水泥對外加劑的適應性

配制流態(tài)化混凝土所使用的外加劑主要有萘磺酸鹽甲醛縮合物、多環(huán)芳烴磺酸鹽甲醛縮合物、三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物、改性木質素磺酸鹽、多元醇系等，單一外加劑不能滿足流態(tài)混凝土的流化效果、強度、干縮、抗凍性、耐久性及運輸過程中的經(jīng)時損失要求，為達到綜合效果，視混凝土的特性要求，需加入一部分緩凝劑、膨脹劑、早強劑以及上述外加劑的復合。目前較難控制的是混凝土經(jīng)時損失，從外加劑的調制和加入方式上均應能得到解決，但攪拌站使用的是多家廠商的水泥，有不同的外加劑適應特點，不便于對各種水泥進行專配。為此，對水泥外加劑適應性的控制達到施工特性要求是水泥廠需采取一些技術措施，這也是本文章所要解決的問題。1 水泥外加劑的作用
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。