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中交路桥科技浅谈混凝土外加剂与水泥的适应性问题及解决方法

发布时间:2022-06-30 03:23:49 来源:欧宝足球直播 作者:欧宝在线平台

  在工程施工过程中,外加剂与水泥的适应性问题十分关键。若因外加剂与水泥不相适应,而导致混凝土过于快凝或者是坍落度损失过大等问题,总是会归咎于外加剂。混凝土如果不能满足施工要求,将会导致严重的工程质量,甚至埋下安全隐患,仅归咎于外加剂是较为片面的。从具体实践来看,通过分析外加剂与水泥不适应导致混凝土不达标的原因,可以看出原因是很多的,既有外加剂质量的影响,也有水泥化学成分的影响,因为水泥本身就是由各种矿物构成的,其所用的石膏种类、掺和物、所含碱量高低等,也都会直接影响混凝土的质量。

  从结构上来看,水泥矿物主要是由铝酸三钙(C3A)、硅酸二钙(C2S)、硅酸三钙(C3S)、铁铝酸四钙(C4AF)等构成,其中,C3A的水化速度最快,其次是C3S,再次是C2S和C4AF。以回转窑生产的水泥熟料为例,其矿物构成通常是C3S:45%~65%。C4AF:10%~18%。C2S:15%~32%。C3A:4%~11%。

  不过,从实际情况来看,在与外加剂匹配程度上,C3A水化最快,而且,其对外加剂的吸附也最快,其次是C3S。可见,C3A和C3S对水泥与外加剂适应性产生主要影响。根据多年来的经验与教训,只要C3A,C3S能达到如下两个条件,一般都能满足施工要求:C3A不大于8%或C3A+C3S不大于65%,即只要能确保C3A不大于8%,C3S在50%~55%范围内,同时,采用二水石膏进行配制,这样的水泥强度通常能有良好的外加剂适应性。将其与萘系高效复合减水剂、一般木质素类减水剂、泵送剂等进行配制,混凝土的坍落度损失都是比较小的,能较好地满足施工标准要求。但如果C3A大于8%或C3A+C3S大于65%,即会发生水泥与外加剂不适应的问题,混凝土的坍落度损失也会比较大。在水泥各种矿物中,C3A是影响外加剂的主要因素。因此,为提高水泥早期强度,水泥厂都会提高C3A含量,但也给外加剂应用带来很大难度。

  在施工实践中,当发生水泥与外加剂不相适应的问题时,通常可采用如下解决对策:

  (1)进行试验比较,使用同一种外加剂,将其与几种不同品牌、种类的水泥进行配置,根据砂浆流动度试验结果,来对外加剂与水泥的适应情况进行评价和判断;

  (2)采用常用的且与外加剂适应性良好的一种水泥作为标本,将其他各种外加剂与之配置,通过砂浆流动度试验结果,来判断外加剂的质量。

  通过对比试验可知,导致不相适应的原因,到底是在水泥,还是在外加剂。如果结果显示是水泥导致的,就需要对水泥矿物组成进行进一步分析,同时,还要分析水泥石膏种类、掺合料种类、含碱量高低等,看起对外加剂的影响如何。若结果显示是外加剂导致的,需要立即联系生产厂家进行调查,看厂家的外加剂配方是否发生了变动。调查母体的质量是否稳定等。

  通过最近几年的情况来看,木质素类外加剂的原料变化比较大,主要原因是针叶树原料比较紧缺,而优质木钙则主要供应出口,这使得不少复配木质素类的外加剂,不仅质量出现波动较大的情况,而且存在明显的含气量过高,减水率下降等问题,导致预拌混凝土表面经常出现大气泡,检验结果也显示混凝土强度出现下降等。在萘系减水剂方面,国内大厂都是采用全自动控制生产,产品质量比较稳定。不过,生产合成萘磺酸钠的不少厂家,仍然以人工操作为主,受人为因素影响,在关键生产过程中,磺化、缩合等存在不稳定现象,使得母体聚合度不高,且存在减水率波动较大的情况,如果使用此种母体复合各种萘系减水剂,其质量自然也达不到标准要求。由此看来,尽管外加剂厂家的配方没有发生变化,但却没有重视产品母体质量变化带来的影响。因此,在试验过程中,必须要重视原材料质量的调查和检验,只要发现属外加剂导致的问题,应当立即进行退货处理,如果发生第二次退货,就要停止使用此种外加剂,更换更稳定的品牌。现在国内大多数外加剂厂家,采用的都是复配生产,必须要加强对母体质量的控制。

  这里的石膏主要指的是硬石膏,如果水泥采用硬石膏作为缓凝剂,其不但会与糖蜜类、木钙外加剂不相适应,而且还会发生假凝问题。同时,硬石膏也会影响萘系减水剂的减水率。

  笔者曾做过硬石膏和二水石膏的试验,将其按照比例与水泥进行配置,然后再进行萘系减水剂适应性试验,发现100%硬石膏配置的水泥,净浆流动度只有105~110mm,适应性非常差;100%二水石膏配制的水泥,净浆流动度为240~245mm。如果将硬石膏与二水石膏按照1∶1的比例进行配置,仍然不能与木钙、糖蜜类外加剂相适应,净浆流动动度为200~210mm,说明与萘系减水剂基本适应;如果是按2∶8的比例进行配置,净浆流动度为230mm左右,对萘系减水剂影响不大,虽然会影响木钙、糖蜜类减水剂,不过不会发生假凝问题。因此,使用外加剂的过程中,还要先调查清楚水泥中的石膏种类与含量,防止发生不相适应的问题,影响混凝土的质量和施工进度。

  从文献资料研究结果中可以发现,不少研究对水泥碱含量越大,外加剂适应性就越差的问题,进行了相关的研究。不过,在施工实践中,对此问题重视程度往往不大。但水泥矿物构成及石膏种类的影响,相对于碱含量而言更大,因此,使用优质、高强、低碱水泥配制的混凝土,能较好地与外加剂相适应,可减少坍落度损失及碱骨料反应问题。

  矿渣水泥与外加剂适应性通常较好。将纯矿渣作为掺合料,能改善混凝土的泵送性、和易性,有利于提高后期强度,降低水化热,还能提高外加剂适应性,非常适合用于大体积混凝土。

  使用粉煤灰作为掺合料时,因碳素对外加剂的吸附作用大,需要加强对粉煤灰尤其是其中的含碳量的质量控制,否则会影响外加剂的应用效果。一级粉煤灰含碳量最低,一般不会对外加剂适应性产生影响,二级粉煤灰也影响不大,但若其接近三级粉煤灰时,就会影响外加剂的使用。二级粉煤灰颜色较深,从颜色上也能进行一定的判断。用工业废渣、煤矸石等作为掺和料的水泥,成分比较复杂,存在不稳定的情况,难以较好地适应外加剂。因为外加剂与水泥的不相适应,导致了一系列问题,如混凝土到达施工现场却无法卸出等,解决办法通常是进行二次添加,即由实验室人员按比例,将高效减水剂均匀添加到拌罐中,进行高速搅拌1min后卸料,再由泵车压送进行浇筑。

  日本在处理外加剂与水泥相适应性问题的做法是:因为日本大型水泥生产公司、外加剂公司都分别只有十几家,都是属于日本水泥协会和外加剂协会成员。如果出现水泥与外加剂不相适应问题,两个协会就会共同邀请专家、教授等,来对原因进行分析,责任方需要负责。在20世纪70年代,日本也流行混凝土二次添加法,即先应用木质素系减水剂配制混凝土,坍落度保持在8cm左右,搅拌车运到施工现场后,再继续往搅拌罐里添加萘系高效减水剂,高速搅拌后在卸料。不过,因为二次添加需要花费人力成本,噪声污染也比较大,在20世纪80年代日本逐渐采用聚羧酸盐等高效引气减水剂,有效解决混凝土坍落度损失问题。

  为提高预拌混凝土质量,避免发生工程事故。只有坚持使用优质原材料,并科学控制配合比,实行全自动控制的生产设备,才能确保混凝土达到施工标准要求。

  (1)通过比较,优选具有资质的、产品性能与质量可靠、稳定的大型水泥厂家和外加剂厂家、砂石厂家,并与其固定进行原料供应合作。

  (3)通过砂浆流动度情况,判断水泥与外加剂之间的适应性,如果发现存在不相适应,就要进一步分析是水泥导致的,还是外加剂导致的,找出原因后,与发生问题的厂家联系解决。

  选择通过分析砂浆流动度来判断适应性问题,而不是使用净浆流动度进行判断,主要原因是在实践中,发现有的改性的高分子外加剂不适宜使用净浆流动度进行判断,如某些聚羧酸盐类外加剂。如果分子量大,粘度大,还仍然使用净浆流动度方法进行判断,将会导致结果无法真实反映其扩展性能。由于净浆流动度并不大,然而砂浆流动度却比较大,在这种情况下,如果仅采用净浆流动度进行判断,容易发生误判。而砂浆流动度更接近混凝土,同时,因为加入了砂,使得其分散性得到充分发挥,有效克服了其粘稠性问题,因此判断结果比较准确。

  (4)如果天气温度较高,混凝土坍落度损失往往会比较大,施工现场卸料比较困难,此时可以采用二次添加方法,严禁随意往搅拌罐里加水。

  (5)如果混凝土配制要求比较高,或者是配制高强混凝土,不仅要添加外加剂,还要严格控制砂、石级配、压碎值、含泥量、形状等。夏季天气炎热,温度较高,砂石在太阳暴晒下,温度也会随之增高,进而导致坍落度损失加大,因此,应对石子温度进行控制,通过不断洒水来合理降温。

  (6)外加剂必须要按照种类进行严格区分,并用显著标识予以标明。将外加剂添加到储罐时,需双方进行确认,也就是由生产商和混凝土厂家共同进行确认,无误后才能入罐。如果出现错误,不仅会使减水剂的用量增加3~4倍,还会导致混凝土几日不凝,进而引发严重工程事故。

  从实践来看,项目部往往都是一次性大量采购水泥,然后,直接放入水泥储仓中,因此,对于外加剂要求就比较高,需要外加剂适应水泥。如果确实是因为水泥矿物构成或石膏因素,导致水泥与外加剂不相适应,才会对水泥厂家进行更换。

  (2)将外加剂进行更换。在各种外加剂中,聚羧酸盐类与水泥的适应性最优,其次是氨基磺酸盐,再次为萘系及其复合减水剂、糖蜜类、木质素磺酸盐等。不过,因为单独使用氨基磺酸盐会发生泌水严重的问题,必须要将其与萘系复合使用。国内外加剂大多是普通、高效、缓凝等复合配置,配合比不同,各单体质量也存在差异,当然效果也是不同的。在发生不相适应的状况时,应当进行砂浆适应性试验,另选外加剂。

  (3)如果采用上述方法,还是不能解决不相适应的问题,就可以考虑使用二次添加方法。

  (4)使用增加水泥浆的方式,在保持原有水灰比的基础上,将出厂坍落度提高,使其增大到20~22cm,同时增加单位水泥和用水量。这样,当坍落度小于12cm时,如果坍落度增加1cm,则单位用水量就会相应地增加1.2%;当坍落度大于15cm时,如果坍落度增加1cm,则单位用水量就会相应地增加1.5%~2.5%。这里需要注意的是,单位水泥量和用水量需要同步进行增加,这样才能保持水灰比不会发生改变,也不影响混凝土强度,其不足之处是混凝土成本将会增加。返回搜狐,查看更多