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外加剂对几种特殊水泥适应性的解决措施
来源:www.ynhhjc.com 发表时间:2018-12-03

外加剂对几种特殊水泥适应性的解决措施

  我国水泥产量大,生产企业多,材料来源广。不同水泥矿化成分复杂,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相溶性(适应性)问题。这是长期以来困挠施工技术人员的技术难题。笔者根据相关资料及施工实践,对解决外加剂与几种特殊水泥适应性的问题措施作几点探讨。

  1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。试验证明,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。产生上述现象的原因一般认为,水泥中的碱对铝酸三钙(C3A)的溶出产生了促进作用,此时水泥在调凝剂CaSO4参与下很快形成了一定的AFt晶体,并包裹在C3A表面,抑制了C3A直接水化形成铝酸钙,改善了水泥浆的流动性。但是如果水泥中碱含量过高,由于初始就有大量AFt晶体形成,反而使流动度下降,外加剂用于上述水泥适应性必然会降低。主要表现在减水率不够,塑化效果差,坍落度经时损失率高。

  2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,因此常用外加剂很难适应,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。水泥的主要成分为C3S、C2S、C3A及C4AF,这些矿化成分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,而占主要的矿化成分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。多次试验看出,水泥中C3A含量超过8%,即会对混凝土流动性产生不利影响。

  3、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、矿化成分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。优质的粉煤灰应该是活性强(即活性SiO2及Al2O3含量高)、烧失量小、细度低、需水量小。其中烧失量对外加剂相溶性影响最大。烧失量即粉煤灰中未燃尽的碳的含量。烧失量越大,未燃尽碳含量越高,与外加剂相溶性越差。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,外加剂掺入后它会与水泥争相吸附,影响了水泥浆的流动性。

  4、掺水溶性较差石膏水泥:石膏是作为水泥的调凝剂使用的,它的掺用量基本与水泥中C3A含量相匹配。加水后石膏在水泥中形成一定数量的钙矾石,吸附在C3A中控制C3A的水化,起到调节水泥凝结时间的作用。常用石膏以二水石膏(CaSO4·H2O)水溶性最好,因此水泥生产多采用二水石膏。但石膏在水泥生产中多与水泥熟料同磨,在研磨时温度过高会使大量二水石膏转变成半水石膏(CaSO4·12H2O)或无水石膏(CaSO4)即硬石膏。也有些水泥厂也会直接采用无水石膏或使用一些工业废石膏如氟石膏、脱硫石膏、磷石膏等。

 

  由于水泥熟料及混合材的矿化成分与形态复杂,对外加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外加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,但仍存在一定适应问题。国内外常用的改变外加剂掺入时间及掺加方法有利于改善适应性,但用于一些特殊水泥相溶问题仍会出现,对于外加剂与水泥适应性的研究是一项较为复杂的问题,目前仍需进行深入细致的研究。

  

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