混凝土外加剂的应用是混凝土生产的重大进步。混凝土集中搅拌站的出现,使混凝土的生产走向了工业化、节约化的道路,这也对混凝土的生产质量控制提出了更高的要求。近几年在混凝土质量整体提高的同时,也有部分混凝土搅拌站由于质量控制技术水平不高,给工程质量带来了隐患,甚至出现了工程质量事故,造成了重大经济损失。

1　影响混凝土外加剂与水泥适应性的主要因素

    混凝土的性能不仅取决于组成材料的性能,更取决于材料之间的适应性及混凝土配合比。外加剂(减水剂)与水泥不相适应的问题主要表现在:外加剂对水泥工作性能改善不明显、混凝土坍落度损失过大或混凝土过于快凝,甚至造成混凝土构件更容易出现裂缝。

    外加剂是混凝土的重要组成部分,虽然其所占比例很小(一般≯5% ),但对混凝土性能的影响很大,适宜的外加剂能明显提高混凝土的坍落度、调节凝结时间,从而改善混凝土的施工性能或节约成本。水泥水化反应所需要的水不到水泥质量的25%,但水泥遇到水会形成絮凝结构并将水包裹在内,为了使水泥水化反应更完全和提高混凝土的施工性能,就需要加入更多的水。外加剂的应用能够在水泥颗粒表面产生定向吸附,使水泥颗粒表面带有同性电荷,因斥力作用而使其分离开来,从而释放出絮凝结构中包裹的水分,使更多的水参与水化反应,提高流动性。水泥颗粒对外加剂吸附性的大小及外加剂作用的损耗大小,反映了外加剂与水泥的适应性。外加剂与水泥不相适应的问题,是让所有的商品混凝土厂家感到棘手和被动的问题。一旦混凝土出现质量问题,最终总是归咎于外加剂。影响外加剂与水泥适应性的原因,有外加剂本身的质量、化学成分的因素,但其主因却经常与水泥及掺合料等因素有关。无论是普通减水剂、萘系高效减水剂,还是第3代聚羧酸系高效减水剂,均会出现与水泥的适应性问题。

1. 1　外加剂自身的因素

    外加剂(减水剂)的品种不同、分子结构的不同、聚合度的不同、复配组分的不同等,均会影响其与水泥的适应性。不同厂家生产工艺、技术水平、质量管理水平不同,也必然会造成产品的差异。

1. 2　水泥的矿物组成对外加剂的影响

    水泥的矿物组成对外加剂的影响很大。水泥的矿物组成主要有硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)、铁铝酸四钙(C4AF)等,不同矿物组成主要是由生产水泥的原材料和生产工艺决定的,水泥的矿物组成对外加剂的影响程度依次为:C3A>C4AF>C3S>C2S。C3A水化反应快,早期强度提高快,需水量大。若C3A含量过高(C3A含量>8% ),C3A吸附外加剂的量大,外加剂的作用损失大。有些水泥生产厂家为了达到质量指标(主要是强度),往往提高C3A的含量,以节约成本。

1. 3　水泥熟料中调凝石膏品种的影响

    水泥生产中需要加入石膏来调节水泥的凝结时间。调凝石膏对外加剂的影响程度依次为:硬石膏(工业无水石膏)>半水石膏>二水石膏。在一些天然石膏资源匮乏的地区,水泥生产厂家为了节约成本,往往使用工业无水石膏。使用工业石膏作为水泥缓凝剂对不掺加外加剂的混凝土没有不良反应,但对掺加外加剂的混凝土有明显影响,用硬石膏的水泥需水量大,吸附外加剂的量大,外加剂的损失量也大。硬石膏对木质素磺酸钙类外加剂的影响更加显著,甚至会出现假凝现象。

1. 4　水泥细度和颗粒级配的影响

    水泥生产厂家为了提高产量、降低成本、增强市场竞争力,在水泥粉磨过程中往往加强研磨,通过提高水泥的细度来提高强度。但水泥过细则需水量大,同样会增加外加剂吸附量,外加剂的损失量也大;同时过细研磨时水泥的温度更高,会使更多的水合石膏分解成无水石膏,无水石膏含量的提高,使水泥与外加剂的适应性变差。若水泥的颗粒级配不好,水泥净浆的泌水率大,水泥与外加剂适应性较差。

1. 5　水泥的碱含量

    碱含量过高(碱含量>0. 8 % )或碱含量过低(碱含量<0. 5% )的水泥,也容易与外加剂产生不适应。水泥中的碱主要来源于所用原材料,特别是石灰和黏土。含碱量过高或过低的水泥,在加入某些品种的外加剂时,会引起水泥中石膏溶解度的变化,使水泥矿物成分C3A的水化速率加快,使需水量增大,工作度损失也变快。这时加入可溶性的Na2SO4能够提高其与外加剂的适应性。掺入粉煤灰、矿粉能够与水泥的水化产物Ca(OH)2发生二次反应,降低混凝土的碱度,使外加剂与水泥的适应性有所改善。www.tmgc8.com

1. 6　粉煤灰与外加剂的适应性

    若粉煤灰过细,也需要多一些的外加剂来分散粉煤灰颗粒。粉煤灰的烧失量越大(即含碳量越大),则需水量越大,对外加剂的影响也越大;碳粒粗大、多孔容易吸水,吸附外加剂的能力强,将使外加剂的掺量增加,特别是对引气剂的影响大。

1. 7　气温、风力对外加剂的影响

    气温越高、风力越大,混凝土的坍落度损失越大。气温高,水泥水化反应快,外加剂的消耗加快;风力越大,混凝土的水分蒸发越快,加快了水泥颗粒之间的凝聚,混凝土的坍落度损失越大。夏季气温过高时,可以采取对骨料浇水降温的办法,以减小坍落度损失。

1. 8　骨料的影响

    若骨料的含泥量大,大量的黏土细粒会吸收更多的水分,消耗更多的外加剂,使新拌混凝土和易性变差,容易产生离析,坍落度损失大,还影响混凝土的强度。若混凝土配合比不当,砂率不合理,也会增加坍落度损失。砂率偏小,混凝土容易离析、抓底,混凝土坍落度损失大;砂率偏大,过多的砂需要更多的水分润湿,使混凝土坍落度变小,也影响混凝土的强度。若骨料的级配不良,特别是缺少中间粒级的骨料,也容易造成混凝土离析、抓底,混凝土坍落度损失大,影响混凝土的质量。

2　解决外加剂与水泥不相适应问题的对策

    解决外加剂与水泥不相适应的问题,要注重材料的选择和进场材料的检测。外加剂与水泥的适应性是一个很复杂的问题,在出现外加剂与水泥不相适应的问题时,混凝土厂家应及时根据情况分析查找原因,以试验为基础调整混凝土配合比,提高出厂坍落度,减少坍落度损失。通常要调整粉煤灰用量,提高外加剂用量,以提高外加剂在混凝土中的液相残留;保持水灰比不变,提高水泥用量,这无疑提高了单方造价。或可采用二次添加法,即将出厂混凝土坍落度控制在80~100 mm,到工地使用前用外加剂溶液强搅拌约2 min,将混凝土坍落度调整到140 mm,这样更加经济有效。混凝土厂家水泥常因为水泥的库存量较大,需要外加剂去适应水泥,即需要外加剂厂家调整配方,根据混凝土厂家所使用的水泥,来调整外加剂中的减水剂、缓凝剂的品种及掺量,或增加保塑性好、气泡稳定的引气剂等。混凝土配合比的确定,还需要考虑混凝土的凝结时间、外加剂中有缓凝成分、较高的气温突然骤降、混凝土中外加剂用得过多未及时调整配方等因素,避免造成混凝土长时间不凝结、严重影响混凝土强度等情况。夏季施工应避开高温、风大的时段,并对原材料进行降温处理。混凝土施工配合比中砂率的确定,还应根据砂的粗细程度、粗骨料的孔隙率进行调整。

3　水泥、外加剂、粉煤灰的选择

    混凝土外加剂与水泥的适应性问题,是一个错综复杂的问题,但同时也是一个必须了解和基本掌握的问题。预防和处理混凝土出现外加剂与水泥的适应性问题,首先要从混凝土的原材料入手。若原材料选择不当,会给施工带来问题,增加相关费用,甚至造成工程事故。所以,混凝土生产厂家应当以试验为基础,科学审慎地选用材料。

3. 1　水泥的选择

    从影响外加剂与水泥适应性的因素中可以看出,需水量大的水泥更容易出现与外加剂不相适应的问题。所以,应选用需水量小、强度较高的水泥。对于配制高性能混凝土,选择流变性好、反应速度慢的水泥更加重要。其选择方法是:用不同厂家的外加剂检测该种水泥的净浆流动度或砂浆流动度,对多种外加剂均出现了最大的流动度及最小的流动度损失的水泥,其与外加剂的适应性好,应优先选用。

3. 2　外加剂的选择

    采用已知与外加剂适应性较好的水泥进行试验,选择能使该水泥砂浆流动度较大的外加剂,同时应试验掺加该外加剂的混凝土工作性能。外加剂应注意选择大的生产厂家,因其自动化程度高、技术水平高、产品质量稳定而且品种多,处理问题能力强。而小的外加剂厂家大多人工操作,产品不稳定,甚至有的厂家只是进半成品复配,所用原料质量都难以保证,所供外加剂的质量也就难有稳定的质量。

3. 3　粉煤灰的选择

    粉煤灰的含碳量高则需水量大;粉煤灰越细或球型玻璃体含量越高,能改善混凝土的性能,使需水量减小,所用粉煤灰要有减水效果。比表面积在450~550 m2/kg、0. 045 mm筛筛余在12% ~50%的粉煤灰,能与水泥颗粒形成良好的级配组合,可以更好地发挥微集料的填充效应,对混凝土的耐久性有利。以选用烧失量<5 %、需水量<100 %的Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰较好。虽然材料厂家所供的水泥、粉煤灰通常能达到合格的标准,但混凝土厂家应对水泥、粉煤灰提出具体的质量指标,并要求质量稳定。当水泥生产厂家改变原材料来源、改变工艺时,均会造成水泥品质的很大改变,所以,应要求水泥厂家在出现这些情况时事先通知。如果所生产出的水泥不能达到使用要求,应重新选择水泥供货厂家。www.tmgc8.com

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