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甄别及調整外加劑與水泥适應性的試驗方法

作者:河北雙星    來源:未知    發布時間:2022-11-23 14:12    浏覽量:987

外加劑與水泥産生(shēng)不(bù)相(xiàng)适應的情況時有發生(shēng),尤其在使用泵送減水劑時,這種現象更加頻(pín)繁。
不(bù)相(xiàng)适應的表現大緻有以下(xià)幾種情況:
1.新拌混凝土坍落度偏小,擴展度更小,而此時的減水劑用量用通俗的說(shuō)法就(jiù)是“打不(bù)開(kāi)”; 2.坍落度損失大,有時甚至出現假凝, 即在攪拌開(kāi)始時水泥漿很(hěn)稀,随即迅速發粘、變幹,出機後混凝土和易性很(hěn)差; 3.雖然坍落度和擴展度都(dōu)不(bù)小,但混凝土泌水,有時滞後1~3h泌水并且量大; 4.砂漿包裹不(bù)住石子,發生(shēng)離(lí)析但卻并未大量泌水; 5.新拌混凝土中(zhōng)未觀察到明(míng)顯不(bù)适應,可是硬化(huà)(huà)後強度偏低(dī)。
特定外加劑與特定的水泥發生(shēng)不(bù)相(xiàng)适應的原因可能來自(zì)三個(gè)方面:水泥特性;混凝土組成材料,特别是砂及摻合料;外加劑本身匹配不(bù)當。究竟哪個(gè)是主要原因,需要經過試驗和分析。 試驗第一(yī)步:檢測水泥的堿度 檢測拟用的水泥pH值,選用用pH、pH計(jì)或pH筆測試。可以用三份水溶解一(yī)份水泥(以重量計(jì)),充分攪拌後沉澱澄清,取清液一(yī)滴置于廣泛pH試紙(zhǐ)上,觀察試紙(zhǐ)背面變色程度以确定水泥的堿性。一(yī)般pH值應在12以上,但也(yě)有普通矽酸鹽水泥pH值隻有9~10,個(gè)别的更低(dī)。試驗結果可初步判斷:水泥中(zhōng)可溶性堿量大還是小;水泥中(zhōng)的混合材是否是含偏酸性的材料或石粉類惰性材料而使pH值偏低(dī)。
試驗第二步:考察 考察的第一(yī)部分是取得(de)該種水泥的熟料分析結果。計(jì)算出水泥中(zhōng)的四種礦物:鋁酸三鈣C3A,鐵(tiě)鋁酸四鈣C4AF,矽酸三鈣C3S和矽酸二鈣C2S的含量。影響水泥适應性的礦物是C3A、C3S和C4AF。這些(xiē)數據可以幫助我們選擇緩凝劑的品種。另外根據熟料分析中(zhōng)的堿和硫含量數據,能計(jì)算出塑化(huà)(huà)度值SD作為複配外加劑時要适當增加硫酸鹽還是增加堿的參考依據。雖然熟料分析單中(zhōng)的堿是總堿量而非單純的可溶性堿量,但對快(kuài)速認定SD值仍有重要的參考價值。而将水泥溶于水後,溶液的堿含量是包括混合材在內(nèi)的可溶性堿含量,對調整适應性的試驗可能更有意義。 考察的第二部分是了解熟料磨成水泥時摻加了什麼種類的混合材料以及摻量是多少(shǎo),這對分析諸如混凝土泌水、凝結時間異常(過長(cháng)、過短)的成因都(dōu)很(hěn)有幫助。粉磨熟料時混合材隻是礦渣(水渣)或粉煤灰,則成品水泥對外加劑尤其是緩凝劑的适應性就(jiù)好, 但以水淬粒化(huà)(huà)高爐礦渣作混合材的水泥有時泌水, 這是因其硬度大于熟料,不(bù)易磨得(de)與熟料同樣細的緣故。混合材是煤矸石、頁岩灰、沸石等火山(shān)灰質材料時,成品水泥表現為吸附高效減水劑,減水劑摻量必須增加很(hěn)多才能得(de)到預計(jì)的混凝土坍落度,并且擴展度可能還達不(bù)到要求,往往犧牲了外加劑用量其效果也(yě)不(bù)明(míng)顯。粉磨時混合材若是石灰石粉,則成品水泥易産生(shēng)泌水。加入其他(tā)(tā)工(gōng)業(yè)廢渣,雖然可能摻量不(bù)大,但磨成水泥後與外加劑的适應性就(jiù)差,而且還比較難調整。熟料粉碎時所摻的石膏也(yě)有很(hěn)大關系,如脫硫石膏、無水石膏、難溶性硬石膏、工(gōng)業(yè)廢石膏、钛石膏等,對水泥與外加劑的适應性都(dōu)有較明(míng)顯的差異。 考察的第三部分是要掌握混凝土摻合料的品種和細度情況。全摻礦渣粉易泌水,但改善了混凝土多種性能。全摻普通粉煤灰需要較多的拌和水量,而且凝結時間長(cháng),不(bù)過卻明(míng)顯抑制(zhì)了泌水,但優質粉煤灰可以減少(shǎo)減水劑用量,如果摻的是統灰,因其中(zhōng)含一(yī)部分三級灰,則往往就(jiù)是使高效減水劑“失效”的主要原因。摻和料細度很(hěn)關鍵,料粗不(bù)但會(huì)使混凝土泌水(例如粗粉煤灰),甚至會(huì)使坍落度損失變大。粉煤灰的燒失量、礦渣粉中(zhōng)摻石粉的數量(說(shuō)白話就(jiù)是摻假的程度)都(dōu)很(hěn)重要,會(huì)直接影響外加劑尤其是高效減水劑和緩凝劑對水泥的适應性。 這就(jiù)像中(zhōng)醫診病的問(wèn)、聞、望、切。總之先診後斷,最後才能制(zhì)定出治療方案。
第三步:找出飽和摻量值 找出所用的高效減水劑對這種水泥的飽和摻量值,如果是兩種或幾種高效減水劑混用的,就(jiù)按混用的總量通過水泥淨漿試驗找出飽和摻量點。高效減水劑的用量越接近該水泥的飽和摻量,就(jiù)越容易得(de)到較好的适應性。但是早強水泥的飽和摻量點普遍較高,令傳統的高效減水劑用量超過1%或0.8%(按折固量計(jì)算),這對于通常摻量不(bù)超過2.5%的泵送劑來說(shuō),達到飽和摻量很(hěn)不(bù)現實,連“接近”都(dōu)不(bù)可能,主要還需依靠不(bù)同高效減水劑的複配,以及與多種緩凝劑的複配來達到調整适應性的目的。根據經驗,減水劑用量低(dī)于飽和摻量的70%,即使用多種緩凝劑同時調整适應性,也(yě)無法得(de)到滿意的結果。 水泥淨漿試驗可以用純水泥做(zuò),也(yě)可把300克膠凝材料總量按照(zhào)混凝土配合比中(zhōng)的膠凝材料的比例分配。先用前個(gè)方案再用後個(gè)方案做(zuò),往往更容易找出正确的結果。即将重新頒布的《混凝土外加劑應用技術規範》中(zhōng)用水泥膠砂試驗代替水泥淨漿作為外加劑相(xiàng)容性的快(kuài)速試驗方法可能是一(yī)個(gè)更好的選擇。
第四步:将熟料塑化(huà)(huà)度調整到合适範圍 調整水泥中(zhōng)的堿硫酸鹽化(huà)(huà)程度亦即熟料塑化(huà)(huà)度到合适的範圍。熟料塑化(huà)(huà)度SD值計(jì)算式為: SD=SO3 /(1.292Na2O+0.85K2O) 各個(gè)成分含量值正是在熟料分析中(zhōng)列出的。SD值範圍是40%~200%,偏低(dī)也(yě)就(jiù)是三氧化(huà)(huà)硫少(shǎo)了,要在外加劑中(zhōng)加少(shǎo)量含硫的鹽如硫酸鈉,偏高即是分子大了也(yě)就(jiù)是三氧化(huà)(huà)硫多了,應當把外加劑pH值略微(wēi)調高例如用碳酸鈉、苛性鈉等。
第五步:試配複合外加劑并找出調凝劑品種及摻量 試配複合外加劑并通過淨漿試驗找出适合的調凝劑品種及恰當的摻量。要參考第二步考察的結果,選擇可能最有效的調凝劑。C3S礦物多的水泥宜使用葡萄糖酸鈉和其他(tā)(tā)羟基羧酸鹽,使用聚磷酸鹽特别是六偏磷酸鈉及三聚磷酸鈉等,但葡萄糖酸鈉與六偏磷酸鈉之間易産生(shēng)交互作用,建議不(bù)要同時使用。鋁酸鹽礦物多的水泥除了選擇葡萄糖酸鈉之外,還必須複配恰當的助劑—伴侶,如三聚磷酸鈉等,單糖對葡鈉有增效作用,故氣溫高時可選用。有一(yī)種觀點是此時應改用聚羧酸系減水劑,因為鋁酸鹽礦物嚴重吸附萘磺酸鹽系等磺酸基高效減水劑但卻不(bù)吸附羧酸基高效減水劑。某商品混凝土公司用砂的含泥量一(yī)般,但混凝土坍落度損失一(yī)直很(hěn)大,後經試驗全部改用聚羧酸系減水劑,使坍落度損大、擴展度小的難題得(de)以解決。如果無法得(de)知水泥熟料化(huà)(huà)學及礦物成分也(yě)不(bù)了解水泥混合材種類,外加劑複配就(jiù)隻能先用葡萄糖酸鈉、檸檬酸鈉或六偏磷酸鈉中(zhōng)任一(yī)種來嘗試,加堿還是加硫酸鹽也(yě)得(de)輪番嘗試。 當砂質量較差如含泥多,或全用人(rén)工(gōng)砂、特細砂攪拌混凝土時,在淨漿試驗得(de)到滿意結果之後,必須繼續做(zuò)膠砂試驗,進一(yī)步調整與外加劑的适應性。
第六步:混凝土試驗 混凝土試驗,拌和物的量最少(shǎo)不(bù)宜少(shǎo)于10升。由于砂、石、水等多種材料的加入,膠凝材料量也(yě)比淨漿試驗大10餘倍,加上試驗人(rén)員操作手法不(bù)同等因素影響,淨漿與混凝土試驗結果常常相(xiàng)違。雖然可能要做(zuò)較大調整,但不(bù)必推倒重來,前面試驗所用的大部分外加劑成分可繼續采用,但其用量可能會(huì)不(bù)同,有些(xiē)組分可能要增删,增加高效減水劑的用量有時也(yě)是必要的。總之,淨漿調好了,可能在混凝土中(zhōng)仍然達不(bù)到預期;若是淨漿都(dōu)沒有調好,則混凝土可能會(huì)出現更大問(wèn)題。 地(dì)(dì)方性建材質量越來越差是當前普遍現象,砂子含泥量過高在許多地(dì)(dì)區巳經變得(de)十分“正常”,這使适應性調整變得(de)更加困難。因集料中(zhōng)含泥量高而使拌和物變得(de)太黏,此時采用降黏劑效果也(yě)不(bù)明(míng)顯,往往用氨基磺酸鹽高效減水劑與萘系高效減水劑複合并适當摻用易泌水的緩凝劑有可能會(huì)得(de)到較好的效果,此時調整砂的好、差搭配往往會(huì)比調外加劑更省錢、省力。 小量試驗成功後,有時還需要放大量重複一(yī)次,例如25升~45升,因為結果可能還會(huì)有一(yī)些(xiē)不(bù)同。隻有一(yī)定數量的混凝土試驗成功,才算完成了适應性調整。
第七步:調整混凝土配合比 在很(hěn)多情況下(xià),僅僅用調整外加劑的辦法也(yě)達不(bù)到滿意效果,即使适應性可以過得(de)去,但有時因産品成本過高又令用戶不(bù)好接受。因此,适應性調整試驗的第七步就(jiù)是适當修改混凝土配合比:視不(bù)适應的不(bù)同表現,可以适當增加或減少(shǎo)礦物摻和料數量,而且把單摻一(yī)種摻和料改成雙摻,即同時采用兩種不(bù)同的摻和料,雙摻比單摻為優是毋庸置疑的;增加或減少(shǎo)水泥用量,可以解決混凝土發黏、坍落度損失快(kuài)以及混凝土泌水,尤其是表面露砂等缺陷;略微(wēi)提高或減少(shǎo)用水量;加大或降低(dī)砂率、甚至部分調換砂的品種,比如粗細砂搭配、天然砂與人(rén)工(gōng)砂搭配等。這些(xiē)小修改能使成本基本不(bù)變,操作也(yě)簡單,但效果有時會(huì)很(hěn)明(míng)顯。當然,必要時更換一(yī)個(gè)生(shēng)産廠(chǎng)的水泥也(yě)會(huì)解決久而未決的問(wèn)題。 在适應性調整過程中(zhōng)要特别重視同類組分的協同作用。在緩凝組分選擇上不(bù)宜隻選用一(yī)種,而宜同時選配2~3種彼此有明(míng)顯相(xiàng)互加強作用即協同作用的物質。減水組分也(yě)是兩種高效、普通減水劑複配(同時)使用,能起到優勢互補作用。較經典的做(zuò)法如萘磺酸鹽與氨基磺酸鹽複配,比較新的做(zuò)法如酮醛縮合物與改性堿木(mù)素的複合、脂型與醚型聚羧酸系的複配等。
總結 水泥與外加劑特别是高效減水劑适應性是受多種因素影響的複雜問(wèn)題,有時依賴複配方案或調整混凝土配合比仍無法解決,可通過更換水泥品牌或生(shēng)産廠(chǎng)家,以及化(huà)(huà)學合成新的高分子助劑(如一(yī)些(xiē)國(guó)際著名品牌外加劑公司的做(zuò)法)予以解決。


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