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预拌商品混凝土掺用外加剂要特别重视其适应性

放大字体  缩小字体 发布日期:2006-08-31  来源:《建材标准化与质量管理》  作者:刘旭升 王宗昌
核心提示:预拌商品混凝土掺用外加剂要特别重视其适应性
  外加剂应用规程的实施己经多年,对于预拌商品砼外加剂的适应性问题在专业期刊上有一些论述。其适应性通常是指在砼拌制过程中水泥与外加剂产生的不良反应,造成生产的砼工作性和其他性能出现问题的现象。这个不良现象从外加剂开始在砼生产应用时就出现了,近年来国内外专业技术人员对其进行了许多研究,但由于原因复杂未得到统一认识,仍无一个满意的结果。
 
  外加剂适应性问题在预拌商品砼生产中经常困扰现场施工技术人员,因为商品砼中使用外加剂的量相对较大,对砼的工作性能要求高,尤其是为满足某些性能需求如高温、泵送距离长需要同时复合使用外加剂和掺合料,这就使得预拌砼生产中外加剂的适应性问题更加突出。商品砼外加剂适应性不良主要表现形式为:初始砼的和易性、流动性差,不能满足泵送需要;砼塌落度经时损失大,运输到施工现场后不能用泵输送;气温较高时砼产生假凝或过度缓凝等。产生的这些问题造成不能顺利泵送施工,砼在罐车中不能正常排放,堵管堵泵,砼在罐车中凝块报废,若浇筑后出现假凝、延时凝结造成砼出现质量问题,严重的对已浇筑的砼拆除重新施工,造成的损失和工期拖延是很严重的。现就预拌砼生产中外加剂适应性问题产生的原因作一般性探讨,其处理方法在应用时参考。
 
1 水泥同外加剂的适应性
 
  预拌商品砼出现外加剂适应性问题时,首先要考虑水泥同外加剂的适应性问题,通常情况下不同品种水泥对同一种外加剂的适应性是存在差异的,这就决定了用同一种泵送剂有时无法使不同品种水泥配制的砼顺利泵送,预拌商品砼生产中水泥与外加剂的适应性也就是水泥与泵送剂的高效减水剂成分的相容性。水泥中的各种熟料成分对高效减水剂有不同的吸附能力,C3S或C3A具有较强的吸附能力,所以砼要得到相同的和易性,C3S或C3A含量高的水泥需要掺入更多的高效减水剂。
 
  这就是为什么在预拌商品砼生产中使用早强水泥容易出现外加剂不适应问题的主要原因,因为一般早强水泥的C3A含量最高。目前使用的泵送剂多采用萘系高效减水剂作为减水组分,萘系高效减水剂存在塌落度损失过大的缺陷,这是因为水泥颗粒被减水剂分散之后,在很大程度上加快了C3A的水化,在水泥颗粒表面形成一层水化物,将高效减水剂分子包围住使静电斥力减弱,已被分散的水泥颗粒又重新聚集的原故。所以要求预拌商品砼时先拌合1min~2min后再加入泵送剂拌合,使C3A先反应损失一部分,然后减水剂开始进行分散作用,这样搅拌会使减水效果好一些,塌落度损失也会减少。萘系减水剂与水泥的相容性的另一个问题是在用于含碱量较高的水泥时会使减水效果下降。
 
  预拌商品砼发生水泥与外加剂适应性不良反应时,有效的处理方法是更换水泥品种或重新选择泵送剂,但在工程实际施工过程中因多种原因很难做到更换水泥或泵送剂。这时可采用在原来泵送剂的基础上掺加适量高效减水剂的措施,这样能使砼初始塌落度有所提高以达到泵送需要。塌落度的提高是经时损失相对较小,假如塌落度损失仍然较快,要经试验复合采用几种缓凝、保塑组分达到保持塌落度损失过快的目的,对水泥品种储备量小更换过快或使用早强水泥的预拌商品砼站更要注意水泥与外加剂的适用性问题,每次需要变换水泥品种时都要提前作试验,以免随意性使用发生质量事故。
 
2 外加剂与掺合料的适应性
 
  预拌商品砼在生产中要掺加一些掺合料,如矿渣、粉煤灰、沸石粉、硅灰等矿物掺合料,这些掺合料也会产生外加剂的适应性问题。主要原因是掺合料的化学成分比较复杂,活性成份也不同,与掺人的外加剂的化学成分会出现复杂反应,从而出现与外加剂的适应性不良,表现在塌落度经时损失大。例如粉煤灰含碳量高时,会由于碳吸附较多减水剂使塌落度下降;粉煤灰、沸石粉需水量过大时也会促使塌落度下降;掺硅灰的砼变粘流动性差,而砼渣相对外加剂的适应性略好。掺合料与外加剂的适应性问题有时也出现在水泥中所掺加的掺合料上,如水泥中掺人石膏调节凝结,但石膏与外加剂之间有时也会产生不良反应,掺加硬石膏的水泥与外加剂作用后会发生速凝。
 
  发生掺合料与外加剂适应性不良时,通常要进行试验重新选择更适合的掺合料。但还可以在泵送剂掺人的情况下再掺一定量的高效减水剂,也可解决这个问题。但如果是水泥中掺合料与外加剂出现不相容,则要考虑更换外加剂的品种或调整泵送剂的掺量。
 
3 复合多种外加剂的适应性
 
  预拌商品砼要根据砼的需要同时掺用几种外加剂,如为提高砼的早期强度掺用早强剂;为提高砼的抗渗透掺人膨胀剂;为防止冻害而掺人防冻剂等。这种情况下会产生外加剂的适应性问题,因为在多种外加剂复合使用时砼拌合料中有多种化学成分,这些化学成分之间以及同水泥水化反应时可能出现的相互反应变得十分复杂,难以人为的进行控制,出现适应性不相容的可能性会增大。其后果是砼出现假凝、速凝、甚至延时不凝的现象。处理的方法是要尽量采用同一厂家生产的产品,防止和减轻不同外加剂的相互排斥及某些成分的干扰叠加,从而产生相反的不良作用,会进一步造成砼工作性不能满足泵送的要求,产生更大的危害的是若掺用多种外加剂不当可能造成砼耐久性的下降,产生强度及其他潜在质量隐患问题。如果不能采用同一外加剂生产厂家的产品,必须提前进行与外加剂相容性的试配,同时请相关人员对外加剂在复合使用后,对砼强度及耐久性所造成的影响进行评估。
 
4 砼施工后出现的不相容性
 
  预拌商品进到施工现场的距离都较远,在塌落度还未出现明显损失时砼已在模板内浇筑完,但在浇筑一段时间后会产生外加剂相容性不良的问题。一般表现为砼的急速凝结或过度缓凝,急速凝结或过度缓凝都会造成较大的危害性。急速假凝会造成砼的开裂,出现硬槎(壳)难以同新砼接槎,过度缓凝会造成砼的强度大辐度降低。当出现这种情况时要请有经验的专业技术人员针对水泥品种、各种外加剂组成成分、掺人掺合料进行综合分析,如果认为会产生对砼强度及耐久性有较大影响时,则必须对所浇砼全部拆除,重新绑扎钢筋浇筑新拌砼;如果确定对砼强度及耐久性不会产生影响,则要通过快速养护的砼试件经试验室试压砼的实际强度等级,同设计要求比较,如强度可以满足正常使用则不与处理,否则必须拆除重新施工。
 
5 外加剂同泵送剂的适应性
 
  预拌商品砼主要采用的外加剂是泵送剂,泵送剂厂家生产的泵送剂要充分注意与其他外加剂的(适应性)相容性问题。比如泵送剂的主要成分高效减水剂多为萘系高效减水剂,在低浓型萘系高效减水剂中含有20%左右的Na2 SO4 ,而硫酸盐经常是造成外加剂不相容问题的重要因素。至于砼中硫酸盐或SO3对外加剂相容性的影响问题也有不同的观点,并未形成统一的看法。有的认为对塌落度不会产生影响,可能有利于增大塌落度,有的会使塌落度损失加快。因为砼中硫酸盐的来源比较复杂,例如水泥中的石膏、外加剂中的Na2 SO4 等,且硫酸盐的存在形式不同,所起的作用因水泥品种不同也有差别,不能用一固定的方式表述。经试验硫酸盐含量对水泥粘度的影响,掺硫酸盐时c,A与C AF吸附的高效减水剂减少,增加了硅酸盐的吸附数量,提高硅酸盐的分散性降低水泥的粘度,而增加了水泥浆的流动性;而硫酸盐过量会压缩双电层降低Zeta电位,使水泥浆的粘度增大。另外对Na2SO4 掺量在萘系高效减水剂水泥砂浆流动性的变化形式,当水溶性碱含量约为0.5%时,掺萘系高效减水剂的水泥砂浆流动性最大,增加或减少碱含量都将降低水泥的流动性。
 
  从这些试验中可以得出,掺人较多的硫酸盐时,在初期由于有较多的游离碱(Na2O)而形成的大量AFt晶体,对水泥颗粒包裹效果变差,且包裹层容易损坏,浆体中CaSO4 浓度很低,水泥矿粒水化凝结加快,这样就会造成塌落度损失过大或形成速凝。但现场会遇到Na 2SO4 量不大也会出现的同样问题,如有时用低浓型高效减水剂配制泵送砼产生坍落度损失较快的问题,在水灰比不变时只将泵送剂中的减水剂由低浓度换成高浓度,此问题即可解决。事实上这样处理并不是由于高浓度与低浓度减水剂有效成分差异引起的,而是高效减水剂中的Na2 SO4 的作用引起的,至于减水剂中Na 2SO4 有时也会引起外加剂的相容性问题,还要更进一步的在试验中解决。
 
  常用泵送剂中的保塑缓凝成分是用两种以上化学品复合配制的,其成分的合理比例非常重要,有时两种缓凝成分复合后会加强缓凝作用,但另外两种缓凝剂成分复合后就可能出现促凝,即使是两种原来复合后加强缓凝作用的缓凝成分由于量的不同也可能会产生相反作用。还存在不同的缓凝成分对不同的水泥产生作用也不同,因此,泵送剂的生产也需要特别重视外加剂的相容性问题;一个是注意原材料的匹配,另一个是尽可能地多做与不同水泥品种的相容性试验,以确保外加剂在建筑市场的使用能保证同砼的相容性更好。预拌商品砼生产中无论如何避免不了遇到使用外加剂的问题,当发生问题时要从水泥品种、掺合料成分、外加剂组分以及配合比几个方面人手,采取切实有效的措施,使预拌商品砼的生产能达到满足建筑结构耐久性强度的需要。
 
 
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