料塑化效果的因素有磺化度、平均分子量、分子量分布以及聚合度、聚合性质 (直链、支链等) 等,另外,减水剂掺加时的状态(粉状或液态)也影响其塑化效果,具体情况如下。
1)萘系减水剂在合成时的磺化越完全,则转变为带有磺酸基磺化物的萘环越多,该减水剂的分散作用也越强;水解过程也同样重要,因为水解过程可以使得萘环上α位的磺酸基除去,以利于缩聚反应。
2)萘系减水剂的分子量(也即聚合度)对其塑化效果的影响非常显著,存在一个最佳分子量值。
试验表明,萘系减水剂分子的聚合度为10左右时的塑化效果最理想。
3)萘系减水剂中起中和作用的反离子的性质也影响减水剂的塑化效果[3]。
4)萘系减水剂掺加时的状态会影响其对水泥的塑化效果。
试验表明,掺加粉状的减水剂其塑化效果比掺加液态减水剂时约低5%,其原因是粉状减水剂的分子呈缠绕形结构,而减水剂溶解在水中1天以上时则其分子呈直锁形结构,因此吸附在水泥颗粒上所起的分散效果就大些。
对于木质素磺酸盐系减水剂来说,其生产原料中木质素的来源、纯度、制备时加入的金属阳离子种类、添加状态等都对其作用效果产生一定影响。
表1是对木质素磺酸钙(MG)和木质素磺酸钠(MN)作用效果的对比结果。
可见,在相同掺量情况下,MN的塑化效果比MG 明显,但其对砂浆抗压强度的改善效果却不如MG。
表2 两种木质素磺酸盐减水剂对砂浆性能的影响(水泥采用海螺牌52.5P.O)与木质素磺酸盐系减水剂和萘系、密胺系高效减水剂相比,氨基磺酸盐系高效减水剂和聚缩酸系高效减水剂尽管减水率大,控制坍落度损失效果明显,但合成工艺过程中的诸多因素都会对其作用效果产生较大影响[4,5]。
2.2 水泥特性对减水剂塑化效果的影响水泥品种不同,则减水剂对其产生的塑化效果也不相同。
水泥熟料的矿物成分、化学组成、作为调凝剂的石膏的形态和比例等都会影响减水剂的塑化效果[3];水泥的细度、水泥中混合材的种类和掺量,以及水泥的新鲜程度、水泥的含水率、温度等也会对减水剂的塑化效果产生较大影响。
2.2.1 矿物成分水泥的化学组成和矿物成分因生产厂家在原材料的选择、配比、生产工艺的控制等方面的差异而有所不同。
我国水泥厂数量多,分布范围广,水泥熟料化学组成和矿物成分变动较大,这是我国商品混凝土生产中较易出现外加剂与水泥不相适应的原因之一。
通过对水泥熟料四大矿物成分C3S、C2S、C3A和C4AF对减水剂分子等温吸附的研究证明,其吸附程度的大小顺序为:C3A>C4AF>C3S>C2S,可见,铝酸盐相对减水剂分子的吸附程度大于硅酸盐相。
其原因是:C3A和 C4AF在水化初期其动电电位(Zeta电位)呈正值,因而较强较多地吸附减水剂分子(阴离子表面活性剂),而C3S和C2S在水化初期其动电电位呈负值,因此吸附减水剂的能力较弱。
业已证明,水泥中C3A和C4AF的比例越大,则减水剂的分散效果越差。
商品混凝土搅拌站生产过程中采用铝酸盐相(尤其是C3A矿物)含量较高的水泥时,容易遇到用水量大幅增加,混凝土坍落度损失加快的难题,原因就在于此。
2.2.2 调凝剂石膏的形态水泥粉磨过程中要加入一定量石膏作为调凝剂。
由于粉磨过程中磨机内温度升高,会使一部分二水石膏脱去部分结晶水转变为半水石膏甚至无水石膏(硬石膏),另外,有些水泥厂为节省生产成本,往往采用硬石膏或工业副产品石膏(无水石膏)替代二水石膏作为水泥调凝剂。
不论采用何种石膏生产的水泥,按照有关水泥标准进行产品检验时一般区别不大,但在掺加减水剂情况下,有时却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木钙(木钠)、糖钙组分时,则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性损失过快甚至异常凝结。
为什么调凝剂二水石膏部分转化为无水石膏或以无水石膏作为调凝剂的水泥碰到木钙(木钠)、糖钙时会产生前述异常现象呢?这是因为,石膏结晶形态不同,其对木钙(木钠)或糖钙的吸附能力也不相同,顺序为CaSO4> CaSO4.1/2H2O> CaSO4.2H2O。
当采用无水石膏为调凝剂的水泥掺加木钙(木钠)或糖钙与水一起拌合时,无水石膏表面立即大量吸附木钙(木钠)或糖钙分子,被吸附膜层严密地包围起来,无法溶出为水泥浆体系提供必要的SO42-离子,也就无法快速在C3A表面上形成大量AFt,因而造成C3A大量水化,形成相当数量的水化铝酸钙结晶体并相互连接。
这一结果轻者导致混凝土坍落度损失过快,严重者将导致混凝土异常快凝。
目前,我国泵送剂产品一般按照市场需要,分为普通型、中效型和高效型三类。
普通型泵送剂一般由木钙(木钠)和糖钙等组分进行复合,中效型泵送剂则一般由高效减水剂、木钙(木钠)和糖钙等组分复合而成。
使用这两类常用泵送剂容易出现与水泥不相适应的情况[6],希望商品混凝土搅拌站应正确分析原因,通过试验选择适应性较好的泵送剂品种。