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混凝土(砼)水泥砂漿塌落度損失的控制方法有哪些?
來源:Ag亚游官网平台作者:Ag亚游官网平台發布于:2019-05-08文字:【大】 【中】 【小】

混凝土(砼)水泥砂漿塌落度損失的控制方法有哪些?

減水劑混凝土坍落度損失很快,極大影響了混凝土的應用及性能,尤其是近年來商品混凝土行業的蓬勃發展,這個問題就是顯得更加突出了。為了解決這個問題。很多學者做了大量的工作,在以下問題上取得了共識:影響混凝土的坍落度損失的原因較多,例如:水泥成分,減水劑種類,環境溫度、濕度、攪拌方式、水灰比的大小,減水劑摻入時間,摻合料的種類等,都不同程度地影響混凝土的坍落損失。其中主要的因素是水泥的成分、減水劑和種類、減水劑摻加時間。以下圍繞這些問題進行探討。


水泥中的礦物成分是影響混凝土坍落度損失的主要原因。許多學者用水泥中的單礦對一定濃度的減水劑做了吸附量試驗,結果為:水泥中的C3AC4AFC2SC3S對減水劑有選擇吸附作用。當減水劑濃度為0.4%時,在無石膏的條件下,C3A的吸附量為150mg/g;C4AF280mg/g;C3S22mg/g;C2S1.9mg/g。在有石膏存在的條件下,C3A的吸附量為15mg/gX4AF40mg/g。從上述試驗結果可以看出,由于大量的減水劑被C3AC4AF吸附。占水泥成分較多的C3SC2S就顯得吸附量不足,因此動電電位明顯下降,混凝土坍落度損失很大。這是造成摻減水劑混凝土坍落度損失的根本原因。


針對上述原因,人們進行了廣泛深入研究。到目前不止,認為以下一些方法對抑制摻減水劑混凝土坍落度損失是有效的:

一、滯水摻法及后摻法

所謂滯水摻法及后摻法即:砂、石、水泥、水(部分或全部水)拌和之后再摻減水劑,這種方法對抵制摻減水劑混凝土坍落度損失有明顯效果。

主要原因是,水泥遇水后其中的C3AC4AF能迅速生成C3AH8C4AFH10,在有石膏的環境中主要生成AFm相,C3AC4AF在體系中顯著減少,這時加入減水劑被C3AC4AF消耗量也顯著減少,大量的減水劑能比較充分地被C3SC2S吸附,水泥顆粒的動電電位明顯提高,并在一定時間內維持較穩定的動電電位,直接表現為混凝土和易性較好,坍落度損失較小。

這種方法簡單,便于應用,目前在混凝土中應用比較廣泛。但是這種方法的作用有一定限度,使用上有一定的局限性。


二、摻外加劑

能抑制摻減水劑混凝土坍落度損失的外加劑較多,可分為無機和有機兩大類。無論是無機物還是有機物,它們都有一個共同點,能不同程度地延緩混凝土的凝結時間。

無機類的物質有:石膏、磷酸鹽、多聚磷酸及其鹽類、硼酸及其鹽類、聚碳酸及其鹽類等物質。其中使用較多的是石膏及多聚磷酸鹽(簡稱N鹽)。關于石膏的作用效果,前面已經提過,在此不贅述。筆者對N鹽做了比較多的實驗,認為鹽對抑制摻減水劑混凝土坍落度損失,有較好的作用。而且價格比較便宜,研究認為,當新拌混凝土中加入N鹽后,可以明顯的降低水化體系的表面張力及臨界膠束狀態。另外,N鹽對AL2O3有一定的吸附作用,選擇性地與AL2O3表面吸附的減水劑進行交換,被交換下來的減水劑顯著地提高了溶液中的減水劑溶度,為C3SC2S吸附提供了充足的減水劑,有效地抑制了坍落度損失。但是在使用N鹽時應嚴格控制摻量,摻太少抑制坍落度損失效果不明顯,摻太多對抑制混凝土坍落度損失有良好效果,但是對混凝土的早期強度影響較大。筆者曾在混凝土中較合理地使用N鹽,并在其中復合三乙醇胺或元明粉等早強組份,取得了良好的效果。有機類的物質較多,可以分成兩種類型:一種是直接參與型,一種是反應參與型。直接參與型的特質主要有:羥基羧酸(例如:酒石酸檸檬酸及其鹽類等),多羥基碳水化合物(例如:糖蜜、多元醇、含氧有機酸等)。這些物質對混凝土有明顯的緩凝作用。因此,在一般混凝土中多被用做緩凝劑。由于這些物質大多有表面活性作用,對水泥顆粒表面有較強吸附作用,能有效地抑制水泥顆粒凝聚。因此對抑制坍落度損失有一定效果。

另一類抑制坍落度損失的外加劑屬于反應型的。據報導由馬來酸酐和烯烴共聚制成的外加劑,當它加入混凝土中,依靠化學反應,不斷地向水--水泥水化體系中緩慢釋放分散劑,使水泥顆粒始終維持一定的動電電位,從而達到抑制坍落度損失的作用。這種方法是今后發展的趨勢。

值得著重提出的是,近年來人們在丙烯酸及其鹽,甲基丙烯酸及其鹽、丙烯酰胺等聚合物上進行了深入研究,認為它們其中的-CooH-CoNH2都是極性基團,可以形成許多醚鍵衍生物,都有較好的分散作用。由于其溶解速率與減水劑(尤其是萘磺酸鹽甲醛縮合物)不同,可以連續緩慢地向水--水泥水化體系中提供減水劑,因此在一定時間內維持水泥顆粒動電電位變化不大,對抑制坍落度損失有較好的作用。目前這種方法在國外應用比較廣泛,并取得良好的效果,應當引起我國外加劑行業人士的關注。


三、造粒法謂造料法

將減水劑及其載體造成不同粒徑、 不同溶解速率的顆粒狀物,摻到新拌混凝土中,使其在水--水泥水化體系中形成不同的溶解梯度,隨時補充由于C3AC4AF消耗的減水劑,使體系中的減水劑始終維持在臨界膠束或準臨界膠束狀態,使坍落度不損失或損失很小。但是筆者見到的一些產品大部分不太理想,有的粒徑過大,遇水松散。有的粒徑適宜但是溶解速率過快,或過慢,影響使用效果。筆者認為,在對減水劑進行造粒的同時,應該其"包衣",這層衣最好是在堿性溶液中能緩慢溶解的外衣,并包成不同的厚度,使其中的減水劑在一定的時間內隨時釋放,達到抑制坍落度損失目的。筆者曾造訪過生產該種設備廠的兩個單位,并多次進行了交流。一種是由微機控制的造粒包衣機,該設備可以根據要求造出各種粒徑的球,同時可以在球體外進行不同厚度的包衣,完全由微機控制。目前該設備主要用于航天器的燃料造粒,因此價格比較高一般單位很難接受。另外一種叫做DTP壓力噴霧造粒干燥機,有系列產品,最大蒸發量從6~2000kg/h、噴霧壓力2.6~2.5MPa.。熱源可以是煤、電、天然氣、油等,可以進行包衣,但是需要人工控制。據介紹此設備性能較好(筆者未曾親自使用),這種設備比前種便宜,但是仍需要十幾萬到幾十萬元。另外制藥行業造粒、包衣設備較多,可以做為借鑒,改造成適應外加劑行業需用的設備。


四、摻木素、糖蜜類減水劑混凝土比摻萘系減小劑混凝土坍落度損失率要小。

木質素磺酸鈣、木質素磺酸鈉、木質素磺酸鎂、糖化鈣等減水劑,盡管其減水功能不如萘系減水劑,但是坍落度損失率要比萘系減水劑小得多。主要原因是木素類、糖鈣類減水劑其中含有一定量的還原糖(一般木素減水劑含12%左右、糖化鈣減水劑中含糖量會更高一些),因此,它們對混凝土都有緩凝作用,對摻減水劑混凝土坍落度損失抑制極為有利。但是,在中低標號混凝土中使用木素或糖蜜類減水劑尚可以滿足工程需要,在高標號混凝土中,單摻木素、糖蜜類減水劑就滿足不了工程要求了。為此,經常復合使用。筆者最近用正交法,對幾種高效減水劑、木鈣、糖鈣,進行了正交復配,有幾種減水劑復配后幾乎達到了純高效減水劑的減水率,而且強度也令人滿意。不僅大幅度降低了成本,還緩解了高效減水劑供應緊張這個矛盾,更主要的是對抑制混凝土坍落度損失也極為有利。究其原因可能主要是復配后的減水劑在水--水泥水化體系中臨界膠束狀態降低的原故。也可能是各種減水劑的減水率進行復雜的疊加,或許還有其它原因,有待深一步研究。日本62-167243專利提出了萘系減水劑和木素減水劑共縮合的方法,生產出能抑制混凝土坍落度損失的外加劑。當高效減水劑和定量的此種外加劑復合后,在0.40%摻量時,初始坍落度達到200mm60min時坍落度損失率僅為5%90min后僅為10%。俄羅斯在改性木鈣方面也做了大量工作取得較大的進展,在工程中得到大量的應用。目前我國在這方面工作剛剛起步,盡管有一些改性木素產品,但是大多數用于染料分散劑,在耐高溫方面進行了改性,在分散方面基本維持了原產品的分散性,仍滿足有了混凝土工程需要,有待進一步開發。


五、其它方法除上述因素能影響混凝土坍落度損失以外,以下因素也影響混凝土坍落度損失。

例如:水泥品種、拌和混凝土溫度、停放時間的長短、混凝土存放狀態,減水劑的品種等都有關系。水泥礦物成分不同,對混凝土坍落度影響較大。其中有C3AC4AF含量較高的對混凝土坍落度損失較大,反之影響較小。因此如果需要生產大流動度的高強混凝土,而且要求坍落度損失較小,應優先選用C3AC4AF含量較少的水泥。另外水泥中的調凝劑如果是氟石膏或磷石膏也會影響摻減水劑混凝土坍落度損失。

新拌混凝土的溫度,對混凝土坍落度損失影響也很大,一般講新拌混凝土的溫度越高,坍落度損失越快。溫度越低度坍落度損失越慢。對幾種不同的減水劑,在不同的溫度下(15℃、25℃、35℃)測定其坍落度損失率得出的結果是:一般講,溫度每上升10℃,坍落度損失率增大15~40%(由于減水劑的品種不同,致使混凝土的坍落度損失也不同)。因此,在炎熱夏天如何降低新拌混凝土的溫度,商品混凝土生產廠家應引起重視。在廣東省珠海市某混凝土攪拌站看到采用深水井(相對地表水溫度低得多)拌合混凝土,有效地降低了混凝土的溫度,對混凝土坍損失十分有利。

另外,如果夏季長時間長距離運輸混凝土,也應當在混凝土運輸車上復蓋隔熱材料(當地夏季實測日照金屬表面最高溫度達56℃),能收到滿意的效果。


六、總結

1影響摻減水劑混凝土坍落度損失的因素較多,其中最主要因素是水泥中的C3AC4AF含量、減水劑的品種、摻入方法等因素。

2后摻法、造粒法、摻緩凝劑、摻直接參與型或反應參與

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