第一篇:特页3——水泥与混凝土的适应性与工作性技术要素。
特页3混凝土与外加剂与水泥的适应性的主要因素
混凝土是人类的重大发明,混凝土的出现开始了人类建筑史的革命。
混凝土外加剂的应用是混凝土生产的重大进步。
混凝土集中搅拌站的出现,使建筑材料混凝土的生产走向了工业化、节能化的道路。
【活化废渣复合粉】是在混凝土中加入等量或规定量的【活化废渣复合粉】微粉,其中有各个级别的废渣复合的无机盐和补充一定量的细集料,可以增强抗硫酸盐侵蚀,减少氯离子扩散。以进一步减少发生碱骨料反应的风险,降低早期温升,减少微裂缝的产生,促进后期强度发展。
1,外加剂与水泥产生不相适应问题的主要因素
混凝土的性能不仅取决于组成材料的性能,更取决于材料之间的适应性及混凝土配合比。
“水”与水化反应:
水泥的水化反应需要不到水泥质量25 %的水,但水泥遇到水会形成絮凝结构将水包裹在里面,为了使水泥水化更完全和提高混凝土施工性能需要加入更多的水,外加剂的加入能够在水泥颗粒表面定向吸附,使水泥颗粒表面带有同性电荷,因斥力作用而分离开来,从而释放出水泥絮凝结构包裹的水份,使更多的水参与水化反应、提高流动性。
水泥颗粒对外加剂吸附性的大小及外加剂作用的损耗大小,反应了外加剂与水泥的适应性好坏。
外加剂与水泥的不相适应性问题是让所有商品混凝土厂家的担心和头痛的问题,而出现问题后,最终总归罪与外加剂,外加剂与水泥的不相适应性有外加剂本身的质量、化学成分的因素,主因却常是水泥及掺合料等的因素有关,无论是普通减水剂、奈系高效减水剂还是第3 代聚羧酸系高效减水剂都会出现与水泥的不相适应性的情况,影响外加剂与水泥的适应性的因素很多,主要有:
外加剂自身的因素:
外加剂(减水剂)的品种不同、结构官能团的不同、聚合度不同、复配组分不同等等因素的影响均会影响与水泥的适应性。不同厂家生产工艺、技术水平、质量管理水平不一样,产品必然有差异。
水泥的碱含量 :
碱含量过高(碱含量> 0.8 %)的水泥或碱含量过低(碱含量< 0.5 %)的水泥,也容易与外加剂产生不适应。水泥中碱主要来源于所用原材料,特别是石灰和粘土。
含碱量过高或过低的水泥,在某些品种外加剂加入时,会引起水泥中石膏溶解度变化,使水泥矿物成分
C3A 水化速率加快,需水量增大,工作度损失也变快。
这时加入可溶性Na2 SO4 ,能够提高其与外加剂的适应性。
粉煤灰、矿粉的掺入能够与水泥的水化产物Ca(OH)2 发生二次反应,降低混凝土的碱度,使外加剂与水泥的适应性有所改善。
水泥的选择:从外加剂与水泥产生不相适应问题的因素中,可以发现需水量大的水泥,更容易出现与外加剂不相适应问题。
水泥:——C3A 含量6%~8%,总碱量不大于1%,标号大于525 号(42.5)的普通硅酸盐水泥;
砂:符合GB/T14684 要求,细度模数2.6~2.9 的中砂;
石子:符合GB/T14685 要求,级配二级,5mm~10mm占40%,10~20mm 占60%;
水:符合JGJ63 要求。
配合比——水泥用量:(330〒5)Kg/m3;
砂率:36%~40%,掺引气型外加剂时比基准混凝土低1%~3%;
外加剂掺量:按客户推荐掺量;
用水量:应使混凝土坍落度达(80〒10)mm。
混凝土搅拌——采用60L 搅拌机,拌合量不小于15L,不大于45L,搅拌时间3min,出料后再人工翻拌2~3 次。
检测项目——坍落度,凝结时间,泌水率,抗压强度,含气量,抗折强度,劈裂抗拉强度,弹性模量,抗渗性,收缩性,抗冻性,碳化,受压徐变,钢筋锈蚀及抗压疲劳强度等。
第二篇:影响外加剂与水泥适应性因素)
影响外加剂与水泥适应性的因素
外加剂与水泥产生不相适应问题的主要因素
混凝土的性能不仅取决于组成材料的性能,更取决于材料之间的适应性及混凝土配合比。外加剂(减水剂)与水泥的不相适应问题即外加剂对水泥工作性能改善不明显、混凝土坍落度损失过大或混凝土过于快凝,甚至造成混凝土结构构件更易出现的裂缝。
外加剂作为混凝土的第5 组分,所占比重很小,但是对混凝土的性能却是影响很大,能够明显提高混凝土的坍落度、调节凝结时间,从而改善混凝土施工性能或节约成本。水泥的水化反应需要不到水泥质量25 %的水,但水泥遇到水会形成絮凝结构将水包裹在里面,为了使水泥水化更完全和提高混凝土施工性能需要加入更多的水,外加剂的加入能够在水泥颗粒表面定向吸附,使水泥颗粒表面带有同性电荷,因斥力作用而分离开来,从而释放出水泥絮凝结构包裹的水份,使更多的水参与水化反应、提高流动性。水泥颗粒对外加剂吸附性的大小及外加剂作用的损耗大小,反应了外加剂与水泥的适应性好坏。
外加剂与水泥的不相适应性问题是让所有商品混凝土厂家的担心和头痛的问题,而出现问题后,最终总归罪与外加剂,外加剂与水泥的不相适应性有外加剂本身的质量、化学成分的因素,主因却常是水泥及掺合料等的因素有关,无论是普通减水剂、奈系高效减水剂还是第3 代聚羧酸系高效减水剂都会出现与水泥的不相适应性的情况,影响外加剂与水泥的适应性的因素很多,主要有:
1.1 外加剂自身的因素
外加剂(减水剂)的品种不同、结构官能团的不同、聚合度不同、复配组分不同等等因素的影响均会影响与水泥的适应性。不同厂家生产工艺、技术水平、质量管理水平不一样,产品必然有差异。
1.2 水泥的矿物组成对外加剂的影响
水泥的矿物组成对外加剂的影响很大,水泥的矿物组成主要有铝酸三钙(C3A)、铁铝酸四钙(C4AF)、硅酸三钙(C3 S)、硅酸二钙(C2 S)等,不同矿物组成主要是由生产水泥的原材料和生产工艺决定的,水泥的矿物组成中对外加剂影响因素大小依次为C3A > C4AF > C3 S > C2 S。C3A 水化反应快,早期强度提高快,需水量大,C3A 含量过高(质量分数大于8 %),C3A 吸附外加剂量大,外加剂作用损失大。水泥厂家为了达到质量指标,往往提高C3A 含量节约成本。
1.3 水泥熟料中添加调凝石膏品种的影响
水泥的生产最后需要加入石膏调节凝结时间,水泥厂家使用的调凝石膏对外加剂影响因素大小依次为硬石膏(工业无水石膏)> 半水石膏> 二水石膏,水泥厂家为了节约成本往往使用工业无水石膏,这样不影响水泥达到质量指标要求,对普通不掺加外加剂的混凝土没有不良反应,但对现代掺加外加剂的混凝土,用硬石膏的水泥需水量大,吸附外加剂量大,外加剂损失量大。硬石膏对木钙类影响更加显著,甚至会出现急凝(假凝)现象。
1.4 水泥细度和颗粒级配的影响
水泥厂家常常为了达到水泥新标准要求,提高市场竞争力,加强研磨,提高水泥的细度从而提高强度。水泥过细,需水量大,同样会吸附外加剂量更大,外加剂损失量大;同时过细的水泥在研磨时温度更高,也会使更多的水合石膏分解成无水石膏,无水石膏含量提高,与外加剂的适应性也会变差。水泥的颗粒级配不好,水泥净浆泌水率大的水泥与外加剂适应性较差。
1.5 水泥的碱含量
碱含量过高(碱含量 > 0.8 %)的水泥或碱含量过低(碱含量< 0.5 %)的水泥,也容易与外加剂产生不适应。水泥中碱主要来源于所用原材料,特别是石灰和粘土。含碱量过高或过低的水泥,在某些品种外加剂加入时,会引起水泥中石膏溶解度变化,使水泥矿物成分C3A 水化速率加快,需水量增大,工作度损失也变快。这时加入可溶性Na2 SO4 ,能够提高其与外加剂的适应性。粉煤灰、矿粉的掺入能够与水泥的水化产物Ca(OH)2 发生二次反应,降低混凝土的碱度,使外加剂与水泥的适应性有所改善。
1.6 新进水泥的影响
新出厂的水泥与外加剂的适应性不如陈置的水泥。同样的外加剂能使陈置的水泥出现更高的流动度,因为刚生产出厂的水泥比较干燥,温度高,与水化合反应更快,经14d 以上的吸湿降温后,自由能降低,与外加剂的适应性提高,会出现明显的差异。
1.7 粉煤灰与外加剂的适应性
粉煤灰过细,也会要多一些的外加剂分散粉煤灰颗粒;粉煤灰烧失量越大(即含碳量越大),需水量越大,对外加剂影响越大,碳粒粗大多孔,容易吸水,吸附外加剂的能力强,使外加剂的掺量增加,特别是对引气剂影响大。
1.8 气温、风力对外加剂的影响
气温越高,风越大,砼坍落度损失越大。气温高,水泥水化反应快,外加剂的消耗加快,风越大,混凝土水份蒸发越快,加快了水泥颗粒之间的物理凝聚,混凝土坍落度损失越大。夏季气温太高时,可以采取对骨料浇水降温的办法,减小坍落度损失。
1.9 骨料的影响
骨料的含泥量、泥块含量大,大量的粘土细粒会吸收更多的水份,消耗更多外加剂,使新拌混凝土和易性变差,容易离析,坍落度损失大,还影响混凝土强度;混凝土配合比不当,砂率不合理,也会增加坍落度的损失。砂率偏小,混凝土也容易离析、爬底,混凝土坍落度损失大;砂率偏大,过多的砂需要更多的水份润湿,使混凝土坍落度变小,也影响混凝土强度;骨料的级配不良,特别的缺少中间粒级的骨料,也容易造成混凝土离析、爬底,混凝土坍落度损失大,影响混凝土质量。解决外加剂与水泥的不相适应问题的对策
解决外加剂与水泥的不相适应问题,重在预防,注重材料的选择和进场材料的检测。外加剂与水泥的适应性是个错踪复杂的问题,出现外加剂与水泥的不相适应问题,混凝土厂家及时对策: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。常要调整粉煤灰用量,提高外加剂用量,提高外加剂在混凝土中的液相残留,保持水灰比不变,提高水泥用量,这无疑提高了单方造价。或可采用二次添加法,即将出厂坍落度控制在80~100 ,到工地使用前用外加剂溶液强搅约2min 调整到140 ,这样更加经济有效。混凝土厂家水泥常因库存量大,需要外加剂去适应水泥,即要外加剂厂家调整配方,根据混凝土厂家使用的水泥调整外加剂中减水剂、缓凝剂的品种和掺量,或增加保塑剂、气泡稳定的引气剂等。混凝土配合比的确定,还需要考虑到混凝土的凝结时间,外加剂中有缓凝成份,较高的气温突然骤降,混凝土中外加剂用的过多,没有及时调整配方,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砂率的确定,还要根据砂细度的大小,粗骨料的孔隙率调整大小。3 水泥、外加剂、粉煤灰的选择
水泥的选择:从外加剂与水泥产生不相适应问题的因素中,可以发现需水量大的水泥,更容易出现与外加剂不相适应问题。所以应选择使用需水量小,强度又较高的水泥。对于配制高性能混凝土,选择这样流变性好,反应性能低的水泥更加重要。实验选择方法:以不同的厂家的外加剂检测该种水泥的净浆流动度或砂浆流动度,对多种外加剂均出现了最大的流动度和最小的流动度损失的水泥,与外加剂适应性好,应选择使用。
外加剂的选择:应用已知与外加剂适应性较好的水泥实验,选择其能使该水泥砂浆流动度较大的外加剂,并应试验掺加该外加剂的混凝土工作性能。外加剂的选择应注意选择大的厂家,因为大的厂家自动化程度高,技术水平高,产品质量稳定、品种多,处理问题能力强。而小的厂家,人工操作,产品不稳定,甚至有的厂家只是进半成品复配,进的原料质量都难以保证,供给的外加剂质量也是难以有稳定的质量。粉煤灰的选择:粉煤灰的影响主要有含碳量的影响,含碳量大的粉煤灰需水量大,另外,粉煤灰越细,球型玻璃体含量越高,越能改善混凝土的性能,使需水量越小,粉煤灰的使用需要粉煤灰有减水效果。粉煤灰细度的选择, 比表面积在450 m2 / d ~550 m2 / d、0.045 mm 筛余在12 %~5 %的粉煤灰与水泥颗粒能形成良好的级配组合,更好发挥微集料的填充效应,对混凝土耐久性有利。粉煤灰的使用选择烧失量< 5 %、需水量< 100 %的Ⅰ、Ⅱ粉煤灰较好。
虽然材料厂家供给水泥、粉煤灰都能达到合格的标准,但混凝土厂家应对水泥、粉煤灰提出具体的质量指标,并要求质量稳定。水泥厂家改变原材料来源、改变工艺,均会造成水泥品质的很大改变,所以应要求水泥厂家出现这些情况应事先通知,如果生产出的水泥不能达到使用要求,则应要求水泥厂家恢复原有品质,或重新选择水泥。
混凝土外加剂与水泥的适应性问题,是个错综复杂的问题,但也是一个必须了解和基本掌握的问题。预防和处理混凝土出现外加剂与水泥的适应性问题,首先要从混凝土原材料入手。原材料的选择不当,均会给施工带来问题,增加费用,甚至造成工程事故,所以混凝土厂家应该以实验为基础慎重科学地选择使用材料。
第三篇:水泥与混凝土的研究
水泥与混凝土的研究
一种模拟钢纤维钢筋自密实混凝土抗拉行为的完整方法 摘要:目前的工作是继续进行试验和数字的研究。此研究是为了推广一种能够模仿钢纤维钢筋自密实混凝土的抗拉行为的数显工具而进行的。钢纤维钢筋自密实混凝土被视为一种两相材料。其中,自密实混凝土基质的非线性材料行为由一种三维的涂有油漆的一种带裂痕的模具而模拟,而钢纤维则被认为是一种嵌入的短的缆索,并以一种蒙特卡罗的方式分布于自密实混凝土基质中。钢纤维中的内应力是由源于实行的纤维拔出试验的加压与卸载原理来获得的。这种数显方案的效果是通过所做的模拟抗拉行为的实验来评定的。这种数字模拟方法显示出与试验结果很好的吻合。
关键词:钢纤维钢筋自密实混凝土
微观力学
抗拉性能
有限元分析
正文
1、介绍
在钢纤维钢筋自密实混凝土中,SFRC,钢纤维和基质是通过一个微弱的界面联接在一起的,此界面行为对于理解和精确模拟SFRC的一种建模的钢纤维加强拉伸性能综合办法自密实混凝土
V.M.C.F.库尼亚,丙,J.O.A.O.巴罗斯,丙,和J.萨纳-克鲁兹,ç
一ISISE,工程部,科学与技术学院,对重点税源监控操作系统-蒙特斯é奥拓杜罗,维拉真实,葡萄牙UTAD大学
b结构分部,DEP的保护。土木工程,米尼奥,Guimarães的大学,葡萄牙 ç ISISE,可持续性和结构工程学会创新
摘要
目前的工作恢复进行的实验和数值研究为一个数值模拟工具钢纤维拉伸行为能力的发展而加强自密实混凝土(SFRSCC)。SFRSCC假定为两相材料,其中鳞状细胞癌基质非线性材料的行为是由三维弥散裂缝模型为蓝本,并假定钢纤维作为嵌入在SCC的矩阵根据蒙特卡罗方法分布短电缆。在钢纤维的内力取自执行的纤维拉拔试验得出的应力滑法。这一战略的表现被评为数值模拟拉伸试验所进行。数值模拟表明与实验结果相吻合。关键词:钢纤维自密实混凝土;细观力学(c)条;拉伸属性(C),有限元分析
(三)
第四篇:系统动态性与环境适应性
系统的动态性与环境适应性
根据教材,的确分清什么是系统的动态性,什么是系统的环境适应性,有些老师干脆把系统的动态性默认为系统的环境适应性,这就完全错了。
系统的属性,很多,只要你说出来,有道理,都是系统的属性:如层次性、非加和性、多样性、秩序性等等。不同的属性,从不同角度解释系统,针对性有所不同。
动态性,主要是说系统随时间变化的一种属性,有些书把它称“时变性”,一个意思。把电风扇看成一个系统,一方面,这个系统随时与所处的环境存在物质与交换,电风扇的微观结构、组织结构发生变化,如塑料构件的老化、铁质构件的老化,都是动态性的表现;另一方面,系统是有一定功能的,存在一定的输入与输出,电流输入,产生风、热量,在这个过程中,零件之间由于相对运动而产生磨损,与原先的系统,略有变化,这也是动态性。系统的环境适应性,主要是指系统保持和恢复原有特性能力,泛指一个系统在环境中的生存的能力。有些系统,其环境适应能力强,当然有些差。还是电风扇为例,如果制造商使用劣质塑料、劣质钢材,那么这个电风扇的保持原有特性的能力差。
根据上述特点,我们在生产生活中,就有了针对性。如铁质护栏,相对而言,它是稳定的,能够保持原有的特性,在一定的时间内能起到应有的作用,这是它的适应性。但由于铁质护栏长期与空气中的氧、雨水接触,产生微观化学变化,这是动态性,随时间而变。根据这种现象,人们产生一种行为,给铁质护栏上漆。人的行为,不是系统的特性,而在系统思想指导下的行为。
第五篇:混凝土外加剂的作用机理与水泥适应性及其影响因素和改善措施
混凝土外加剂的作用机理与水泥适应性及其影响因素和改善措施
宁靖
(深圳市福盈混凝土实业有限公司,广东 深圳20151026)
摘要:简要论述了混凝土外加剂与水泥的适应性及其影响因素和改善措施,可供混凝土试验员、混凝土生产与施工人员,以及工程管理、监理人员阅读参考。
关键词:外加剂;作用机理;水泥;适应性;分析;改善措施
一、外加剂的作用机理
各种外加剂尽管成分不同,但均为表面活性剂,所以其减水作用机理相似。表面活性剂是具有显著改变(通常为降低)液体表面张力或二相间界面张力的物质,其分子由亲水基团和憎水基团二个部分组成。表面活性剂加入水溶液中后,其分子中的亲水基团指向溶液,憎水基团指向空气、固体或非极性液体并作定向排列,形成定向吸附膜而降低水的表面张力和二相间的界面张力,在液体中显示出表面活性作用。当水泥浆体中加入减水剂后,减水剂分子中的憎水基团定向吸附于水泥质点表面,亲水基团指向水溶液,在水泥颗粒表面形成单分子或多分子吸附膜,在电斥力作用下,使原来水泥加水后由于水泥颗粒间分子凝聚力等多种因素而形成的絮凝结构(图4—28)打开,把被束缚在絮凝结构中的游离水释放出来,这就是由减水剂分子吸附产生的分散作用。水泥加水后,水泥颗粒被水湿润,湿润愈好,在具有同样工作性能的情况下所需的拌和水量也就愈少,且水泥水化速度亦加快。当有表面活性剂存在时,降低了水的表面张力和水与水泥颗粒间的界面张力,这就使水泥颗粒易于湿润、利于水化。
同时,减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面,亲水基团指向水溶液,使水泥颗粒表面的溶剂化层增厚,增加了水泥颗粒间的滑动能力,又起了润滑作用[图4—29(a)、(b)]。若是引气型减水剂,则润滑作用更为明显。
二、外加剂的品种及作用
(1)减水剂:又称塑化剂或分散剂。拌和混凝土时加入适量的减水剂可使水泥颗粒分散均匀,同时将水泥颗粒包裹的水分释放出来,从而能明显减少混凝土用水量。减水剂的作用是在保持混凝土配合比不变的情况下,改善其工作性,或在保持工作性不变的情况下减少用水量,提高混凝土强度或在保持强度不变时减少水泥用量,节约水泥,降低成本。同时,加入减水剂后混凝土更为均匀密实,改善一系列物理化学性能,如抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性等,提高了混凝土的耐久性。普通减水剂 water-reducing admixture,在混凝土坍落度基本相同的条件下,能减少拌合用水量的外加剂。
高效减水剂 superplasticizer,在混凝土坍落度基本相同的条件下,能大幅度减少拌合用水量的外加剂。
高性能减水剂high performance water reducer,比高效减水剂具有更高减水率、更好坍落度保持性能、较小干燥收缩,且具有一定引气性能的减水剂。
(2)缓凝剂:能延缓混凝土凝结硬化时间,便于施工,能使混凝土浆体水化速度减慢,延长水化放热过程,有利于大体积混凝土温度控制。缓凝剂会对混凝土l~3d早期强度有所降低,但对后期强度的正常发展并无影响。一般缓凝剂可使混凝土的初凝时间延长l~4h,但这对高温情况下大仓面混凝土施工是不够的。为了满足高温地区和高温季节大体积混凝土施工需要,国家“八五”科技攻关项目研究出了高温缓凝剂,这种缓凝剂能在气温为(35+2)℃、相对湿度为(60+5)%的条件下混凝土初凝时间为6~8h。
(3)早强剂:是指能加速混凝土早期强度发展的外加剂。主要作用机理是加速水泥水化速度,加速水化产物的早期结晶和沉淀。主要功能是缩短混凝土施工养护期,加快施工进度,提高模板的周转率。主要适用于有早强要求的混凝土工程及低温、负温施工混凝土、有防冻要求的混凝土、预制构件、蒸汽养护等等。(4)引气剂:是一种表面活性物质,它能使混凝土在搅拌过程中从大气中引入大量均匀封闭的小气泡,使混凝土中含有一定量的空气。好的引气剂能引入混凝土中的气泡达l0亿个之多,孔径多为0.05~0.2mm,一般为不连续的封闭球形,分布均匀,稳定性好,这样能显
著提高混凝土的抗冻性、耐久性同时还能改善混凝土和易性,特别是在人工骨料或天然砂颗粒较粗、级配较差以及在贫水泥混凝土中使用效果更好,改善混凝土的泌水和离析,减少混凝土渗透性,提高混凝土抗侵蚀能力。
(5)膨胀剂:是指能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂,掺入膨胀剂的目的是补偿混凝土
自身收缩、干缩和温度变形防止混凝土开裂,并提高混凝土的密实性和防水性能。目前建筑工程中膨胀剂的应用越来越多,如地下室底板和侧墙混凝土、钢管混凝土、超长结构混凝土、有防水要求的混凝土工程等等。
(6)泵送剂:能改善混凝土拌和物泵送性能的外加剂称为泵送剂,所谓泵送性,是指混凝土拌和物具有能顺利通过输送管道、不阻塞、不离析、料塑性良好的性能。泵送剂是硫化剂中的一种,它除了能大大提高拌和物流动性以外,还能在60~180min时间内保持其流动性,剩余坍落度应不小于原始的55%。此外,它不是缓凝剂,缓凝时间不宜超过120min(特殊情况除外)。
三、混凝土外加剂与水泥的适应性及其影响因素和改善措施 1 存在的问题
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、碎石和水4组分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,掺人少量的(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.影响混凝土外加剂与水泥适应性的主要因素 2.1水泥矿物组成的影响
影响水泥适应性的主要是水泥矿物中的铝酸三钙(C3A)及硅酸三钙(C3S)的含量,试验分析水泥中C3A含量低而C3S含量高对外加剂适应好,而C3A含量越高,适应效果越差。2.2调凝剂的影响
2.2.1调凝剂(石膏)的形态 水泥常用调凝剂为石膏(硫酸钙),石膏又分为二水石膏(CaSO4 •2H2O)(又称生石膏),半水石膏(CaSO4•1/2H2O)(又称熟石膏或烧石膏),硬石膏(CaSO4)(又称无水石膏或天然石膏)。根据有关标准,三种石膏都可作水泥调凝剂使用,而其中硬石膏溶解性能较差,一些外加剂如糖钙、木钙等与硬石膏同用,不但不能促进石膏溶解,反而会降低硬石膏的溶解度,使水泥因缺少调凝成份而产生速凝等异常凝结。2.2.2石膏的细度
如石膏研磨细度不够,会影响石膏的溶解性,即使运用二水石膏也会产生速凝等现象。
2.2.3石膏的用量
在C3A含量偏高的水泥中,调凝剂仍按常规用量(3%~5%),无论选用何种石膏,混凝土凝结时间都会提前,这主要是水泥中C3A水化快,C3A含量增加,少量石膏不能满足它生成胶状钙矾石,从而影响了石膏的调凝效果。2.2.4石膏研磨温度
水泥厂为了缩短熟料冷却时间,经常将温度还较高的熟料与石膏同磨,二水石膏在150℃高温下会脱水成为半水石膏,温度再高至160℃以上,半水石膏还会成为溶解性较差的硬石膏影响水泥的适应效果。2.3碱含量的影响
(1)水泥中的碱主要来源于所用原材料,特别是石灰和粘土,当然这些碱相当一部分可以在水泥生产中挥发,但许多水泥厂为了节约能源,将挥发废气进行回收利用,这就使挥发的碱又沉淀下来,无形中使水泥含碱量增高。
(2)减水剂用于高碱水泥,减水率会急剧下降。试验表明,减水剂用于高碱水泥,混凝土增强效果下降,体积稳定性不好。
(3)缓凝剂的作用机理是能够吸附在水泥颗粒的表面,形成一层吸附膜,在一定时间内有效地阻止水泥水化,而大量的碱会破坏吸附膜,使水泥继续水化,失去了缓凝作用,如将缓凝剂用于有一定保塑要求的混凝土,则会加速坍落度损失,达不到保塑保坍效果。6水泥的存放时间及温度影响
水泥出磨存放时间较短的水泥称为“新鲜水泥”,由于水泥存放时间短,水泥温度较高,水泥水化速度极快,会造成石膏脱水,影响水泥的正常凝结,加之由于水泥在研磨过程中产生电荷颗粒之间相互吸附,影响了减水剂的分散作用,增大了混凝土坍落度损失率。事实上,出磨水泥的时间越短,水泥颗粒间吸附、凝聚的能力越强,因而致使外加剂的适应性变差.2.1外加剂自身的因素
外加剂的自身的原因主要有以下几个方面:(1)品种不同;(2)结构官能团的不同;(3)聚合度不同;(4)复配组分不同。
这些影响回通过不同的方式会影响与水泥的适应性。而不同厂家生产出来的外加剂也会有很多差异, 主要原因有:(1)生产制作工艺;(2)厂家制作过程的技术水平;(3)质量管理水平。因此,不同的厂家生产出来的产品必然有差异。
2.4水泥细度的影响
许多混凝土工程为了缩短工期,要求所用水泥有一定早强效果,而提高水泥细度是最有效的方法,水泥过细水化速度快,水化热高同时水泥比表面积的增加,更加降低了液相中残留外加剂溶度,增加了液体粘度,不能适应泵送,预拌混凝土要求。另外,过细水泥还会降低混凝土中的含气量,降低混凝土的抗渗、抗冻性能。
2.5掺合料的影响
根据国家标准,允许在水泥中掺入一定量的掺合料,常用掺合料有:粉煤灰、火山灰、煤矸石等,由于掺合料的性能不同,也会影响外加剂对水泥的适应性。
为掺煤矸石普通水泥与未用掺合料水泥应用外加剂后的不同测试结果。虽然应用同一种高效缓凝减水剂,掺量也相同,掺煤矸石水泥混凝土的减水率只有标准水泥的一半,即使外加剂掺量增加0.5%,掺煤矸石水泥的减水率也没有标准水泥高,煤矸石影响水泥效果的主要原因是煤矸石的比表面积大,吸附能力较强,外加剂掺入后,大部分被它吸附,而占较大比例的水泥粒子得不到外加剂的吸附分散,从而影响了减水效果。
2.6混凝土配合比的影响
(1)施工配合比虽然是设计问题,但它也会影响外加剂对水泥的适应性,如泵送混凝土适当提高砂率可提高混凝土可泵送性,但砂率过高也会影响混凝土的保塑性能,增加混凝土坍落度的经时损失率。
(2)实践证明,降低水灰比可以提高混凝土强度,而在较低水灰比条件下配制掺外加剂混凝土应有一最低用水量,这不但是保证混凝土有一定工作性,更重要的是保证水泥在水化时,石膏有足够的溶解用水,石膏在缺水时会大大影响溶解度,影响外加剂对水泥适应性。
2.7外加剂品种的影响
(1)外加剂中含钠盐过高对混凝土早期强度是有利的,但用于预拌混凝土中则会加快坍落度损失。
(2)有些引气剂引气量过大,且气泡性能不好会影响混凝土体积稳定性。(3)有一些膨胀剂与减水剂同掺,特别是和铝酸三钙含量高的水泥一起使用,会降低减水率增加坍落度损失,甚至会造成速凝。2.8搅拌时间和搅拌速度的影响
(1)混凝土的搅拌时间会影响混凝土中的含气量以及混凝土外加剂分散的匀质性,从而影响新拌混凝土的工作性。
(2)如果搅拌速度过快,水泥颗粒表面形成的双电层膜受到剪切应力的破坏,影响对水泥的适应性。外加剂与水泥适应性的改善措施
长期以来,混凝土工作者在提高减水剂与水泥的适应性,从而控制混凝土坍落度损失方面进行了大量的研究工作,提出了各种改善外加剂与水泥适应性,控制混凝土坍落度损失的方法。
3.1 新型高性能减水剂的开发应用
目前国内外广泛使用的高效减水剂主要为萘磺酸盐甲醛缩合物(萘系高效减水剂)和三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物(蜜胺树脂系高效减水剂),它们的减水率高,而且价格适中,但缺陷是与水泥适应性不太好,混凝土坍落度损失快。为了克服萘系高效减水剂和蜜胺树脂系高效减水剂的缺陷,国内外目前研究最多的是氨基磺酸盐系及聚羧酸盐系新型高效减水剂。这两种新型高效减水剂就可以很好地控制混凝土坍落度的损失。3.2 外加剂的复合使用
通过外加剂的复合使用,提高减水剂与水泥的适应性,从而控制混凝土的坍落度经时损失,这是目前普遍使用的一种简单而经济的方法。
①在生产减水剂时把高效减水剂与缓凝剂或缓凝减水剂复合使用,主要通过缓凝作用抑制水泥的早期水化反应,从而减小混凝土坍落度的经时损失;
②减水剂与引气剂复合使用,主要通过引入大量微小气泡,增大混凝土拌合物的流动
性,同时增大粘聚性,减小混凝土的离析泌水;
③减水剂与减水剂复合使用,通过“协同效应”和“超叠加效应”,提高减水剂与水
泥的适应性。事实上,复合使用减水剂控制混凝土坍落度经时损失,不应局限于高效减水剂与普通减水剂、缓凝剂以及引气剂的复合使用。在总掺量不变的情况下,复合使用高效减水剂也是提高高效减水剂与水泥的适应性,有效地控制混凝土坍落度经时损失的一种重要方法。高效减水剂的复合使用有以下两种情况:
(1)不同种类的高效减水剂,特别是具有不同种类极性基团分子结构的高效减水剂的复合使用。由于多种极性基团及多种分散作用力的共同作用,在总掺量不变的情况下,不但可以使复合高效减水剂的减水率得到提高,而且可能使复合高效减水剂与水泥的适应性得到显著改善。
(2)不同厂家生产的同种高效减水剂的复合使用。将不同厂家生产的同种高效减水剂复合使用,可能使复合高效减水剂具有更合适的平均分子量以及更合理的分子级配,因而,在总掺量不变的情况下,也可能使复合高效减水剂的减水率得到提高,可能使复合高效减水剂与水泥的适应性得到改善。3.3选择减水剂
(或泵送剂)的掺入方法减水剂(或泵送剂)的掺入方法对水泥净浆、砂浆及混凝土拌合物的流动性有明显的影响。先掺法和同掺法的流动性较小,滞水法的拌合物流动性较高,后掺法则能较长时间地保持拌合物的流动性。但是,当减水剂与水泥的适应性好,能有效地控制
坍落度损失,或减水剂掺量较大时,则掺入方法对拌合物流动性的影响差异减小。
减水剂(或泵送剂)的掺入方法对砂浆及混凝土的保水性也有明显影响,先掺法和同掺法时拌合物的保水性好,滞水法和后掺法的拌合物泌水性显著增加,甚至连拌合物的颜色也有所变化。滞水法和后掺法拌合物泌水后,其和易性变差,尤其是在掺量较高时浆体沉淀板结。泌出水的颜色也不同,同掺法水清,滞水法和后掺法的水混浊(即含有较多的减水剂及水泥颗粒)。在配合比完全相同的情况下,滞水法及后掺法对水泥有一定的缓凝作用,但其影响随着减水剂品种、水泥品种、减水剂与水泥的适应性以及减水剂的掺量不同而变化。3.4适当“增硫法” 在工程实践中,有时会遇到使用高浓萘系减水剂(Na2SO4含量低于5%)配制泵送剂,混凝土坍落度损失很快,而改用低浓萘系减水剂(Na2SO4含量15%左右)配制泵
送剂,混凝土坍落度损失会大大降低。出现这种现象,可能是因为水泥浆中“缺硫”,即水泥水化初期,水泥浆液相中溶解的SO42-离子浓度低,掺用低浓萘系减水剂后,可带入一定量Na2SO4,从而增加了水泥水化初期液相中SO42-离子浓度的缘故。
水泥中的“硫”指的是水泥水化初期抑制C3A迅速水化,从而调节水泥凝结时间的
SO42-离子,通常用SO3含量表示水泥中的“硫量”。SO3最主要来源于水泥粉磨时加入的石膏,同时熟料中由于原料及燃料的原因也带入一些硫酸盐,如K2SO4,Na2SO4以及外加剂中带入的硫酸盐。水泥中的SO3适宜含量与水泥熟料中C3A
含量、碱含量、水泥粉磨细度、混合材种类及掺量、石膏品种等因素有关。水泥中SO3
含量会影响减水剂与水泥的适应性。SO3抑制C3A的水化速度还与水泥浆中的W/C
有关,当W/C较小时,由于水泥浆中水量少,SO3(即SO42-离子)溶出量不足,而此时如果水泥中C3A含量较高,且水泥比表面积又大时,水泥水化速度加快,C3A
与石膏会争夺水分;若水泥中SO3含量较低,浆液中溶出SO42-离子不足,此时减水剂与水泥适应性会变差,混凝土坍落度损失加快,甚至出现急凝现象。如果确信坍落度损失快是由于水泥浆中“缺硫”引起的,可通过适当“增硫法”,即适当增加外加剂中硫酸盐含量的方法,提高减水剂与水泥的适应性,从而控制混凝土坍落度损失。3.5适当调整混凝土配合比法
混凝土拌合物初始坍落度值的大小对2h经时损失速度影响很大。通常初始坍落度值小,坍落度2h经时损失速度大;而随着初始坍落度值增大,特别是1h坍落度经时损失速度减小。因此,对于运程较远的商品泵送混凝土,如果出现坍落度损失过快,而通过调整外加剂配方及掺量的方法,又不能很好地解决问题,或者虽能解决问题,但成本太大,在这种情况下,则可能通过适当调整混凝土配合比(包括浆量多少、砂率大小等),在原坍落度设计值基础上,在充分保证硬化混凝土的各种性能的前提下,适当增大混凝土初始坍落度,也不失为一种解决工程中紧急事件的应急方法。
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