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减水剂在各种水泥中的使用区别

作者:新大地集团日期:2015-8-19
    我国水泥产量大,生产企业多,材料来源广。不同水泥矿化成份复杂,加之混合材品种多,外加剂用于不同品种水泥技术效果区别很大。因此,外加剂对不同水泥存在着适应性问题。这是长期以来困挠施工技术人员的技术难题。下面对解决外加剂与几种特殊水泥适应性的问题做简单介绍。
    高碱水泥水泥中的可溶性碱通常以Na2O当量表示,它主要来源于生产水泥的粘土及混合材中,适量的可溶性碱有利于促进水泥水化,更有利于混凝土早期强度发展。水泥混凝土流动性随着碱含量的增加而提高。但是到达一定量,水泥会急剧水化,水泥浆流动性大幅度下降。掺入减水剂后塑化效果也明显降低。减水剂用于商品混凝土及泵送混凝土施工坍落度经时损失率增大。在使用高碱水泥时,应采用硫酸盐含量较高的减水剂(硫酸钠含量20%以上)使用效果会明显改善。这主要是,低浓减水剂所含CaSO4是在合成中和时产生,水溶性极好,在水泥中石膏尚未溶解时就大量溶于水中,当较高的碱加快C3A溶出时,因水中已有大量SO3存在,与C3A反应,形成AFt,从而阻止了因形成铝酸钙而导致的流动性下降,并减小了坍落度损失。不难看出,硫酸钠含量高的减水剂更能适应高碱水泥。
    低碱缺硫水泥:水泥中可溶性碱最佳含量一般认为应该是0.4%-0.6%。通常将碱含量低于0.4%的水泥称为低碱水泥。而水溶性碱多以碱的硫酸盐存在,所以也将低碱水泥称为缺硫或欠硫水泥。缺硫水泥掺入减水剂通常流动性较差,而增大减水剂用量虽然有一定效果,但更会增大混凝土泌水,所配制的混凝土匀质性差,坍落度损失快,因此常用减水剂很难适应,即使将缓凝剂用量成倍增加也毫无作用。不难看出,缺硫水泥产生上述不适应现象的根本原因是由于水泥中SO3不够,降低了抑制水泥中C3A的水化效果,C3A对外加剂的迅速大量吸附也降低了减水剂塑化功能。因此只有补充可溶性碱(硫酸盐)对解决低碱缺硫水泥适应性问题有效。而常用的增大缓凝剂用量的方法效果并不明显。
    C3A含量高的水泥:水泥的主要成份为C3S、C2S、C3A及C4AF,这些矿化成份其吸附活性顺序通常认为应该是C3A>C4AF>C3S>C2S,其中C3A对减水剂的吸附量最大,因此在减水剂掺量一定时,混凝土流动性随着C3A含量增大而降低。坍落度经时损失率也随之增大。这主要是由于掺入减水剂大都会被C3A吸附,而占主要的矿化成份C3S却没有足够的减水剂去吸附分散,而使水泥浆流动性降低。水泥中C3A含量超过8%,即会对混凝土流动性产生不利影响。试验证明,补充水泥浆中SO3即采用硫酸盐含量高的减水剂有一定效果。同掺一定数量的羟基羧酸盐缓凝剂,也能抑制C3A的吸附水化,而采用多元醇等缓凝剂效果不明显。还可以采用价格低廉的减水剂并适当增大掺用量,满足C3A吸附并有较多剩余减水剂去改善C3S等矿化成份的流动性。由于此类减水剂价格低廉,不会增大使用成本。
    高混合材用量水泥:根据我国水泥标准,水泥中可以大量掺入混合材。目前使用较多的为粉煤灰、火山灰、矿渣及磨细石灰石等。这些混合材其活性、需水性、矿化成份及对外加剂的吸附性能区别较大,影响了外加剂对水泥的适应性。较高的碳含量更会劣化混凝土性能。未燃尽碳多为多孔颗粒,易吸水,在混凝土中需水量高,溢出后更会增大混凝土泌水,并会增大混凝土收缩变形,还会影响水泥浆与集料界面的粘结性能。碳遇水后,还可能在颗粒表面形成一层憎水膜,阻碍了水份进一步渗透,影响了粉煤灰的活性。研究也发现,粉煤灰中的碳有较强的吸附能力,减水剂掺入后它会与水泥争相吸附,影响了水泥浆的流动性。解决高烧失量粉煤灰,火山灰水泥与外加剂相溶性目前常用的办法,主要是增加外加剂的掺用量,并同掺一定数量的优质引气剂。
    石膏水泥:硬石膏及废石膏水溶性较差,在水中溶解较慢,在外加剂中通常会加入性价比较高的木钙或糖钙等缓凝减水剂,而这些减水剂的掺入更会影响石膏的溶解性。由于石膏不能迅速溶解,水泥中C3A会迅速水化,产生大量铝酸钙晶体,造成混凝土假凝(即少量水泥已凝结而大量水泥颗粒尚未水化凝结,水泥浆失去流动性)。为防止掺硬石膏水泥或掺其它水溶性较差的石膏的水泥产生假凝,最好不使用木钙、木钠、糖钙等影响石膏溶解的减水剂。还可以同掺大量能补充水泥中SO3的外加剂也能控制假凝。
    水泥出窑贮放时间及比表面积也会影响外加剂的适应性。通常我们将制成后贮放时间较短的水泥称为“新鲜水泥”由于上述水泥贮放时间短,水泥温度较高,水泥水化速度极快,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。延长水泥贮放时间,待温度降至50℃以下,有利于改善与外加剂的相溶性,如无法延长水泥贮放时间,则可增加缓凝剂的掺用量也有一定效果。水泥的比表面积对外加剂的适应性有一定影响。比表面积较大的水泥需水量较大,达到一定流动性所需掺入外加剂较多,通常认为水泥较适合的比表面积为5000CM2/g左右,较大比表面积水泥早期强度发展较快,但对混凝土后期强度及保坍性能会产生不利影响。使用比表面积较大的水泥时应增大外加剂掺用量,考虑到不增加使用成本,可采用价格低廉的减水剂并适当增加减水剂及缓凝剂的掺用量。仍可达到较好的技术经济效益。
    由于水泥熟料及混合材的矿化成份与形态复杂,对减水剂的相溶性影响因素太多,很难用一种简易的办法解决所有减水剂对水泥适应性的问题,研究表明,目前正大力推广应用的聚羧酸盐高性能减水剂虽然对水泥适应性相对好于常用的各种高效减水剂,也可以用改变减水剂掺入时间及掺加方法有利于改善适应性。
聚羧酸减水剂

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