摘要: 簡單介紹了外加劑在水泥混凝土中的作用, 總結了外加劑與水泥產(chǎn)生不相適應問題的主要表現(xiàn)及危害, 具體的論述了引起混凝土中外加劑與水泥不相適應的主要影響因素。從工程施工質(zhì)量和安全的角度出發(fā), 闡述了由外加劑與混凝土不適應帶來危害的解決對策。
關鍵詞: 混凝土外加劑坍落度
1 引言
混凝土的性能不僅取決于組成材料的性能, 還受到材料之間的適應性及混凝土配合比等因素的影響。外加劑作為混凝土的第5 組分, 所占比重很小, 但對混凝土的性能卻影響很大, 能夠明顯提高混凝土的坍落度、調(diào)節(jié)凝結時間, 改善混凝土施工性能或節(jié)約成本。水泥水化反應時形成絮凝結構將水包裹在里面, 為了使水化更完全以及提高混凝土施工性能需加入更多的水, 外加劑的加入能夠在水泥顆粒表面定向吸附, 使水泥顆粒表面帶有同性電荷, 因斥力作用而分離開來,釋放出水泥絮凝結構包裹的水分, 使更多的水參與水化反應并提高流動性。
但由于各種原因, 外加劑與水泥也極易產(chǎn)生不相適應問題。主要表現(xiàn)在: ( 1) 外加劑對水泥工作性能改善不明顯; ( 2)混凝土坍落度損失過大或混凝土過于快凝; ( 3) 造成混凝土結構構件更易出現(xiàn)的裂縫。這些問題會嚴重影響水泥混凝土質(zhì)量, 給工程質(zhì)量帶來隱患, 嚴重的甚至出現(xiàn)工程事故, 造成重大經(jīng)濟損失。本文著重分析混凝土外加劑與水泥產(chǎn)生不適應性問題的主要因素及相關對策, 對工程施工質(zhì)量和工程安全管理均具有一定的參考價值。
2 產(chǎn)生不適應性問題主要因素
外加劑與水泥的不相適應性問題主要的主要因素有:
2.1 外加劑自身的因素
外加劑的自身的原因主要有以下幾個方面: ( 1) 品種不同; ( 2) 結構官能團的不同; ( 3) 聚合度不同; ( 4) 復配組分不同。這些影響回通過不同的方式會影響與水泥的適應性。而不同廠家生產(chǎn)出來的外加劑也會有很多差異, 主要原因有: ( 1) 生產(chǎn)制作工藝; ( 2) 廠家制作過程的技術水平; ( 3)質(zhì)量管理水平。因此, 不同的廠家生產(chǎn)出來的產(chǎn)品必然有差異[1]。
2.2 水泥的礦物組成對外加劑的影響
水泥的礦物組成對外加劑的影響很大, 水泥的礦物組成主要有鋁酸三鈣(C3A)、鐵鋁酸四鈣(C4AF)、硅酸三鈣(C3S)、硅酸二鈣(C2S)等, 不同礦物組成主要是由生產(chǎn)水泥的原材料和生產(chǎn)工藝決定的, 水泥的礦物組成中對外加劑影響因素大小依次為C3A>C4AF>C3S>C2S。C3A 水化反應快, 早期強度提高快, 需水量大, C3A 含量過高(質(zhì)量分數(shù)大于8%), C3A 吸附外加劑量大, 外加劑作用損失大[2]。水泥礦物組成名稱和范圍見表1, 礦物與水作用時表現(xiàn)出來的特征見表2。
2.3 水泥熟料中添加調(diào)凝石膏品種的影響
水泥生產(chǎn)最后工序需加入石膏調(diào)節(jié)凝結時間, 水泥廠家使用的調(diào)凝石膏對外加劑影響因素大小依次為硬石膏( 工業(yè)無水石膏) >半水石膏>二水石膏, 水泥廠家為節(jié)約成本往往使用工業(yè)無水石膏, 這樣不影響水泥達到質(zhì)量指標要求, 對普通不摻加外加劑的混凝土亦沒有不良反應, 但對現(xiàn)代摻加外加劑的混凝土, 使用硬石膏的水泥需水量大, 吸附外加劑量大, 外加劑損失量大。硬石膏對木鈣類影響更加顯著, 甚至會出現(xiàn)急凝( 假凝) 現(xiàn)象[3]。
2.4 水泥細度和顆粒級配的影響
水泥廠家常常為了達到水泥新標準要求, 提高市場競爭力, 加強研磨, 提高水泥的細度從而提高強度。水泥過細, 需水量大, 同樣會吸附外加劑量更大, 外加劑損失量大; 同時過細的水泥在研磨時溫度更高, 也會使更多的水合石膏分解成無水石膏, 無水石膏含量提高, 與外加劑的適應性也會變差。水泥的顆粒級配不好, 水泥凈漿泌水率大的水泥與外加劑適應性較差[3]。
2.5 水泥的堿含量
堿含量過高( 堿含量>0.8%) 的水泥或堿含量過低( 堿含量<0.5%) 的水泥, 也容易與外加劑產(chǎn)生不適應。水泥中堿主要來源于所用原材料, 特別是石灰和粘土。含堿量過高或過低的水泥, 在某些品種外加劑加入時, 會引起水泥中石膏溶解度變化, 使水泥礦物成分C3A 水化速率加快, 需水量增大,工作度損失也變快。這時加入可溶性Na2SO4, 能夠提高其與外加劑的適應性。粉煤灰、礦粉的摻入能夠與水泥的水化產(chǎn)物Ca(OH)2 發(fā)生二次反應,降低混凝土的堿度, 使外加劑與水泥的適應性有所改善[4]。
2.6 粉煤灰與外加劑的適應性
粉煤灰過細, 也會要多一些的外加劑分散粉煤灰顆粒;粉煤灰燒失量越大( 即含碳量越大) , 需水量越大, 對外加劑影響越大, 碳粒粗大多孔, 容易吸水, 吸附外加劑的能力強,使外加劑的摻量增加, 特別是對引氣劑影響大[4]。
2.7 骨料的影響
骨料的含泥量、泥塊含量大, 大量的粘土細粒會吸收更多的水份, 消耗更多外加劑, 使新拌混凝土和易性變差, 容易離析, 坍落度損失大, 還影響混凝土強度; 混凝土配合比不當, 砂率不合理, 也會增加坍落度的損失。砂率偏小, 混凝土也容易離析、爬底, 混凝土坍落度損失大; 砂率偏大, 過多的砂需要更多的水份潤濕, 使混凝土坍落度變小, 也影響混凝土強度; 骨料的級配不良, 特別的缺少中間粒級的骨料, 也容易造成混凝土離析、爬底,混凝土坍落度損失大, 影響混凝土質(zhì)量。
3 相關對策
解決外加劑與水泥的不相適應問題, 重在預防, 注重材料的選擇和進場材料的檢測。外加劑與水泥的適應性是個較復雜的問題, 出現(xiàn)外加劑與水泥的不相適應問題, 混凝土廠家應及時采取對策。根據(jù)情況, 以實驗為基礎, 分析查找原因,調(diào)整混凝土配合比, 提高出廠坍落度, 減少坍落度損失。
通常可以調(diào)整粉煤灰用量, 提高外加劑用量,提高外加劑在混凝土中的液相殘留, 保持水灰比不變, 提高水泥用量, 但這無疑又提高了單方造價。生產(chǎn)時亦可采用二次添加法, 即將出廠坍落度控制在80～100, 到工地使用前用外加劑溶液強攪約2min 調(diào)整到140, 這樣處理更加經(jīng)濟有效。混凝土廠家水泥常因庫存量大, 需要外加劑去適應水泥, 即要外加劑廠家調(diào)整配方, 根據(jù)混凝土廠家使用的水泥調(diào)整外加劑中減水劑、緩凝劑的品種和摻量, 或增加保塑劑、氣泡穩(wěn)定的引氣劑等。施工時對混凝土配合比的確定, 需要考慮到混凝土的凝結時間, 外加劑中應有緩凝成份。較高的氣溫突然驟降, 混凝土中外加劑用的過多, 沒有及時調(diào)整配方, 造成混凝土長時間不凝結, 會嚴重影響混凝土強度。夏季施工應避開高溫風大的中午時段, 對原材料進行降溫處理。施工中砂率配合比的確定, 應根據(jù)砂細度的大小, 粗骨料的孔隙率進行相應調(diào)整[5]。
4 結論
本文通過對外加劑在水泥混凝土中的作用和外加劑與水泥產(chǎn)生不相適應問題的主要表現(xiàn)及危害進行了闡述, 分析了引起混凝土中外加劑與水泥不相適應的主要影響因素, 總結并提出了生產(chǎn)及施工環(huán)節(jié)相應的對策, 對于工程施工質(zhì)量和工程安全管理均具有一定的參考意義。
參考文獻
1 馮浩, 朱清江。混凝土外加劑工程應用手冊[M]。北京.中國建筑工業(yè)出版社, 2005。
2 王華生, 趙彗如.混凝土技術禁忌手冊[M]。北京: 機械工業(yè)出版社, 2002。
3 郭延輝, 覃維祖, 郭京育。混凝土外加劑及其應用技術[M]。北京.機械工業(yè)出版社, 2004.。
4 劉秉京, 混凝土技術[M]。北京.人民交通出版社, 2004。
5 徐照榮.中國水泥網(wǎng), 2006。
