摘要：通過Marsh筒法和凈漿流動(dòng)度法用于水泥與減水劑適應(yīng)性測(cè)試比較發(fā)現(xiàn)，采用Marsh筒法無論在測(cè)定減水劑飽和摻量點(diǎn)、對(duì)經(jīng)時(shí)損失的敏感性上，還是與水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和膠砂流動(dòng)度的相關(guān)性上都優(yōu)于凈漿流動(dòng)度法。
關(guān)鍵詞：Marsh筒法；凈漿流動(dòng)度法；減水劑；經(jīng)時(shí)損失；適應(yīng)性
Abstract：The Marsh cone method was proved to be better than method for cement paste fluidity by comparative study in three aspects：the saturation content of water retarder．the sensitivity for fluidity loss and the correlativity with cement water requirement for normal consistency and mortar fluidity．
Key words：Marsh cone method；cement paste fluidity；water retarder；fluidity loss；adaptability
First author’s address：Research Institute of Cement and New Building Materials of China Building Materials Academy，Beijing 100024，China
0引言
由于沒有標(biāo)準(zhǔn)的方法對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性進(jìn)行檢驗(yàn)，目前國(guó)內(nèi)多采用GB8077《減水劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》中規(guī)定的凈漿流動(dòng)度法，也有少數(shù)單位采用Marsh筒法。已有不少文章對(duì)這兩種方法進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[1，2]經(jīng)過比較認(rèn)為，用Marsh筒法研究水泥與減水劑的適應(yīng)性簡(jiǎn)便、快速可以直接確定減水劑的飽和摻量點(diǎn)，與減水劑在混凝土中的表現(xiàn)具有良好的相關(guān)性；文獻(xiàn)[3]通過研究得出水泥凈漿流動(dòng)度隨減水劑摻量和時(shí)間的變化關(guān)系和水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、混凝土坍落度的變化規(guī)律一致；文獻(xiàn)[4]通過試驗(yàn)認(rèn)為砂漿流動(dòng)度能多方面評(píng)價(jià)減水劑對(duì)水泥的適應(yīng)性；文獻(xiàn)[5]對(duì)Marsh筒法和凈漿流動(dòng)度法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析比較。
本文通過不同水泥減水劑飽和摻量的大小、流動(dòng)度的大小和經(jīng)時(shí)損失，以及與水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和膠砂流動(dòng)度的相關(guān)性，對(duì)Marsh筒法和凈漿流動(dòng)度法(靜態(tài)，GB8077方法；動(dòng)態(tài)，測(cè)完流動(dòng)度后在跳桌上振動(dòng)10次后的擴(kuò)展度)進(jìn)行了對(duì)比研究。
1 方法本身的比較
1.1 原理
有學(xué)者[5]認(rèn)為兩者的原理不同，一個(gè)反映的是漿體的表觀黏度，一個(gè)反映的是漿體的屈服應(yīng)力。筆者認(rèn)為兩者在原理上只是側(cè)重點(diǎn)不同，但都與漿體黏度和屈服應(yīng)力有關(guān)。
1.2 水灰比
Marsh筒法采用大水灰比，一般為0.35，與混凝土的實(shí)際水灰比接近，同時(shí)由于采用大水灰比，無形中削弱了漿體黏度對(duì)流動(dòng)性的影響；凈漿流動(dòng)度法采用小水灰比，與混凝土的實(shí)際水灰比有一定的差距。因此，Marsh筒法所測(cè)得的結(jié)果與混凝土的流動(dòng)性較凈漿流動(dòng)度法可能具有更好的相關(guān)性，文獻(xiàn)[1，8]的研究結(jié)果證明了這一點(diǎn)。
2 結(jié)果與討論
2．1 飽和摻量點(diǎn)的測(cè)定
P·Ⅰ52.5和P·O42.5水泥在不同減水劑摻量下的Marsh時(shí)間和凈漿流動(dòng)度見圖1～4，通過此曲線圖可以判定減水劑的飽和摻量點(diǎn)。
從圖中可以看出，采用Marsh筒法測(cè)定的流動(dòng)度結(jié)果隨減水劑摻量變化的曲線光滑，規(guī)律明顯，很容易判定減水劑的飽和摻量點(diǎn)，同時(shí)初始時(shí)間和60min后的時(shí)間變化規(guī)律一致。也就是說，在試驗(yàn)過程中即使出現(xiàn)偶然的誤差，不能通過一條曲線判定飽和摻量點(diǎn)時(shí)，也能通過另一條曲線判定飽和摻量點(diǎn)。同時(shí)也可看出，無論采用靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)，對(duì)于同一水泥，流動(dòng)度變化規(guī)律基本一致，但隨減水劑摻量變化的規(guī)律不如Marsh筒法明顯，同時(shí)初始流動(dòng)度和60min流動(dòng)度的變化規(guī)律有點(diǎn)出入。因此，在飽和摻量點(diǎn)的測(cè)定上，Marsh筒法比凈漿流動(dòng)度法更加有效、可靠。
2．2 經(jīng)時(shí)損失率的測(cè)定
表1為3個(gè)水泥在不同減水劑摻量下的流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失率。
從表1中看出，隨減水劑摻量的增加凈漿流動(dòng)度法所測(cè)經(jīng)時(shí)損失率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Marsh筒法所測(cè)經(jīng)時(shí)損失率。這可能是因?yàn)閮魸{流動(dòng)度法的水灰比小于Marsh筒法，造成水化速度不同所引起的。
但值得注意的是，水泥3用Marsh筒法測(cè)得的經(jīng)時(shí)損失率在減水劑摻量達(dá)到一定量后為負(fù)值，而凈漿流動(dòng)度法測(cè)得的經(jīng)時(shí)損失率始終為正值，但水泥3的數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水泥1、2在同樣減水劑摻量下的數(shù)值。
2．3 對(duì)經(jīng)時(shí)損失測(cè)定的敏感性
在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，表1中水泥3出現(xiàn)的現(xiàn)象并非誤差造成，對(duì)于某些水泥確是這樣。圖5、6為2個(gè)熟料分別摻加不同量混合材制備的水泥在固定減水劑摻量(1.2％)下的流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失率，可以看出，當(dāng)混合材摻量達(dá)到一定量后(火山灰15％，礦渣、石灰石35％)，用Marsh筒法測(cè)定的經(jīng)時(shí)損失率為負(fù)值。這一試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了Marsh筒法所測(cè)結(jié)果的可靠性。
圖7為圖5樣品用凈漿流動(dòng)度法測(cè)定的經(jīng)時(shí)損失率。從圖7中看出，經(jīng)時(shí)損失率在火山灰摻量超過15％后，不但沒有降低反而增加，同時(shí)經(jīng)時(shí)損失率全部為正值。這一結(jié)果與已知的水泥中摻加混合材后由于降低了水泥中的熟料礦物含量從而改善水泥與減水劑的適應(yīng)性結(jié)論相矛盾。由此可以看出，Marsh筒法對(duì)水泥摻加減水劑后的經(jīng)時(shí)損失率更為敏感。
對(duì)于出現(xiàn)此現(xiàn)象的機(jī)理可以從水泥的組成和減水劑的作用機(jī)理［７］上初步解釋：在初期，由于混合材的活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水泥熟料，因此只有水泥熟料表面發(fā)生了水化，吸附減水劑，而混合材由于沒有水化無法吸附(或吸附量很小)，致使在同樣的減水劑摻量下，混合材摻量越大游離于水泥中的減水劑越多，這為水泥維持流動(dòng)性提供了條件。但由于混合材沒有吸附減水劑，在初期就象集料一樣存在于水泥中，團(tuán)聚在一起沒有分散，特別是孔性材料包含有大量的水，所以水泥的流動(dòng)性只有靠熟料的存在來提高，因此隨混合材摻量的增大，水泥的流動(dòng)性變差。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，混合材在堿性條件下表面開始水化，并開始吸附減水劑，使顆粒分散、束縛在凝聚體中或內(nèi)孔中的水釋放出來，提高了水泥的流動(dòng)性。
2．4 與水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和膠砂流動(dòng)度的關(guān)系
水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和膠砂流動(dòng)度從另一個(gè)側(cè)面反映了水泥的流動(dòng)性能，因此本文對(duì)Marsh筒法和凈漿流動(dòng)度法所測(cè)的結(jié)果與水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和膠砂流動(dòng)度進(jìn)行了比較，試驗(yàn)結(jié)果見圖8～11。為了便于分析，對(duì)凈漿流動(dòng)度和膠砂流動(dòng)度結(jié)果進(jìn)行了技術(shù)處理。
從圖中結(jié)果可以看出，Marsh時(shí)間在火山灰摻量<15％時(shí)基本為曲線上升，摻量在15％～20％之間時(shí)有一個(gè)階躍，>20％后基本為線性上升。而凈漿流動(dòng)度在火山灰摻量<15％以及在20％～40％之間時(shí)基本不變，摻量在15％～20％之間時(shí)有一個(gè)階躍，>40％急劇變差。同時(shí)可以看出，水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和膠砂流動(dòng)度與Marsh時(shí)間的變化規(guī)律基本一致。
2．5 兩者試驗(yàn)誤差的比較
兩者的重復(fù)性結(jié)果見表2。從表2中結(jié)果可以看出，無論從標(biāo)準(zhǔn)偏差、變異系數(shù)還是從極差來講，凈漿流動(dòng)度法的試驗(yàn)誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Marsh筒法。同時(shí)，60min的試驗(yàn)誤差大于初始試驗(yàn)誤差。
兩者的誤差來源分析如下：
凈漿流動(dòng)度法：
1)物料攪拌的均勻性—— 水泥粘鍋壁使?jié){體偏稀；2)裝料時(shí)漿體稀稠的一致性；3)圓模內(nèi)物料多少；4)提模后圓模內(nèi)剩余物料多少；5)玻璃板潮濕程度。
Marsh筒法：
1)物料攪拌的均勻性—— 水泥粘鍋壁使?jié){體偏稀；2)計(jì)時(shí)誤差。
3 結(jié)論
1)雖然兩者的原理有所側(cè)重，但基本一致。而Marsh筒法的水灰比與混凝土的實(shí)際情況相接近。
2)用Marsh筒法測(cè)定飽和摻量點(diǎn)較凈漿流動(dòng)度法更為直觀、便捷、可靠。
3)用Marsh筒法測(cè)定經(jīng)時(shí)損失率比凈漿流動(dòng)度法敏感。
4)Marsh時(shí)間隨水泥中混合材摻量的變化與水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度和膠砂流動(dòng)性的變化規(guī)律一致，較凈漿流動(dòng)度法具有更好的相關(guān)性。
5)Marsh筒法的試驗(yàn)誤差遠(yuǎn)小于凈漿流動(dòng)度法。
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