聚羧酸減水劑作為備受國內外關注的新一代減水劑,與傳統減水劑相比,具有低摻量、高減水、高保坍、高增強、低收縮等優勢,而且分子結構可設計,廣泛應用于各種高強、高性能混凝土工程中。但聚羧酸減水劑與水泥的適應性問題,則是現階段制約其進一步發展擴大應用的首要問題。從水泥特性來看,哪些因素對兩者適應性有影響呢?
一、水泥孰料礦物組成
聚羧酸減水劑在水泥混凝土中的作用效果主要取決于其對水泥顆粒的分散,其分散作用主要通過吸附來實現。水泥孰料不同的礦物成分對聚羧酸減水劑分子的吸附性大不相同。通過TOC試驗發現,C3A含量變化對聚羧酸減水劑的分散性影響程度遠大于C4AF,隨C3A含量增加,同摻量聚羧酸減水劑在水泥混凝土中分散性變差;C3S和C2S占孰料礦物孰料比例大,但對聚羧酸減水劑的吸附量較C3A的小。當C3A含量低于8.0%時,聚羧酸減水劑的適應性不再隨C3A含量的降低而改善。
二、水泥細度
國內外眾多學者普遍認為,水泥細度會影響聚羧酸減水劑與水泥適應性。水泥細度越細,總比表面積越大,C3A水化反應速率加快,早期對減水劑吸附作用越強,減弱了減水劑分子在其它水化產物表面及漿體中吸附分散作用,使水泥初始凈漿流動度降低,且損失較大。此外,伍瑞斌等人認為,水泥顆粒分布范圍越窄,減水劑與水泥適應性越差。
三、水泥堿含量大小
水泥中堿含量以NaO2+0.658K2O來表征,過量堿含量會引發堿集料反應,同時也對聚羧酸減水劑和水泥適應性不利。大量試驗研究發現,只有堿含量控制在0.4%~0.8%范圍時,其含量對聚羧酸減水劑與水泥適應性影響程度最小。因此,在水泥生產時應嚴格把控堿含量,降低對聚羧酸減水劑與水泥適應性的危害。
四、水泥新鮮度
水泥新鮮程度不同,其礦物組成中的C3A和C4AF含量大不相同,水泥越新鮮,C3A和C4AF含量相對高,聚羧酸減水劑對其適應性越差。水泥陳放必須達到一定時間,才能有效改善聚羧酸減水劑對其適應性不良的問題,但過長對其流動性改善程度卻也很有限。
五、石膏
石膏的主要作用是調節水泥的凝結時間。但眾多研究發現,石膏種類、摻量及結晶形態對聚羧酸減水劑與水泥適應性有很大程度影響。通過研究可溶性SO42-的吸附行為發現,由于水泥顆粒和SO42-對聚羧酸減水劑分子的吸附性競爭,隨石膏摻量增加,聚羧酸減水劑在水泥上的吸附量及吸附率逐漸減小,導致其與水泥的適應性減弱;無水石膏在水泥顆粒表面的吸附能力強于二水石膏,即對水泥適應性較二水石膏差;結晶形態相同而種類不同的石膏,對水泥的吸附率也大不相同,磷石膏的吸附率較大,會降低聚羧酸減水劑與水泥適應性。工業副產石膏制品的品質對聚羧酸減水劑與水泥適應性也有影響,當煙氣脫硫石膏脫硫不充分時,石膏中存在較多亞硫酸鈣,與普通脫硫石膏相比,對聚羧酸減水劑分子的吸附能力增大,吸附到水泥顆粒表面的減水劑分子相對減少,導致聚羧酸減水劑與水泥的適應性變差。
六、水泥溫度
水泥溫度小于70℃對水泥漿液初始流動度損失影響不明顯;但隨溫度逐漸升高到超過80℃時,表現出聚羧酸減水劑與水泥適應性降低;當溫度更高時,水泥中部分二水石膏會脫水轉變為無水石膏,需水量及其對聚羧酸系減水劑的吸附增大,使其與水泥適應性變差,流動度損失顯著增大。
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