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在減水劑應用中,減水劑是與混凝土中的膠凝材料發生反應,從而達到減水的效果。因此,水泥的好壞是對減水劑效果影響的直接因素。針對不同的“問題”水泥,在減水劑應用時應當采取怎么的措施?
一、高堿水泥
水泥中的可溶性堿通常以Na2O當量表示,它主要來源于生產水泥的粘土及混合材中,適量的可溶性堿有利于促進水泥水化,更有利于混凝土早期強度發展。試驗證明,水泥混凝土流動性隨著堿含量的增加而提高。但是到達一定量,水泥會急劇水化,水泥漿流動性大幅度下降。摻入減水劑后塑化效果也明顯降低。減水劑用于商品混凝土及泵送混凝土施工坍落度經時損失率增大。
產生上述現象的原因一般認為,水泥中的堿對鋁酸三鈣(C3A)的溶出產生了促進作用,此時水泥在調凝劑CaSO4參預下很快形成了一定的AFt晶體,并包裹在C3A表面,抑制了C3A直接水化形成鋁酸鈣,改善了水泥漿的流動性。但是如果水泥中堿含量過高,由于初始就有大量AFt晶體形成,反而使流動度下降,減水劑用于上述水泥適應性必然會降低。主要表現在減水率不夠,塑化效果差,坍落度經時損失率高。
三.C3A含量高的水泥
水泥的主要成份為C3S、C2S、C3A及C4AF,這些礦化成份其吸附活性順序通常認為應該是C3A>C4AF>C3S> C2S ,其中C3A對減水劑的吸附量最大,因此在減水劑摻量一定時,混凝土流動性隨著C3A含量增大而降低。坍落度經時損失率也隨之增大。這主要是由于摻入減水劑大都會被C3A吸附,而占主要的礦化成份C3S卻沒有足夠的減水劑去吸附分散,而使水泥漿流動性降低。多次試驗看出,水泥中C3A含量超過8%,即會對混凝土流動性產生不利影響。
試驗證明,補充水泥漿中SO3即采用硫酸鹽含量高的減水劑有一定效果。同摻一定數量的羥基羧酸鹽緩凝劑,也能抑制C3A的吸附水化,而采用多元醇等緩凝劑效果不明顯。還可以采用價格低廉的減水劑并適當增大摻用量,滿足C3A吸附并有較多剩余減水劑去改善C3S等礦化成份的流動性。由于此類減水劑價格低廉,不會增大使用成本。
四.高混合材用量水泥
根據我國水泥標準,水泥中可以大量摻入混合材。目前使用較多的為粉煤灰、火山灰、礦渣及磨細石灰石等。這些混合材其活性、需水性、礦化成份及對外加劑的吸附性能區別較大,影響了外加劑對水泥的適應性。
優質的粉煤灰應該是活性強(即活性SiO2及AL2O3含量高)、燒失量小、細度低、需水量小。其中燒失量對外加劑相溶性影響最大。
燒失量即粉煤灰中未燃盡的碳的含量。燒失量越大,未燃盡碳含量越高,與外加劑相溶性越差。較高的碳含量更會劣化混凝土性能。未燃盡碳多為多孔顆粒,易吸水,在混凝土中需水量高,溢出后更會增大混凝土泌水,并會增大混凝土收縮變形,還會影響水泥漿與集料界面的粘結性能。碳遇水后,還可能在顆粒表面形成一層憎水膜,阻礙了水份進一步滲透,影響了粉煤灰的活性。研究也發現,粉煤灰中的碳有較強的吸附能力,減水劑摻入后它會與水泥爭相吸附,影響了水泥漿的流動性。
解決高燒失量粉煤灰,火山灰水泥與外加劑相溶性目前常用的辦法,主要是增加外加劑的摻用量,并同摻一定數量的優質引氣劑。
礦渣由于含鋁酸鹽較多,因此需更多的石膏調凝劑,而按普通硅酸鹽水泥工藝生產的礦渣水泥更容易出現缺硫現象。因此采用高硫酸鹽含量的減水劑較為適應,同摻優質引氣劑,微小細密的氣泡也有一定減小鋁酸鹽對減水劑的吸附作用,但需增大摻用量。
水泥的比表面積對外加劑的適應性有一定影響。比表面積較大的水泥需水量較大,達到一定流動性所需摻入外加劑較多,通常認為水泥較適合的比表面積為5000CM2/g左右,較大比表面積水泥早期強度發展較快,但對混凝土后期強度及保坍性能會產生不利影響。使用比表面積較大的水泥時應增大外加劑摻用量,考慮到不增加使用成本,可采用價格低廉的減水劑并適當增加減水劑及緩凝劑的摻用量。仍可達到較好的技術經濟效益。
由于水泥熟料及混合材的礦化成份與形態復雜,對減水劑的相溶性影響因素太多,很難用一種簡易的辦法解決所有減水劑對水泥適應性的問題,研究表明,目前正大力推廣應用的聚羧酸鹽高性能減水劑雖然對水泥適應性相對好于常用的各種高效減水劑,但仍存在一定適應問題。國內外常用的改變減水劑摻入時間及摻加方法有利于改善適應性,但用于一些特殊水泥相溶問題仍會出現,對于減水劑與水泥適應性的研究是一項較為復雜的問題,目前仍需進行深入細致的研究。
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