混凝土外加劑與水泥的適應性

混凝土外加劑與水泥的適應性混凝土外加劑與水泥的適應性問題，涉及水泥化學、高分子材料學、表面物理化學和電化學等多方面的知識，是一個極復雜的問題，但也是一個必須了解與基本掌握的問題?；炷镣饧觿S也緊緊跟上，對各類外加劑進行了性能調(diào)整以達到與新水泥指標兼容性。從外加劑廠來說，盡管作出了很大的努力，但從工程實踐的情況來看，問題仍然很多，如同品種同摻量的外加劑，對不同品種的水泥，效果差異極大，甚至同一種水泥，但不同時期效果也有差別，使用同一批外加劑的水泥凈漿流動度時大時小，其混凝土的坍落損失有時忽大忽小，甚至有時泌水、有時又不泌水、凝結(jié)時間的差異也很大，時而還會出現(xiàn)促凝現(xiàn)象等等，這些就是外加劑與水泥的適應性問題。1.外加劑與水泥不相適應主要表現(xiàn)在減水效果低下或增加流動性的效果不好、凝結(jié)速度太快或緩凝、坍落度損失快，甚至降低混凝土強度等，這種種不適應的問題與外加劑的品種、作用機理、原材料的選用與制造工藝、膠凝材料的成份、細度、水泥磨細階段工藝的差異有關(guān)，其他如環(huán)境溫度、加料方式和外加劑用量也會產(chǎn)生影響。2.外加劑品種與性能的影響外加劑特別是化學合成的高效減水劑性能對水泥凈漿流動的影響。如萘系高效減水劑的性能涉及磺化程度與磺化產(chǎn)物，縮合工藝與程度，分子量大小，平衡離子，分子結(jié)構(gòu)等各種因素。水泥等無機礦物顆粒由于范德華力、不同電荷的靜電互相作用、水化顆粒的表面化學作用，導致粒子形成聚集結(jié)構(gòu)，束縛一部分水，不能用于滑潤水泥粒子，也不能立即用于水化。加入高效減水劑等外加劑后，由于吸附作用和電荷斥力，使水泥粒子分散，絮凝結(jié)構(gòu)解體，釋放束縛水并阻止粒子的表面相互作用，使水泥漿體的流動性增大，其增加的大小與其技術(shù)性能及摻量有關(guān)。聚羧酸鹽(pc)及氨基磺酸鹽(as)、羰基磺酸鹽類(saf)、萘系(ns)的流動度大,木質(zhì)素磺硫酸鹽類(ls)流動度小,效果差。ns是使水泥料粒子形成雙電層的靜電斥力而分散，sa是使水泥顆粒表面的外加劑層互相作用的空間斥力而分散，saf與pc是靜電斥力和空間斥力兩種力的作用而分散，因而效果更好。3.水泥礦物組份與化學成份的影響水泥膠結(jié)料的礦物質(zhì)成份和化學成份對外加劑吸附量的多少，對流動性及強度增長有很大影響。外加劑吸附量越少的水泥漿體的流動度值越大。C3A、C4AF混水后，ζ電位呈正值，較多地吸附外加劑。C3S、C2S混水后ζ電位呈負值，吸附量較少。在水泥礦物中C3A需水量大，水化快，放熱大，吸附外加劑量最大，依次為C4AF、C3S、C2S。水泥新標準實行后，水泥廠為提高強度而增加C3A與C4AF，其含量越高，適應效果越差。且C3A含量對相容性的影響遠比C4AF大，這是由于高效減水劑優(yōu)先吸附于C3A或其初期水化物的表面，C3A的水化速度比C4AF快。水泥中C3A、C4AF含量低對外加劑適應好，混凝土體積穩(wěn)定性好，開裂趨勢減少。4.水泥細度與顆粒形貌的影響為了達到水泥新標準所規(guī)定的強度要求，提升水泥的細度是一個非常有效的策略。然而，當水泥被磨得過于細膩時，其表面積會顯著增加，這導致了對水的需求量也隨之增大。這種情況下，液相中剩余的外加劑濃度會進一步降低，從而使得液體的粘度增加，塑化效果變得不理想。這樣的結(jié)果是混凝土的坍落度損失速度會變得更快，從而影響到混凝土的施工性能。此外，水泥顆粒過于細小還會導致水化反應的速度加快，水化熱的產(chǎn)生也隨之增多，這容易在混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生裂縫，從而影響到混凝土的最終質(zhì)量。5.摻合料的影響根據(jù)我國現(xiàn)行的國家標準規(guī)定，在生產(chǎn)水泥的過程中，可以按照一定的比例摻入一定量的摻合料。這些常用的摻合料包括水淬高爐礦渣、粉煤灰、沸石粉、火山灰、煤堿石以及窯皮等。摻合料的種類和性能各異，它們的加入會對水泥的性能產(chǎn)生不同的影響。特別是對于外加劑的適應性而言，摻合料的種類會起到關(guān)鍵作用。在這些摻合料中，火山灰、煤堿石和窯皮的性能相對較差，它們對水泥性能的影響也較為不利。6.調(diào)凝劑的影響調(diào)凝劑(石膏)的形態(tài)、細度、用量、研磨溫度等均有影響。水泥常用調(diào)凝劑為石膏(硫酸鈣)，石膏又分為二水石膏、半水石膏、硬石膏。根據(jù)有關(guān)標準，三種石膏都可作水泥調(diào)凝劑使用，而其中硬石膏溶解性能較差，一些外加劑如糖鈣、木鈣等與硬石膏同用，不但不能促進石膏溶解，反而會降低硬石膏的溶解度，使水泥因缺少調(diào)凝成份而產(chǎn)生速凝等異常凝結(jié)。就是半水石膏，也由于半水石膏轉(zhuǎn)換為石膏的結(jié)晶，水泥與水拌合后，反應就十分迅速，而且消耗大量水，不同水泥與高效減水劑相容性上的差別，這也是其中一個重要原因。石膏研磨細度不夠，會影響石膏的溶解性，即使運用二水石膏也會產(chǎn)生速凝等現(xiàn)象。在C3A含量偏高的水泥中，調(diào)凝劑仍按常規(guī)用量(3%～5%)，無論選用何種石膏，凝結(jié)時間都會提前，這主要是水泥中C3A水化快，C3A含量增加，少量石膏不能滿足它生成膠狀鈣礬石，從而影響了石膏的調(diào)凝效果。盡管水泥和外加劑都合格，但影響水泥與外加劑的適應性，使混凝土工作性變差，坍落度損失加大。水泥廠為了縮短熟料冷卻時間，經(jīng)常將溫度較高的熟料與石膏同磨，二水石膏在150℃高溫下會脫水成為半水石膏，溫度再高至160℃以上，半水石膏還會成為溶解性較差的硬石膏，影響水泥的適應效果，使混凝土流動性變差，甚至出現(xiàn)假凝。7.堿含量的影響水泥中所含的堿性物質(zhì)主要源自其生產(chǎn)過程中所使用的原材料，尤其是石灰石和粘土這兩種基本成分。當水泥中的堿含量較低時，它通常會表現(xiàn)出更好的相容性，這意味著它與其他建筑材料混合時能夠更好地協(xié)同工作。然而，如果水泥中的堿含量較高，這將導致一系列不利的化學反應。具體來說，高含堿量會加速水泥的早期水化反應速率，這不僅會增加水泥混合物的需水量，還會導致工作度的快速喪失，即水泥漿體的流動性會迅速下降。此外，塑性效果也會因此變差，使得水泥在施工過程中更難以操作和塑形，進而影響最終的工程質(zhì)量。8.新鮮水泥存放時間與溫度的影響新鮮水泥在生產(chǎn)后12天內(nèi)對外加劑吸附量較大，大部分15天后趨于正常。由于新鮮水泥干燥度高，而且溫度相當高(達80℃-90℃)，早期水化快、水化時發(fā)熱量大，所以需水量大