混凝土中外加劑對水泥適應(yīng)性

1、商品混凝土生產(chǎn)中外加劑適應(yīng)性問題外加劑適應(yīng)性問題 （ 不包含使用不滿足相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的外加劑、水泥所引起 的問題） 通常是指在混凝土生產(chǎn)過程中水泥與外加劑出現(xiàn)不良反應(yīng) , 造成拌合后 的混凝土工作性和其他性能出現(xiàn)問題的現(xiàn)象。 這個問題從外加劑開始在混凝土生 產(chǎn)中應(yīng)用就出現(xiàn)了 ,多年以來世界各國學(xué)者、 專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行了許多研究工作 , 但由于其原因過于復(fù)雜 , 始終未形成統(tǒng)一認(rèn)識 , 至今仍處于一事一議的狀態(tài)。 外加 劑適應(yīng)性問題在商混生產(chǎn)中也是經(jīng)常困擾工程技術(shù)人員的問題 , 因為商混中使用 外加劑的量相對較大 , 對混凝土的工作性要求較高 ,尤其是為滿足某些性能需求 而需要同時復(fù)合使用多種外加

2、劑和摻合料 , 這就使商混生產(chǎn)中的外加劑適應(yīng)性問 題更加復(fù)雜。商混中外加劑適應(yīng)性不良表現(xiàn)為以下幾個方面 : 初始混凝土的和易 性、流動性差 , 不能滿足泵送要求 ,混凝土坍落度經(jīng)時損失大 ,運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后 難以泵送 ; 混凝土出現(xiàn)假凝或過度緩凝。 這些問題造成混凝土不能順利泵送施工 , 混凝土不能從罐車中正常排放、 堵泵、堵管,混凝土在罐車假凝造成報廢 , 澆注后 假凝、過度緩凝使混凝土出現(xiàn)質(zhì)量問題 , 甚至要將已澆注的混凝土拆除重新施工 給商混企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失 , 并因工期延誤帶來其它方面損失。本文對商混生 產(chǎn)中外加劑適應(yīng)性問題出現(xiàn)的原因做了一些初步探討 , 提出了一些解決方案供廣 大

3、工程技術(shù)人員在商混生產(chǎn)中參考。水泥與外加劑適應(yīng)性問題在商混中出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問題首先要從水泥與外加劑的適應(yīng)性方面考慮 , 通常不同品種水泥對同一種外加劑的適應(yīng)性是有較大差異的 , 這就決定了用同一 種泵送劑有時無法使不同品種水泥配制的商混順利泵送 , 商混生產(chǎn)中水泥與外加 劑的適應(yīng)性主要是水泥與泵送劑中的高效減水劑成分的相容性如何 , 水泥的各種 熟料成分對高效減水劑有不同的吸附能力 ,C3A 或 C3S 具有較高的吸附能力 , 所 以混凝土要得到相同的和易性 ,C3A 或 C3 S 含量高的水泥需要摻加更多的高效減 水劑 1 。這就是為什么在商混生產(chǎn)中使用早強(qiáng)水泥容易出現(xiàn)外加劑不適應(yīng)問題 的

4、原因,因為一般早強(qiáng)水泥的 CA含量較高?，F(xiàn)在泵送劑一般采用萘系高效減水 劑作為減水組分 , 萘系高效減水劑存在坍落度損失大的缺陷 , 這是由于水泥顆粒 被減水劑分散之后 , 一定程度上加快了 C3A 水化 , 在水泥顆粒表面形成一層水化物, 將高效減水劑分子包裹 , 使靜電斥力減弱 , 已被分散的水泥顆粒又重新聚集的原因2 所以一般建議商混先拌合12min后再加入泵送劑，使C3A先反應(yīng)掉一部分, 然后減水劑開始起分散作用 , 這樣減水效果較好 , 坍落度損失也較小。 萘系減水劑 與水泥相易性的另一問題是在用于含堿量較高的水泥時會使減水效果下降 1 。商混中出現(xiàn)水泥與外加劑適應(yīng)性不良時 , 根本

5、的解決方法是更換水泥品種或 更換泵送劑品種 , 但在工程實際中由于經(jīng)濟(jì)等各種原因 , 通常是無法這樣做的。 這 時可以采用在原來泵送劑基礎(chǔ)上摻加適量高效減水劑的方法 , 這樣能使混凝土初 始坍落度提高 , 滿足泵送需求 , 并且初始坍落度高 , 一般坍落度經(jīng)時損失相對也較 小, 如果坍落度損失依然過快 , 可以經(jīng)試驗復(fù)合采用多種緩凝 , 保塑組份達(dá)到保持 坍落度的目的 , 對頻繁更換水泥品種或使用早強(qiáng)水泥的商混企業(yè)特別要注意水泥與外加劑適應(yīng)性問題 , 每次更換水泥都要預(yù)先做試驗 ,以免貿(mào)然使用出現(xiàn)質(zhì)量問 題。摻合料與外加劑適應(yīng)性問題商混生產(chǎn)中經(jīng)常要摻加一些摻合料 , 如粉煤灰、礦渣、沸石粉、硅

6、灰等礦物 摻合料 , 這些摻合料有時會出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問題 , 原因是摻合料的化學(xué)成份復(fù) 雜,活性不同 ,與外加劑中的化學(xué)成分可能出現(xiàn)復(fù)雜反應(yīng) ,從而出現(xiàn)與外加劑適應(yīng) 性不良, 表現(xiàn)為初始坍落度低或坍落度經(jīng)時損失大。 比如粉煤灰含碳量高時 , 會由 于碳吸附較多減水劑使坍落度下降 ; 粉煤灰、沸石粉需水量過高時也造成坍落度 下降; 摻硅灰的混凝土變粘流動性差 ,礦渣相對外加劑適應(yīng)性稍好。 摻合料與外加 劑的適應(yīng)性問題有時也出現(xiàn)在水泥中所摻加的摻合料上 , 如水泥中摻加石膏用于 調(diào)凝, 但石膏與外加劑之間有時會出現(xiàn)不良反應(yīng) , 摻加硬石膏的水泥與外加劑作 用后甚至?xí)霈F(xiàn)速凝。出現(xiàn)摻合料與外加劑適

7、應(yīng)性不好時 , 通常是在試驗基礎(chǔ)上改摻更合適的摻合 料, 但也可在泵送劑基礎(chǔ)上再摻加一定量高效減水劑 , 一般也能解決這個問題。 但 如果是水泥中摻合料與外加劑出現(xiàn)問題 , 則要考慮更換外加劑品種或?qū)Ρ盟蛣┲?的某些成分進(jìn)行調(diào)整。多種外加劑復(fù)合使用商混生產(chǎn)中有時根據(jù)混凝土性能要求要同時復(fù)合使用除泵送劑以外的其它 類型外加劑 , 如為提高早期強(qiáng)度加早強(qiáng)劑 , 為提高抗?jié)B性能加膨脹劑 , 為防凍害加 防凍劑等 , 這種情況下經(jīng)常會出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問題。因為在多種外加劑復(fù)合使 用時混凝土拌合物中存在多種化學(xué)組分 , 這些化學(xué)成分之間以及它們與水泥水化 反應(yīng)之間可能出現(xiàn)的相互反應(yīng)變得非常復(fù)雜 , 甚至

8、難以控制 , 出現(xiàn)適應(yīng)性不良的 可能性增大。后果是混凝土出現(xiàn)假凝、速凝 , 或者過度緩凝甚至長時間不凝。解決的方法是盡量采用同一外加劑廠家的產(chǎn)品 , 防止各種不同外加劑的相互 干擾和外加劑中某些成分的不合理的重復(fù)疊加 , 從而起到相反作用 ,使混凝土工 作性難以滿足泵送需求 , 更加危險的是如不當(dāng)復(fù)合使用多種外加劑可能造成混凝 土耐久性下降、強(qiáng)度下降等其他質(zhì)量問題。 如果不是采用同一外加劑廠家的產(chǎn)品 , 需要預(yù)先進(jìn)行外加劑匹配試驗 , 同時請專家針對這些外加劑復(fù)合后對混凝土耐久 性的影響進(jìn)行判斷 ,確有疑問時應(yīng)該弄清每種外加劑的組成成份 , 經(jīng)過專家研究 , 不會造成不良影響時方可使用。商混澆

9、注后出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問題有時由于運(yùn)輸距離較近 , 商混攪拌后坍落度還未明顯損失時混凝土已經(jīng)澆注 完畢, 澆注一段時間后出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問題 , 表現(xiàn)為混凝土假凝或過度緩凝 ,假 凝和過度緩凝都是有可能造成較大危害的。假凝可能造成混凝土開裂 , 出現(xiàn)硬殼 難以接茬 ; 過度緩凝可能造成混凝土強(qiáng)度下降。出現(xiàn)這種問題時首先請專業(yè)技術(shù) 人員針對水泥品種、各種外加劑組成成份、各種摻合料進(jìn)行綜合分析 , 以確定混 凝土的各項耐久性能是否受到影響 , 如果確定耐久性能受到較大不良影響 ,則這 些混凝土就要拆除重新澆注 ;如認(rèn)為對耐久性能沒有不良影響 , 則應(yīng)通過快速養(yǎng) 護(hù)試件確定混凝土強(qiáng)度等級是否達(dá)到設(shè)計要

10、求 ,如強(qiáng)度滿足要求 ,可以正常使用 , 如果強(qiáng)度不能滿足設(shè)計要求 , 則要拆除重新施工。泵送劑生產(chǎn)與外加劑適應(yīng)性問題商混中使用的外加劑主要是泵送劑 , 泵送劑廠家在生產(chǎn)時也要充分重視外加 劑適應(yīng)性問題。比如泵送劑的主要成份高效減水劑多為萘系高效減水劑 , 在低濃 型萘系高效減水劑中含有 20 %左右的 Na2 SO4 , 而硫酸鹽經(jīng)常是造成外加劑適應(yīng) 性問題的一個重要因素。 關(guān)于混凝土中硫酸鹽或 SO3 對外加劑適應(yīng)性影響問題各 種學(xué)術(shù)觀點(diǎn)很多 ,尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識 ,有時對坍落度沒有影響 , 有時有利于增大坍 落度, 有時又會使坍落度損失加快。 因為混凝土中硫酸鹽來源復(fù)雜 , 比如水泥中的

11、石膏、外加劑中的 Na2 SO4 等等, 硫酸鹽的存在形式也不同 , 所起作用也因為在不 同水泥品種不同條件下有所不同 ,所以也難以用一種方式描述。比如 Nava 等人 試驗了硫酸鹽量對水泥漿粘度的影響 , 摻硫酸鹽時 ,C3A 與 C4AF 吸附高效減水劑 減少, 增加了硅酸鹽的吸附量 ,硅酸鹽相的分散性增加 , 降低了水泥的粘度 ,水泥 漿流動性增加，但硫酸鹽過量,會壓縮雙電層，降低Zeta電位,使水泥漿粘度增 加。Fuji測定了 Na SQ摻量對萘系高效減水劑水泥砂漿流動性的變化形式是當(dāng) 水溶性堿含量(eq Na2O)約為0.5 %寸,摻萘系高效減水劑的水泥砂漿流動性最 大, 增加或減少

12、堿含量都將降低水泥砂漿的流動性 1。綜合以上兩種試驗 , 筆 者比較贊同以下觀點(diǎn),摻入過量硫酸鈉時,初期由于有較多游離堿(Na2O)而形成 的大量 AFt 晶體,對水泥礦物包裹作用變差 ,包裹層容易破裂 ,漿體中 CaSO4 濃度 顯得不足 , 水泥顆粒水化硬化加快 3, 這樣就可能造成坍落度經(jīng)時損失大或出 現(xiàn)假凝。但是也經(jīng)常遇到 Na2 SO4 量不太大時出現(xiàn)問題 , 比如有時用低濃型高效減 水劑配制泵送劑出現(xiàn)商混坍落度低 , 坍落度損失快 , 在配合比不變的情況下 , 只將 泵送劑中的減水劑由低濃型換成高濃型 ,問題就得到解決。作者認(rèn)為這并不是由 于高濃型與低濃型減水劑有效成分的差異引起的

13、 , 而是高效減水劑中的 Na2 SO4 的 作用引起的 ,但至于 Na2SO4 為什么有時會引起外加劑適應(yīng)性問題 ,現(xiàn)在還無法給 出一個令人信服的解釋 , 是一個還需要深入研究的問題。作者考慮是不是Na2 SO4在某種條件下對減水劑有一種吸附作用 , 使減水劑的分散作用被削弱 , 這種推測 供大家探討。泵送劑的保塑緩凝成分通常是用兩種或多種化學(xué)成分復(fù)合搭配 , 這些成分的 合理搭配也非常重要 , 有時兩種緩凝成份復(fù)合后會加強(qiáng)緩凝作用 , 但另外兩種緩 凝成分復(fù)合就可能出現(xiàn)促凝 , 即使是兩種原來復(fù)合后加強(qiáng)緩凝作用的緩凝成分由 于量的不同也可能出現(xiàn)相反作用。 還有不同的緩凝成分對不同的水泥作用

14、也不同 因此泵送劑廠家也需要特別注意外加劑適應(yīng)性問題 , 一個是注意原料匹配問題 , 一個是盡可能多地做與不同水泥的適應(yīng)性試驗 , 以確保外加劑推向市場時盡可能 降低出現(xiàn)適應(yīng)性問題的幾率。經(jīng)驗表明商混企業(yè)要注意保持水泥品種和外加劑品牌的相對穩(wěn)定 ,不要頻繁 更換以免出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性問題 , 在使用早強(qiáng)水泥時尤其要注意外加劑適應(yīng)性問 題,早強(qiáng)水泥一般因為含有較多的C3A或C3S ,相對容易產(chǎn)生外加劑適應(yīng)性問題， 在需要多種外加劑復(fù)合使用時 , 一定要預(yù)先做外加劑適應(yīng)性試驗。要避免使用質(zhì) 量不穩(wěn)定的小水泥廠的水泥 , 要使用產(chǎn)品質(zhì)量好、信譽(yù)程度高的外加劑廠家的外加劑, 防止因水泥或外加劑質(zhì)量不穩(wěn)定

15、而出現(xiàn)適應(yīng)性問題。商混生產(chǎn)中無論怎樣 避免都可能遇到外加劑適應(yīng)性問題 , 出現(xiàn)問題時從上面闡述的幾個方面著手一般 都可得到解決 , 使損失降到最低限度。歸納起來就是外加劑適應(yīng)性問題要從水泥 品種、摻合料成分、外加劑組成成分以及配合比幾個方面著手 , 采取合理的措施 , 確保商混生產(chǎn)順利進(jìn)行 , 避免因外加劑適應(yīng)性問題給商混企業(yè)帶來不必要損失1、砼外加劑對水泥的適應(yīng)性水泥礦石是否穩(wěn)定導(dǎo)致礦物組分是否穩(wěn)定， 從而影響到砼外加劑對水泥 的適應(yīng)性。水泥生產(chǎn)工藝，如立窯與回轉(zhuǎn)窯，冷卻制度中的急冷措施控制得怎樣， 石膏粉磨時的溫度等，造成水泥中礦物組分、晶相狀態(tài)，石膏形態(tài)發(fā)生改變，從 而影響到砼外加劑對水

16、泥的適應(yīng)性。水泥中吸附外加劑能力：C3AC4AFC3SC2S水泥水化速率與礦物組分 直接相關(guān)。水泥存放一段時間后， 溫度下降， 使砼外加劑高溫適應(yīng)性得到改善， 而 且f-CaO吸收空氣中的水后轉(zhuǎn)變成 Ca(OH)2,吸收空氣中的CO2后轉(zhuǎn)變成CaCO3 從而使Mwo下降，也使砼和易性得到改善，使新拌砼塌落度損失減緩，砼的凝結(jié) 時間稍延長。普通硅酸鹽水泥的需水量稍大于礦渣水泥， 其保水性好， 但一般塌落損 失也較快。C3A 含量較高的水泥，塌落度損失快，保水性好。水泥中親水性摻合料保水性好 ;火山灰質(zhì)水泥保水性差，易泌水。溫度、濕度高低直接影響砼外加劑對水泥的適應(yīng)性。配合比中的砂、石級配及砂、石

17、、水、膠材的比例也影響砼外加劑對水 泥的適應(yīng)性。2、砼易出現(xiàn)泌水、離析問題的原因及解決方法1 原因水泥細(xì)度大時易泌水；水泥中C3A含量低易泌水；水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 小易泌水;礦渣比普硅易泌水；火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥易泌水；摻I級粉煤灰易泌水 摻非親水性混合材的水泥易泌水。水泥用量小易泌水。低標(biāo)號水泥比高標(biāo)號水泥的砼易泌水 (同摻量) 。配同等級砼，高標(biāo)號水泥的砼比低標(biāo)號水泥的砼更易泌水。單位用水量偏大的砼易泌水、離析。強(qiáng)度等級低的砼易出現(xiàn)泌水 (一般) 。砂率小的砼易出現(xiàn)泌水、離析現(xiàn)象。連續(xù)粒徑碎石比單粒徑碎石的砼泌水小。砼外加劑的保水性、增稠性、引氣性差的砼易出現(xiàn)泌水。超摻砼外加劑的砼易出現(xiàn)泌水

18、、離析。2 解決途徑根本途徑是減少單位用水量增大砂率，選擇合理的砂率。增大水、水泥用量或摻適量的nm級粉煤灰。采用連續(xù)級配的碎石，且針片狀含量小。改善砼外加劑性能， 使其具有更好的保水、 增稠性，或適量降低砼外加 劑摻量(僅限現(xiàn)場) ，攪拌站若降低砼外加劑摻量，又可能出現(xiàn)砼塌落度損失快 的新問題。3、泵送砼出現(xiàn)抓底或板結(jié)的原因及解決方法1 原因嚴(yán)重泌水的砼易出現(xiàn)抓底或板結(jié) (粘鍋) 。水泥用量大的砼易出現(xiàn)抓底現(xiàn)象。砼外加劑摻量大的砼易出現(xiàn)抓底現(xiàn)象。砂率小，砼易出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象。砼外加劑減水率高，泌水率高，保水、增稠、引氣效果差的砼易出現(xiàn)抓 底或板結(jié)現(xiàn)象。2 解決途徑減少單位用水量。提高砂率。摻加適

19、量的摻合料如粉煤灰，降低水泥用量降低砼外加劑的摻量。增加砼外加劑的引氣、增稠、保水功能。4、泵送砼塌落度損失問題的原因及解決方法1 原因砼外加劑與水泥適應(yīng)性不好引起砼塌落度損失快。砼外加劑摻量不夠，緩凝、保塑效果不理想。天氣炎熱，某些外加劑在高溫下失效 ; 水分蒸發(fā)快 ; 氣泡外溢造成新拌砼 塌落度損失快。初始砼塌落度太小， 單位用水量太少， 造成水泥水化時的石膏溶解度不 夠；一般，sio 20cm的砼塌落度損失慢，反之，則快。一般，塌落度損失快慢次序為： 高鋁水泥 硅酸鹽水泥 普通硅酸鹽水泥 礦渣硅酸鹽水泥 摻合料的水泥。工地與攪拌站協(xié)調(diào)不好， 壓車、塞車時間太長， 導(dǎo)致砼塌落度損失過大。2 解決途徑調(diào)整砼外加劑配方， 使其與水泥相適應(yīng)。 施工前， 務(wù)必做砼外加劑與水 泥適應(yīng)性試驗。調(diào)整砼配合比，提高砂率、用水量，將砼初始塌落度調(diào)整到2