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中交路橋科技淺談混凝土外加劑與水泥的適應性問題及解決方法

發布時間:2022-04-18 15:40:47 來源:博樂彩票真人版app 作者:博樂彩票真人版app下載

  在工程施工過程中,外加劑與水泥的適應性問題十分關鍵。若因外加劑與水泥不相適應,而導致混凝土過于快凝或者是坍落度損失過大等問題,總是會歸咎于外加劑?;炷寥绻荒軡M足施工要求,將會導致嚴重的工程質量,甚至埋下安全隱患,僅歸咎于外加劑是較為片面的。從具體實踐來看,通過分析外加劑與水泥不適應導致混凝土不達標的原因,可以看出原因是很多的,既有外加劑質量的影響,也有水泥化學成分的影響,因為水泥本身就是由各種礦物構成的,其所用的石膏種類、摻和物、所含堿量高低等,也都會直接影響混凝土的質量。

  從結構上來看,水泥礦物主要是由鋁酸三鈣(C3A)、硅酸二鈣(C2S)、硅酸三鈣(C3S)、鐵鋁酸四鈣(C4AF)等構成,其中,C3A的水化速度最快,其次是C3S,再次是C2S和C4AF。以回轉窯生產的水泥熟料為例,其礦物構成通常是C3S:45%~65%。C4AF:10%~18%。C2S:15%~32%。C3A:4%~11%。

  不過,從實際情況來看,在與外加劑匹配程度上,C3A水化最快,而且,其對外加劑的吸附也最快,其次是C3S??梢?,C3A和C3S對水泥與外加劑適應性產生主要影響。根據多年來的經驗與教訓,只要C3A,C3S能達到如下兩個條件,一般都能滿足施工要求:C3A不大于8%或C3A+C3S不大于65%,即只要能確保C3A不大于8%,C3S在50%~55%范圍內,同時,采用二水石膏進行配制,這樣的水泥強度通常能有良好的外加劑適應性。將其與萘系高效復合減水劑、一般木質素類減水劑、泵送劑等進行配制,混凝土的坍落度損失都是比較小的,能較好地滿足施工標準要求。但如果C3A大于8%或C3A+C3S大于65%,即會發生水泥與外加劑不適應的問題,混凝土的坍落度損失也會比較大。在水泥各種礦物中,C3A是影響外加劑的主要因素。因此,為提高水泥早期強度,水泥廠都會提高C3A含量,但也給外加劑應用帶來很大難度。

  在施工實踐中,當發生水泥與外加劑不相適應的問題時,通??刹捎萌缦陆鉀Q對策:

 ?。?)進行試驗比較,使用同一種外加劑,將其與幾種不同品牌、種類的水泥進行配置,根據砂漿流動度試驗結果,來對外加劑與水泥的適應情況進行評價和判斷;

 ?。?)采用常用的且與外加劑適應性良好的一種水泥作為標本,將其他各種外加劑與之配置,通過砂漿流動度試驗結果,來判斷外加劑的質量。

  通過對比試驗可知,導致不相適應的原因,到底是在水泥,還是在外加劑。如果結果顯示是水泥導致的,就需要對水泥礦物組成進行進一步分析,同時,還要分析水泥石膏種類、摻合料種類、含堿量高低等,看起對外加劑的影響如何。若結果顯示是外加劑導致的,需要立即聯系生產廠家進行調查,看廠家的外加劑配方是否發生了變動。調查母體的質量是否穩定等。

  通過最近幾年的情況來看,木質素類外加劑的原料變化比較大,主要原因是針葉樹原料比較緊缺,而優質木鈣則主要供應出口,這使得不少復配木質素類的外加劑,不僅質量出現波動較大的情況,而且存在明顯的含氣量過高,減水率下降等問題,導致預拌混凝土表面經常出現大氣泡,檢驗結果也顯示混凝土強度出現下降等。在萘系減水劑方面,國內大廠都是采用全自動控制生產,產品質量比較穩定。不過,生產合成萘磺酸鈉的不少廠家,仍然以人工操作為主,受人為因素影響,在關鍵生產過程中,磺化、縮合等存在不穩定現象,使得母體聚合度不高,且存在減水率波動較大的情況,如果使用此種母體復合各種萘系減水劑,其質量自然也達不到標準要求。由此看來,盡管外加劑廠家的配方沒有發生變化,但卻沒有重視產品母體質量變化帶來的影響。因此,在試驗過程中,必須要重視原材料質量的調查和檢驗,只要發現屬外加劑導致的問題,應當立即進行退貨處理,如果發生第二次退貨,就要停止使用此種外加劑,更換更穩定的品牌?,F在國內大多數外加劑廠家,采用的都是復配生產,必須要加強對母體質量的控制。

  這里的石膏主要指的是硬石膏,如果水泥采用硬石膏作為緩凝劑,其不但會與糖蜜類、木鈣外加劑不相適應,而且還會發生假凝問題。同時,硬石膏也會影響萘系減水劑的減水率。

  筆者曾做過硬石膏和二水石膏的試驗,將其按照比例與水泥進行配置,然后再進行萘系減水劑適應性試驗,發現100%硬石膏配置的水泥,凈漿流動度只有105~110mm,適應性非常差;100%二水石膏配制的水泥,凈漿流動度為240~245mm。如果將硬石膏與二水石膏按照1∶1的比例進行配置,仍然不能與木鈣、糖蜜類外加劑相適應,凈漿流動動度為200~210mm,說明與萘系減水劑基本適應;如果是按2∶8的比例進行配置,凈漿流動度為230mm左右,對萘系減水劑影響不大,雖然會影響木鈣、糖蜜類減水劑,不過不會發生假凝問題。因此,使用外加劑的過程中,還要先調查清楚水泥中的石膏種類與含量,防止發生不相適應的問題,影響混凝土的質量和施工進度。

  從文獻資料研究結果中可以發現,不少研究對水泥堿含量越大,外加劑適應性就越差的問題,進行了相關的研究。不過,在施工實踐中,對此問題重視程度往往不大。但水泥礦物構成及石膏種類的影響,相對于堿含量而言更大,因此,使用優質、高強、低堿水泥配制的混凝土,能較好地與外加劑相適應,可減少坍落度損失及堿骨料反應問題。

  礦渣水泥與外加劑適應性通常較好。將純礦渣作為摻合料,能改善混凝土的泵送性、和易性,有利于提高后期強度,降低水化熱,還能提高外加劑適應性,非常適合用于大體積混凝土。

  使用粉煤灰作為摻合料時,因碳素對外加劑的吸附作用大,需要加強對粉煤灰尤其是其中的含碳量的質量控制,否則會影響外加劑的應用效果。一級粉煤灰含碳量最低,一般不會對外加劑適應性產生影響,二級粉煤灰也影響不大,但若其接近三級粉煤灰時,就會影響外加劑的使用。二級粉煤灰顏色較深,從顏色上也能進行一定的判斷。用工業廢渣、煤矸石等作為摻和料的水泥,成分比較復雜,存在不穩定的情況,難以較好地適應外加劑。因為外加劑與水泥的不相適應,導致了一系列問題,如混凝土到達施工現場卻無法卸出等,解決辦法通常是進行二次添加,即由實驗室人員按比例,將高效減水劑均勻添加到拌罐中,進行高速攪拌1min后卸料,再由泵車壓送進行澆筑。

  日本在處理外加劑與水泥相適應性問題的做法是:因為日本大型水泥生產公司、外加劑公司都分別只有十幾家,都是屬于日本水泥協會和外加劑協會成員。如果出現水泥與外加劑不相適應問題,兩個協會就會共同邀請專家、教授等,來對原因進行分析,責任方需要負責。在20世紀70年代,日本也流行混凝土二次添加法,即先應用木質素系減水劑配制混凝土,坍落度保持在8cm左右,攪拌車運到施工現場后,再繼續往攪拌罐里添加萘系高效減水劑,高速攪拌后在卸料。不過,因為二次添加需要花費人力成本,噪聲污染也比較大,在20世紀80年代日本逐漸采用聚羧酸鹽等高效引氣減水劑,有效解決混凝土坍落度損失問題。

  為提高預拌混凝土質量,避免發生工程事故。只有堅持使用優質原材料,并科學控制配合比,實行全自動控制的生產設備,才能確?;炷吝_到施工標準要求。

 ?。?)通過比較,優選具有資質的、產品性能與質量可靠、穩定的大型水泥廠家和外加劑廠家、砂石廠家,并與其固定進行原料供應合作。

 ?。?)通過砂漿流動度情況,判斷水泥與外加劑之間的適應性,如果發現存在不相適應,就要進一步分析是水泥導致的,還是外加劑導致的,找出原因后,與發生問題的廠家聯系解決。

  選擇通過分析砂漿流動度來判斷適應性問題,而不是使用凈漿流動度進行判斷,主要原因是在實踐中,發現有的改性的高分子外加劑不適宜使用凈漿流動度進行判斷,如某些聚羧酸鹽類外加劑。如果分子量大,粘度大,還仍然使用凈漿流動度方法進行判斷,將會導致結果無法真實反映其擴展性能。由于凈漿流動度并不大,然而砂漿流動度卻比較大,在這種情況下,如果僅采用凈漿流動度進行判斷,容易發生誤判。而砂漿流動度更接近混凝土,同時,因為加入了砂,使得其分散性得到充分發揮,有效克服了其粘稠性問題,因此判斷結果比較準確。

 ?。?)如果天氣溫度較高,混凝土坍落度損失往往會比較大,施工現場卸料比較困難,此時可以采用二次添加方法,嚴禁隨意往攪拌罐里加水。

 ?。?)如果混凝土配制要求比較高,或者是配制高強混凝土,不僅要添加外加劑,還要嚴格控制砂、石級配、壓碎值、含泥量、形狀等。夏季天氣炎熱,溫度較高,砂石在太陽暴曬下,溫度也會隨之增高,進而導致坍落度損失加大,因此,應對石子溫度進行控制,通過不斷灑水來合理降溫。

 ?。?)外加劑必須要按照種類進行嚴格區分,并用顯著標識予以標明。將外加劑添加到儲罐時,需雙方進行確認,也就是由生產商和混凝土廠家共同進行確認,無誤后才能入罐。如果出現錯誤,不僅會使減水劑的用量增加3~4倍,還會導致混凝土幾日不凝,進而引發嚴重工程事故。

  從實踐來看,項目部往往都是一次性大量采購水泥,然后,直接放入水泥儲倉中,因此,對于外加劑要求就比較高,需要外加劑適應水泥。如果確實是因為水泥礦物構成或石膏因素,導致水泥與外加劑不相適應,才會對水泥廠家進行更換。

 ?。?)將外加劑進行更換。在各種外加劑中,聚羧酸鹽類與水泥的適應性最優,其次是氨基磺酸鹽,再次為萘系及其復合減水劑、糖蜜類、木質素磺酸鹽等。不過,因為單獨使用氨基磺酸鹽會發生泌水嚴重的問題,必須要將其與萘系復合使用。國內外加劑大多是普通、高效、緩凝等復合配置,配合比不同,各單體質量也存在差異,當然效果也是不同的。在發生不相適應的狀況時,應當進行砂漿適應性試驗,另選外加劑。

 ?。?)如果采用上述方法,還是不能解決不相適應的問題,就可以考慮使用二次添加方法。

 ?。?)使用增加水泥漿的方式,在保持原有水灰比的基礎上,將出廠坍落度提高,使其增大到20~22cm,同時增加單位水泥和用水量。這樣,當坍落度小于12cm時,如果坍落度增加1cm,則單位用水量就會相應地增加1.2%;當坍落度大于15cm時,如果坍落度增加1cm,則單位用水量就會相應地增加1.5%~2.5%。這里需要注意的是,單位水泥量和用水量需要同步進行增加,這樣才能保持水灰比不會發生改變,也不影響混凝土強度,其不足之處是混凝土成本將會增加。返回搜狐,查看更多

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