摘要: 简单介绍了外加剂在水泥混凝土中的作用, 总结了外加剂与水泥产生不相适应问题的主要表现及危害, 具体的论述了引起混凝土中外加剂与水泥不相适应的主要影响因素。从工程施工质量和安全的角度出发, 阐述了由外加剂与混凝土不适应带来危害的解决对策。
关键词: 混凝土外加剂坍落度
1 引言
混凝土的性能不仅取决于组成材料的性能, 还受到材料之间的适应性及混凝土配合比等因素的影响。外加剂作为混凝土的第5 组分, 所占比重很小, 但对混凝土的性能却影响很大, 能够明显提高混凝土的坍落度、调节凝结时间, 改善混凝土施工性能或节约成本。水泥水化反应时形成絮凝结构将水包裹在里面, 为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, 外加剂的加入能够在水泥颗粒表面定向吸附, 使水泥颗粒表面带有同性电荷, 因斥力作用而分离开来,释放出水泥絮凝结构包裹的水分, 使更多的水参与水化反应并提高流动性。
但由于各种原因, 外加剂与水泥也极易产生不相适应问题。主要表现在: ( 1) 外加剂对水泥工作性能改善不明显; ( 2)混凝土坍落度损失过大或混凝土过于快凝; ( 3) 造成混凝土结构构件更易出现的裂缝。这些问题会严重影响水泥混凝土质量, 给工程质量带来隐患, 严重的甚至出现工程事故, 造成重大经济损失。本文着重分析混凝土外加剂与水泥产生不适应性问题的主要因素及相关对策, 对工程施工质量和工程安全管理均具有一定的参考价值。
2 产生不适应性问题主要因素
外加剂与水泥的不相适应性问题主要的主要因素有:
2.1 外加剂自身的因素
外加剂的自身的原因主要有以下几个方面: ( 1) 品种不同; ( 2) 结构官能团的不同; ( 3) 聚合度不同; ( 4) 复配组分不同。这些影响回通过不同的方式会影响与水泥的适应性。而不同厂家生产出来的外加剂也会有很多差异, 主要原因有: ( 1) 生产制作工艺; ( 2) 厂家制作过程的技术水平; ( 3)质量管理水平。因此, 不同的厂家生产出来的产品必然有差异[1]。
2.2 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, 水泥的矿物组成中对外加剂影响因素大小依次为C3A>C4AF>C3S>C2S。C3A 水化反应快, 早期强度提高快, 需水量大, C3A 含量过高(质量分数大于8%), C3A 吸附外加剂量大, 外加剂作用损失大[2]。水泥矿物组成名称和范围见表1, 矿物与水作用时表现出来的特征见表2。
2.3 水泥熟料中添加调凝石膏品种的影响
水泥生产最后工序需加入石膏调节凝结时间, 水泥厂家使用的调凝石膏对外加剂影响因素大小依次为硬石膏( 工业无水石膏) >半水石膏>二水石膏, 水泥厂家为节约成本往往使用工业无水石膏, 这样不影响水泥达到质量指标要求, 对普通不掺加外加剂的混凝土亦没有不良反应, 但对现代掺加外加剂的混凝土, 使用硬石膏的水泥需水量大, 吸附外加剂量大, 外加剂损失量大。硬石膏对木钙类影响更加显著, 甚至会出现急凝( 假凝) 现象[3]。
2.4 水泥细度和颗粒级配的影响
水泥厂家常常为了达到水泥新标准要求, 提高市场竞争力, 加强研磨, 提高水泥的细度从而提高强度。水泥过细, 需水量大, 同样会吸附外加剂量更大, 外加剂损失量大; 同时过细的水泥在研磨时温度更高, 也会使更多的水合石膏分解成无水石膏, 无水石膏含量提高, 与外加剂的适应性也会变差。水泥的颗粒级配不好, 水泥净浆泌水率大的水泥与外加剂适应性较差[3]。
2.5 水泥的碱含量
碱含量过高( 碱含量>0.8%) 的水泥或碱含量过低( 碱含量<0.5%) 的水泥, 也容易与外加剂产生不适应。水泥中碱主要来源于所用原材料, 特别是石灰和粘土。含碱量过高或过低的水泥, 在某些品种外加剂加入时, 会引起水泥中石膏溶解度变化, 使水泥矿物成分C3A 水化速率加快, 需水量增大,工作度损失也变快。这时加入可溶性Na2SO4, 能够提高其与外加剂的适应性。粉煤灰、矿粉的掺入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[4]。
2.6 粉煤灰与外加剂的适应性
粉煤灰过细, 也会要多一些的外加剂分散粉煤灰颗粒;粉煤灰烧失量越大( 即含碳量越大) , 需水量越大, 对外加剂影响越大, 碳粒粗大多孔, 容易吸水, 吸附外加剂的能力强,使外加剂的掺量增加, 特别是对引气剂影响大[4]。
2.7 骨料的影响
骨料的含泥量、泥块含量大, 大量的粘土细粒会吸收更多的水份, 消耗更多外加剂, 使新拌混凝土和易性变差, 容易离析, 坍落度损失大, 还影响混凝土强度; 混凝土配合比不当, 砂率不合理, 也会增加坍落度的损失。砂率偏小, 混凝土也容易离析、爬底, 混凝土坍落度损失大; 砂率偏大, 过多的砂需要更多的水份润湿, 使混凝土坍落度变小, 也影响混凝土强度; 骨料的级配不良, 特别的缺少中间粒级的骨料, 也容易造成混凝土离析、爬底,混凝土坍落度损失大, 影响混凝土质量。
3 相关对策
解决外加剂与水泥的不相适应问题, 重在预防, 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个较复杂的问题, 出现外加剂与水泥的不相适应问题, 混凝土厂家应及时采取对策。根据情况, 以实验为基础, 分析查找原因,调整混凝土配合比, 提高出厂坍落度, 减少坍落度损失。
通常可以调整粉煤灰用量, 提高外加剂用量,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, 但这无疑又提高了单方造价。生产时亦可采用二次添加法, 即将出厂坍落度控制在80～100, 到工地使用前用外加剂溶液强搅约2min 调整到140, 这样处理更加经济有效。混凝土厂家水泥常因库存量大, 需要外加剂去适应水泥, 即要外加剂厂家调整配方, 根据混凝土厂家使用的水泥调整外加剂中减水剂、缓凝剂的品种和掺量, 或增加保塑剂、气泡稳定的引气剂等。施工时对混凝土配合比的确定, 需要考虑到混凝土的凝结时间, 外加剂中应有缓凝成份。较高的气温突然骤降, 混凝土中外加剂用的过多, 没有及时调整配方, 造成混凝土长时间不凝结, 会严重影响混凝土强度。夏季施工应避开高温风大的中午时段, 对原材料进行降温处理。施工中砂率配合比的确定, 应根据砂细度的大小, 粗骨料的孔隙率进行相应调整[5]。
4 结论
本文通过对外加剂在水泥混凝土中的作用和外加剂与水泥产生不相适应问题的主要表现及危害进行了阐述, 分析了引起混凝土中外加剂与水泥不相适应的主要影响因素, 总结并提出了生产及施工环节相应的对策, 对于工程施工质量和工程安全管理均具有一定的参考意义。
参考文献
1 冯浩, 朱清江。混凝土外加剂工程应用手册[M]。北京.中国建筑工业出版社, 2005。
2 王华生, 赵彗如.混凝土技术禁忌手册[M]。北京: 机械工业出版社, 2002。
3 郭延辉, 覃维祖, 郭京育。混凝土外加剂及其应用技术[M]。北京.机械工业出版社, 2004.。
4 刘秉京, 混凝土技术[M]。北京.人民交通出版社, 2004。
5 徐照荣.中国水泥网, 2006。
