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影響減水劑作用效果的因素
時間:2016-09-19  瀏覽量:1275次

  1 水泥特性對減水劑塑化效果的影響

  水泥品種不同,則減水劑的塑化效果也不同。水泥熟料的礦物成分、化學組成及石膏(作為調凝劑)形態等都會影響減水劑的塑化效果。另外,水泥的細度、水泥中混合材的種類和摻量、水泥的新鮮程度、水泥的含水率和溫度等也會對減水劑的塑化效果產生影響。

  1.1水泥的礦物成分

  礦物組成中以C3A、C2S兩組份的影響最大。C3A含量高的水泥減水增強效果差,這是由于C3A對減水劑的吸附量遠高于其他礦物成分之故(比C3S大幾倍),而礦渣混合材對減水劑的吸附量最小。減水劑摻入到水泥漿體系后,由于C3A水化速度最快,吸附量又大,因此首先吸附了大量減水劑。C3A含量高的水泥與C3A含量低的相比,在相同減水劑、相同摻量條件下,吸附減水劑的量就多,必然影響到水泥漿體系中其他礦物(C3S、C2S、C4AF等)所需分散劑的數量,因而,顯示出混凝土的流動性差。為此,對于C3A含量高的水泥若適當增加減水劑的摻量,就有可能使流動性得到較大的改善。

  1.2石膏的形態和摻量

  在粉磨水泥熟料時,一般都摻加一定量的石膏共同磨細,在此,石膏是用作水泥的調凝劑。由于在粉磨過程中,磨機內的溫度會升高,從而使一部分二水石膏脫去部分結晶水轉變為半水石膏,或脫去全部結晶水轉變為無水石膏(硬石膏)。另外,有些水泥廠為節省生產成本,往往采用硬石膏或工業副產品石膏(也是無水石膏)替代二水石膏作水泥調凝劑。盡管如此,所生產的水泥若按有關水泥標準進行產品檢驗時,一般區別還不大,但是,當摻加減水劑后,有時卻可能產生大相徑庭的塑化效果,其中最突出的是以無水石膏作為調凝劑的水泥碰到木鈣、糖鈣減水劑時,將會出現嚴重的不相適應狀況——不僅得不到預期的減水效果,而且往往會引起流動性損失過快或發生異常凝結。

  為什么調凝劑二水石膏部分轉化為無水石膏或以無水石膏作為調凝劑時,水泥碰到木鈣、糖鈣減水劑就會產生前述異常現象呢? 這是因為,石膏結晶形態不同,其對木鈣或糖鈣減水劑的吸附能力也不相同,順序為:CaSO4 > CaSO4·12H2O > CaSO4·2H2O。當在以無水石膏為調凝劑的水泥中摻加木鈣或糖鈣減水劑,再與水一起拌和時,無水石膏表面立即吸附大量的木鈣或糖鈣分子,形成減水劑吸附膜層,該膜層將無水石膏嚴密地包圍起來,使之無法溶出為水泥漿體系所需的SO42-離子,也就無法快速地在C3A表面上形成大量的Aft,因而造成C3A大量水化,出現相當數量的相互連接的水化鋁酸鈣結晶體。這一結果輕者導致混凝土坍落度損失過快,重者導致混凝土異常快凝。

  隨著水泥中石膏含量的增加,減水劑的飽和點不斷降低,飽和點時凈漿流動度不斷下降。其機理是石膏與C3A作用生成鈣礬石覆蓋于C3A顆粒表面,阻止C3A進一步水化,故硫酸鹽能夠改善減水劑與水泥的相容性。但硫酸鹽含量高對混凝土會產生不利影響,不能為了改善相容性大量添加硫酸鹽。

  1.3水泥的堿含量

  水泥的堿含量主要指水泥中Na2O和K2O的含量。堿含量對水泥與減水劑的適應性會產生很大的影響。隨著水泥堿含量的增大,減水劑的塑化效果變差。水泥堿含量的提高還將導致混凝土凝結時間的縮短和坍落度損失的增大。

  1.4水泥中的混合材

  目前我國80 %以上的水泥都摻加一定量的混合材,如火山灰、粉煤灰、礦渣粉和煤矸石等。由于混合材的品種、性質和摻量等不同,因此,減水劑的作用效果也不相同。試驗表明,減水劑對摻加粉煤灰和礦渣的水泥的塑化效果優于純硅酸鹽水泥;減水劑對摻加火山灰或煤矸石的水泥的塑化效果較差。因此,對于后兩種水泥,若要達到較好的減水效果,需增大減水劑的摻量。

  1.5水泥的細度

  水泥顆粒對減水劑分子具有比較強的吸附性,在摻加減水劑的水泥漿體中,水泥顆粒越細,意味著其比表面積越大,即對減水劑分子的吸附量也越大。所以,減水劑在相同摻量情況下,對于細度較大的水泥,其塑化效果要差一些。現在一些水泥生產廠家為追求水泥的早期強度,往往一味提高水泥的粉磨細度,對于這類水泥,為了達到較好的塑化效果,必然要增加減水劑的摻量。

  1.6水泥的新鮮程度和溫度

  水泥越新鮮,減水劑對其的塑化作用相應要越差一些,這是因為新鮮水泥的正電性較強,對減水劑的吸附能力較大的緣故。

  水泥的溫度越高,減水劑對其的塑化作用也越差,混凝土坍落度損失也越快。 因此,當某些商品混凝土生產廠用剛出磨的還未來得及散失熱量的水泥來配制混凝土時,往往是減水率低,坍落度損失過快,有的甚至在攪拌機內就出現異常凝結等現象,應引起重視并加以避免。

  2 減水劑自身特性對塑化作用的影響

  就萘系高效減水劑自身的特性來講,影響其對水泥塑化作用的因素有磺化度、相對分子質量分布以及聚合度、聚合性質(直鏈、支鏈)等,另外,減水劑的狀態(粉狀或液態)也影響其塑化效果,具體情況如下:

  (1) 萘系減水劑在合成時的磺化越完全,則轉變為帶有磺酸基磺化物的萘環越多,該減水劑的塑化效果也越好;水解反應也同樣重要,因為通過水解反應可以除去萘環上的α位磺酸基,有利于縮聚反應。

  (2) 萘系減水劑的聚合度對其塑化效果的影響非常顯著,一般存在1個最佳聚合度值。

  (3) 萘系減水劑生產過程中起中和作用的反離子的性質也影響減水劑的塑化效果。

  (4) 萘系減水劑的狀態也影響其對水泥的塑化作用。試驗表明,粉狀減水劑的塑化效果比液態減水劑的小5 %左右。產生這種現象的原因是粉狀減水劑的分子呈纏繞狀結構,當減水劑溶解在水中1 d以上時,其分子呈直鎖狀結構,而呈直鎖狀結構的減水劑吸附在水泥顆粒表面后,起到的塑化效果就強一些。

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