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水泥對外加劑的適應性
外加劑均是表面活性劑,水泥廠所關注的是外加劑的分散作用,盡可能降低立方混凝土用水量,保持混凝土的流動性和穩(wěn)定性,達到高強度的目的。 水泥與水接觸即發(fā)生水化反應,機械攪拌過程使水泥分散成碎片,但這樣的分散體系是不穩(wěn)定的,特別是過粉磨的小粒徑的粒子更容易絮凝,一部分游離水被包裹在絮凝水泥粒子團中間, 水泥的持水量與水泥的物理、化學性質、水泥的礦物組成及水泥的分散度有一定關系, 不同廠家的水泥持水量在很大范圍內變化,持水量決定水泥混凝土用水量,這就構成了各廠家水泥的使用特點。外加劑的分散作用能夠提高水泥凝聚體的分散度,改變結合水、吸附水和游離水的比例,提高游離水,以提高水泥漿的流動性和穩(wěn)定性,其作用機理有: 1)在固-液界面產生吸附,降低顆粒表面能,使水泥分散體的熱力學不穩(wěn)定性降低, 獲得相對穩(wěn)定。 2)增大水泥粒子表面的動電電位,從而增大粒子之間的靜電排斥,破壞了水泥粒子的絮凝結構。 3)吸附在粒子表面的外加劑形成熔劑化膜,阻止凝聚結構的形成。 4)由于在水泥粒子表面形成吸附層,產生對水泥初期水化的抑制作用,提高了游離水和水泥漿的流動性。 5)引入穩(wěn)定均勻的微小氣泡,減少水泥粒子之間的摩擦,以提高水泥漿的分散性和穩(wěn)定性。 水泥分散體系是固-液分散體系,同時伴隨著水泥水化過程和相變過程,隨著水化的進行,液體量減少,固相量增大,逐漸失去流動性,在運輸及泵運過程中保持一定的流動性,滿足施工要求。 水泥的持水量和水化速度是決定用水量及經(jīng)時損失的主要因素,同時構成了各廠家水泥的特點,有些適應性好,有的較差。水泥用水量可在水泥生產中適當加入一些表面活性劑,即助磨劑,加以解決。2 坍落度及經(jīng)時損失
坍落度6cm~8cm的基準混凝土,摻外加劑后可得到坍落度為20~22cm的流態(tài)混凝土,配置基準混凝土時,用水量越小越好,水灰比低,混凝土強度越高。 現(xiàn)原則上要求每立方混凝土用水量控制在185kg內,各水泥廠用水量相差較大,這與水泥熟料、混合材種類及水泥細度有很大關系,用水量低的水泥混凝土強度較好。新配混凝土隨時間的延長,坍落度逐漸減小,最終失去流動性, 其損失的速度取決于外加劑的品種。 拌和溫度及水泥的早期硬化特性!坍落度及經(jīng)時損失機理主要是水泥水化反應所引起的物理凝聚現(xiàn)象,在這里只談一談水泥的水化影響。水泥的水化速度影響有礦物組成及水泥細度,其礦物還取決于礦物晶形及組成,結晶完整水化速度較慢,對外加劑的適應性相對較好。礦物組成中鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、水泥中堿含量及硅酸三鈣影響較大, 硅酸三鈣水化速度最快,為控制水泥的初始凝結過程,水泥生產中石膏摻入量應與熟料中的硅酸三鈣及堿含量相匹配,漿體中的鋁酸鹽、硫酸鹽、鈣離子比例合適,所形成的鈣礬石沉淀在水泥顆粒的表面使硅酸三鈣水化速度減慢,這樣漿體在整個誘導期保持流動性。由于流態(tài)化混凝土中所摻外加劑含有硫酸鹽及堿, 降低了水泥中SO32-的含量,影響礬石形成量不足,大量外加劑難以控制混凝土使用特征,我們稱為欠硫化現(xiàn)象;另外水泥顆粒在20μm內含量特別是3μm以下顆粒水化速度較快,對初始用水量及經(jīng)時損失影響較大。3 解決水泥對外加劑適宜性的措施
基于上述對混凝土工作特性影響,本文提出思路性措施,可根據(jù)本情況在實驗基礎上解決,高硅率配料的熟料各礦物組成較合理,解決途徑主要從混合材種類及水泥顆粒組成著手;對低硅率配料的熟料融礦物相對較多,除了細度與混合材種類外,可考慮在水泥中加入表面活性劑、碳酸鈉、硫酸納及糖鈣加以解決。筆者通過外加劑適應性較差的水泥試驗,其數(shù)據(jù)見表1、表2。表1 實驗用混凝土配比注:實驗用混凝土配比采用0.01m3配制,水泥采用重慶騰輝特種水泥有限公司生產的P.O42.5水泥,粗集料采用5~25連續(xù)級配的石灰石碎石,細集料采用重慶地區(qū)特細河砂。表2 外加劑使用試驗 騰輝水泥采用濕法生產,用高細磨粉磨,硅酸三鈣及顆??刂戚^差,3μm以下顆粒占20%。從實驗看,有欠硫及水化快的特點,采取相應措施混凝土使用特性能得到控制。 1)控制熟料中的鋁酸三鈣的含量! 2)粉磨水泥最好采用圈流系統(tǒng),減少3μm以下顆粒含量。 3)水泥中加入助磨劑,可減少立方混凝土用水量。 4)在實驗的基礎上確認是否有欠硫現(xiàn)象,可加入少量的硫酸鈉及糖鈣,糖鈣要適量,稍過量有泌水現(xiàn)象。 總之,水泥外加劑適用性是一個系統(tǒng)問題,通過外加劑的調整及摻入方法均能得到解決,但各攪拌站使用各種品牌水泥,外加劑調整有一定難度,水泥廠根據(jù)自身產品特點采取上述措施對產品進行改進,適應顧客的這一特性要求。
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