水泥净浆流动度最少得达到多少(如何快速测定混凝土外加剂中缓凝剂是否超标?)
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水泥净浆流动度最少得达到多少(如何快速测定混凝土外加剂中缓凝剂是否超标?)
0 研究背景
随着混凝土行业的发展,各原材料的使用,混凝土在施工中不同部位与结构构件以及施工方式的要求越来越高,混凝土外加剂的凝结时间控制直接影响到施工的进度以及其它问题,超早强与超缓凝都是混凝土重要的研究课题。对外加剂中缓凝剂是否超标进行快速测定,可以更好的服务于混凝土行业,为混凝土生产提供参考。
1 原理
1.1 缓凝剂种类
缓凝剂种类较多,按其化学成分可分为无机缓凝剂和有机缓凝剂两大类。无机缓凝剂包括磷酸盐、硫酸铁、硫酸铜、硼酸盐、氟硅酸盐等;有机缓凝剂包括木质素磺酸盐、羟基羧酸及其盐、多元醇及其衍生物、糖类及碳水化合物等。
1.2 缓凝剂对混凝土的作用机理
一般来讲,多数有机缓凝剂有表面活性,它们在固-液界面上产生吸附,改变固体粒子表面性质;或是通过分子中亲水基团吸附大量水分子形成较厚的水膜层,使晶体从相互接触到屏蔽,改变了结构形成过程;或是通过其分子中的某些官能团与游离的Ca生成难溶性的钙盐吸附于矿物颗粒表面,从而抑制水泥的水化进程,起到缓凝效果。大多数无机缓凝剂能与水泥生成复盐(如钙矾石),沉淀于水泥矿物颗粒表面,抑制水泥水化。缓凝剂的机理较为复杂,通常是以上多种缓凝剂机理综合作用的结果。
1.3 缓凝剂对新拌混凝土性能的影响
1.3.1 对凝结时间影响
缓凝剂对混凝土凝结时间的影响与缓凝剂的种类、掺量、掺加方法以及水泥品种、混凝土配合比、使用季节和施工方法等条件有关。理想的缓凝剂应当在掺量少的情况下具有显著的缓凝作用,而且在一定掺量范围内凝结时间可调性强,并且不产生异常凝结现象。另外,尤为重要的是缓凝剂应使混凝土初凝时间延缓较长,而初凝与终凝间的间隔要短。表1中列举了各种缓凝剂对水泥净浆凝结时间的影响。
结果表明,不同缓凝剂的作用差别较大。在较低掺量下其作用特点可表现为两种:一种为显著延长初凝时间,但初凝和终凝间隔时间缩短,这说明它们具有抑制水泥初期水化和促进早期水化的特性;另一种是对初凝影响较小,显著延长终凝时间,但不影响后期正常水化。前者适于控制流动性,后者适于控制水化热。因此,只有正确掌握外加剂的性质和变化规律才能合理使用外加剂,达到最佳效果。
1.3.2 对抗压强度影响
一般地讲,缓凝剂对混凝土的作用主要是物理作用,即它们不参与水泥的水化反应,也不产生新的水化产物,只是在不同程度上减缓(甚至停止)反应的进程,类似于惰性催化剂的作用。因此它们对混凝土强度的影响主要来自对硬化后结构的改变。从强度的发展来看,适量掺加缓凝剂后的混凝土早期强度(7d左右)比未掺的要低,但一般7d以后就可以赶上或超过未掺者,28d强度比未掺者有较明显的提高。资料表明,90d强度仍然可以保持高于后者的趋势。对混凝土抗弯强度的影响规律类似于抗压强度,但没有抗压强度明显。
随着缓凝剂掺量的加大,混凝土早期强度降低,强度增长速度变慢,达到设计强度的时间更长。如果缓凝剂品种选择不当或超掺量使用,不但会严重降低混凝土早期强度,而且会降低中后期强度。主要原因是过度缓凝,混凝土长时间不凝结硬化,会造成混凝土内部水分过量的蒸发和散失,使水泥水化反应过缓甚至停止,水化程度低,水化产物过少,对混凝土强度造成不可恢复的损失。如表2、表3分别为缓凝剂对混凝土强度[2]的影响及缓凝剂超量对强度的影响。
1.4 快速测定缓凝剂是否超标
外加剂中缓凝剂超标会严重影响混凝土凝结时间,而温度的升高会缩短凝结时间。用外加剂[3]进行水泥净浆实验,用恒温箱提高实验的环境养护温度,缩短水泥净浆凝结时间,能够快速的测出缓凝剂是否超标。查阅相关资料,夏季温度高于25℃以上时外加剂中缓凝剂的用量为3%-5%,冬季温度低于20℃时缓凝剂少于3%。
2 原材料
2.1 聚羧酸系减水剂
江西某公司生产的聚羧酸高效减水剂,减水率为20%。
2.2 缓凝剂
2.2.1 缓凝剂1
葡萄糖酸钠,白色粉末,外加剂公司配套产品。
2.2.2 缓凝剂2
白糖,透明结晶,外加剂公司配套产品。
2.3 水
采用饮用自来水。
2.4 水泥
南方水泥P·O 42.5,比表面积为365m2/kg ,细度为2.3%,初凝时间与终凝时间分别为145min、220min,28天抗折强度与抗压强度分别为7.8MPa、47.2MPa。
3 实验结果与分析
实验目的:研究缓凝剂在不同温度下的水泥净浆凝结时间,快速判定外加剂缓凝剂是否超标。
实验方法与实验:外加剂中掺入不同比例的缓凝剂,进行水泥净浆实验,测定净浆初凝时间。实验称取300g水泥,87g水,1.5%的外加剂掺量,不加缓凝剂基准样的初始净浆流动度为165mm,测试各样品水泥净浆初凝时间,结果如表4。
由表4可以看出,相同温度下,净浆初凝时间随着缓凝剂的增加而延长,且白糖的效果是葡萄糖酸钠的2倍左右;不同温度时,缓凝剂对净浆初凝时间的影响随着温度升高而降低,温度越高初凝时间越短。不同温度下葡钠与白糖的净浆初凝时间如图1、图2,葡钠与白糖互掺的净浆初凝时间如图3、图4。
由图1、图2、图3、图4可以看出随着缓凝剂的增加水泥净浆初凝时间延长,温度越高初凝时间越短。因此,当外加剂中缓凝剂在一定范围时,可以通过温度的控制快速测定水泥净浆初凝时间,判断出外加剂中缓凝剂是否超标。
根据外加剂中缓凝剂用量,夏季常用3%-5%,宜选用温度70℃,水泥净浆初凝时间控制在3.5h以内为宜;冬季常用0%-3%,宜选用温度60℃,净浆初凝时间控制在3h左右为宜。超出此范围,混凝土容易出现凝结时间偏长,甚至超缓凝或不凝结问题。
4 结论
研究结论如下:
(1) 相同温度下,净浆初凝时间随着缓凝剂的增加而延长,且白糖的效果是葡萄糖酸钠的2倍左右;不同温度时,缓凝剂对净浆初凝时间的影响随着温度升高而降低,温度越高初凝时间越短。
(2) 缓凝剂的增加水泥净浆初凝时间延长,温度越高初凝时间越短。因此,当外加剂中缓凝剂在一定范围时,可以通过温度的控制快速测定水泥净浆初凝时间,判断出外加剂中缓凝剂是否超标。
(3) 根据外加剂中缓凝剂用量,夏季常用3%-5%,宜选用温度70℃,水泥净浆初凝时间控制在3.5h以内为宜;冬季常用0%-3%,宜选用温度60℃,净浆初凝时间控制在3h左右为宜。超出此范围,混凝土容易出现凝结时间偏长,甚至超缓凝或不凝结问题。
参考文献:
[1] CB/T 50081-2019.混凝土物理力学性能试验方法标准[S].
[2] GB/T 50080-2016.普通混凝土拌合物性能试验方法标准[S].
[3] 何延树.混凝土外加剂[M].西安:陕西科学技术出版社,2003:223-227.
本文作者:
甘扶平,吴晓鹏,刘兴龙
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