快三平台

欢迎来到快三平台

探索水泥和混凝土减水剂的匹配技术,确保建设工程质量

上海金山南方水泥有限公司   王鹤鸣
 
水泥与混凝土中外加剂适应性差,混凝土坍落度损失大、泵送混凝土堵泵、混凝土离析、泌水、板结以及异常凝结问题时常发生,不能够满足施工性能的要求,严重时还会导致硬化混凝土出现塑性收缩裂缝、混凝土强度不满足设计要求等工程质量问题。
影响水泥与混凝土减水剂适应性的原因是多方面的。单从水泥来说,矿物组分中C3A含量、碱含量,水泥颗粒级配,水泥混合材料,水泥中石膏品种与掺量等等,都影响到水泥与混凝土减水剂适应性;另从外加剂来说,厂家的减水剂、缓凝剂、保塑剂、引气剂等的品种,其原材料的进货质量、产品质量的波动以及最佳掺量的选定,都影响到水泥与混凝土减水剂适应性。
本文仅探讨水泥对混凝土减水剂适应性的影响以及消除的对策,以供参考,不当之处,敬请指正。
一、水泥对混凝土减水剂的影响因素
1.水泥的矿物组份C3A对减水剂的影响
水泥的矿物组份对减水剂影响很大,水泥的矿物组份主要有铝酸三钙(C3A)、铁铝酸四钙(C4AF)、硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)等,不同矿物组份主要由生产水泥熟料的原材料配方和设备工艺决定的;水泥的矿物组份对减水剂影响大小依次为C3A>C4AF>C3S>C2S;C3A水化反应快,需水量大,随着C3A含量提高,吸附减水剂量变大,减水剂作用损失大,经时损失也大,见表1
从表中可以看出,C3A含量超过8%以后,水泥对减水剂的吸附很大,水泥净浆流动度的经时损失也很大。本司选用熟料其C3A控制在7.0%~7.8%之间,对混凝土的各类减水剂有良好的适应性。
2. 水泥中碱含量对减水剂的影响
水泥中碱含量主要来源于所用原材料,特别是石灰石和粘土;水泥中碱含量过高或过低,会引起水泥中石膏溶解度变化。若水泥中碱含量过高,会使水泥中的矿物成分C3A活跃,水泥水化速度加快,需水量增大,使减水剂被强烈吸附,导致混凝土经时损失特别大,见表2
        
从表中可以看出:碱含量过低,减水剂效果降低,经时损失变大;碱含量过高减水剂效果也降低,经时损失变大;水泥中的碱含量最佳范围在0.4%~0.6%之间。本公司水泥的碱含量基本控制在0.5%左右,对混凝土的各类减水剂有良好的适应性。
3. 水泥颗粒级配对减水剂的影响
因施工现场要求混凝土早强以加快模板的周转以及加快施工进度,进而预拌混凝土企业也对水泥企业提出了早强的要求。
水泥企业为竞争需要,为客户提供增值服务,往往将水泥的28天强度提高将近一个等级,为预拌混凝土企业降低成本创造条件。
为使水泥的强度有比较好的发挥,水泥企业会关注并加强水泥研磨能力的研究,以提高水泥的比表面积,达到提高水泥强度的目的。
但水泥比表面积的提高,带来了水泥水化速度快,需水量大的矛盾,造成水泥吸附大量减水剂,水泥净浆流动度损失大(相应混凝土坍落度经时损失也增大)。
现在一种比较科学的控制方法是对水泥颗粒级配的控制。研究结果是:小于3μm的水泥颗粒,其水化迅速,对强度发展没有贡献;大于65μm而小于80μm的水泥颗粒,对强度贡献不大,水化时间很长;大于80μm的水泥颗粒,对后期强度也基本没有贡献。而3μm~32μm的水泥颗粒是水泥强度的最重要贡献者,其含量越高,水泥颗粒参与强度发挥的颗粒就越高,水泥强度也越高。但同时,0~32μm的颗粒占比越多,水化速度就越快,水泥对混凝土减水剂的吸附能力就越强,水化速度越快的水泥混凝土容易遭受周围环境的影响而产生各种裂缝。
我们取二组同一配比而不同颗粒级配的水泥,组别号分别为A与B,分别做水泥颗粒级配净浆流动度,见表3、表4
从表3、表4中反映出0~32μm颗粒所占比例高,减水剂减水效果降低,水泥净浆流动度经时损失大。
4. 水泥混合材料品种对减水剂的影响
水泥企业使用水泥混合材品种繁杂,常用的混合材料分:矿渣(粉)、粉煤灰、石灰石、火山灰及窑灰。我们根据不同混合材品种分别配制5组水泥样品(比表面积一致)来检测减水剂水泥净浆流动度的变化情况。
从实验数据看,水泥中混合材品种掺量对减水剂的影响程度从大到小依次为窑灰、火山灰、石灰石、粉煤灰、矿渣。因此在有条件的情况下,选择优质的混合材,能很大程度确保水泥与混凝土外加剂的匹配,从而为优质的混凝土工程提供基础原材料的保障。
5. 水泥中石膏掺量对减水剂的影响
石膏在水泥中主要起缓凝作用,降低C3A的水化速度。所以水泥中石膏的溶解度必须和C3A的活性平衡,石膏根据形态分为:二水石膏、半水石膏和无水石膏,由于不同形态的石膏,他们的溶解度各不相同,所以在水泥中起的作用也不一致。水泥和水混合后, 半水石膏和无水石膏比C3A能更快地溶解, 形成硫酸钙过饱和溶液, 同时转化为二水石膏析出,造成假凝现象;另一现象是瞬凝,瞬凝是由于在C3A与石膏匹配过程中,石膏量不足,或石膏溶解率太慢,从而产生大量水化铝酸钙片状晶体,使水泥迅速凝结。我们配制三种不同石膏水泥样品(SO3含量在2.0 %),组别号为H(二水石膏)、I(半水石膏)、J(无水石膏), 来检测水泥和减水剂的净浆流动度, 见表7
不同形态石膏掺入到水泥中与减水剂适应性从好到差依次为:二水石膏、半水石膏、无水石膏。
二、解决水泥与混凝土减水剂不相适应的对策
1. 在水泥生产过程中控制熟料C3A含量,在生产中可通过原材料配比来达到,最佳范围6~8%。
2. 控制水泥中碱的含量,熟料通过原料的配比来调整,粉磨企业通过对供应商——熟料企业的质量技术要求,以及通过增加或减少矿粉、粉煤灰掺量来平衡水泥中碱含量,最佳范围0.4~0.6%。
3. 控制水泥合理的颗粒级配,水泥中小于3μm颗粒与大于80μm的颗粒越少越好,尽量以球形状态出现。
4. 水泥生产中掺混合材以矿渣、粉煤灰为好,杜绝窑灰的掺入。
5. 水泥中的石膏掺量应与C3A达到最佳匹配。匹配不当, 有时会发生假凝和瞬凝,所以在水泥生产过程中尽可能使用二水石膏。控制合理的水泥凝结时间,一般P.O42.5水泥初凝时间控制在180分钟左右。
 
结束语
水泥生产企业可以通过高温煅烧快速冷却、调整硫酸盐饱和度、减少碱含量、掺入优质混合材、优化水泥颗粒级配来满足和混凝土减水剂适应性;减水剂厂家要根据不同水泥生产厂家,调整配方来满足其减水剂对水泥适应性的要求;预拌混凝土供应商应选择质量好、有品牌美誉度的水泥,同时提高对骨料质量的重视度,提升混凝土的出厂质量控制水平;建设工地应严禁现场加水,不漏振不过振,严格二次抹面制度,采取科学的混凝土养护手段与方法,各方一起努力确保建设工程质量。
 
参考文献:《从混凝土角度谈水泥生产》化学工业出版社2007年
         《水泥性能及其检验》化学工业出版社2010年
         《谢凝土外加剂工程应用手册》北京中国建筑工业出版社2005年