1、引言

        混凝土的性能不僅取決于組成材料的性能,還受到材料之間的適應性及混凝土配合比等因素的影響。外加劑作為混凝土的第五組分,所占比重很小,但對混凝土的性能卻影響很大,能夠明顯提高混凝土的坍落度、調節凝結時(shí)間,改善混凝土施工性能或節約成本。水泥水化反應時(shí)形成絮凝結構將水包裹在里面,為了使水化更完全以及提高混凝土施工性能需加入更多的水,外加劑的加入能夠在水泥顆粒表面定向吸附,使水泥顆粒表面帶有同性電荷,因斥力作用而分離開(kāi)來(lái),釋放出水泥絮凝結構包裹的水分,使更多的水參與水化反應并提高流動(dòng)性。

         但由于各種原因,外加劑與水泥也極易產(chǎn)生不相適應問(wèn)題。主要表現在:(1)外加劑對水泥工作性能改善不明顯;(2)混凝土坍落度損失過(guò)大或混凝土過(guò)于快凝;(3)造成混凝土結構構件更易出現的裂縫。這些問(wèn)題會(huì )嚴重影響水泥混凝土質(zhì)量,給工程質(zhì)量帶來(lái)隱患,嚴重的甚至出現工程事故,造成重大經(jīng)濟損失。本文著(zhù)重分析混凝土外加劑與水泥產(chǎn)生不適應性問(wèn)題的主要因素及相關(guān)對策,對工程施工質(zhì)量和工程安全管理均具有一定的參考價(jià)值。

2、產(chǎn)生不適應性問(wèn)題主要因素

外加劑與水泥的不相適應性問(wèn)題主要的主要因素有:

2.1外加劑自身的因素

        外加劑的自身的原因主要有以下幾個(gè)方面:(1)品種不同;(2)結構官能團的不同;(3)聚合度不同;(4)復配組分不同。這些影響回通過(guò)不同的方式會(huì )影響與水泥的適應性。而不同廠(chǎng)家生產(chǎn)出來(lái)的外加劑也會(huì )有很多差異,主要原因有:(1)生產(chǎn)制作工藝;(2)廠(chǎng)家制作過(guò)程的技術(shù)水平;(3)質(zhì)量管理水平。因此,不同的廠(chǎng)家生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品必然有差異。

2.2水泥的礦物組成對外加劑的影響

        水泥的礦物組成對外加劑的影響很大,水泥的礦物組成主要有鋁酸三鈣(C3A)、鐵鋁酸四鈣(C4AF)、硅酸三鈣(C3S)、硅酸二鈣(C2S)等,不同礦物組成主要是由生產(chǎn)水泥的原材料和生產(chǎn)工藝決定的,水泥的礦物組成中對外加劑影響因素大小依次為C3A>C4AF>C3S>C2S。C3A水化反應快,早期強度提高快,需水量大,C3A含量過(guò)高(質(zhì)量分數大于8%),C3A吸附外加劑量大,外加劑作用損失大。

2.3水泥熟料中添加調凝石膏品種的影響

         水泥生產(chǎn)最后工序需加入石膏調節凝結時(shí)間,水泥廠(chǎng)家使用的調凝石膏對外加劑影響因素大小依次為硬石膏(工業(yè)無(wú)水石膏)>半水石膏>二水石膏,水泥廠(chǎng)家為節約成本往往使用工業(yè)無(wú)水石膏,這樣不影響水泥達到質(zhì)量指標要求,對普通不摻加外加劑的混凝土亦沒(méi)有不良反應,但對現代摻加外加劑的混凝土,使用硬石膏的水泥需水量大,吸附外加劑量大,外加劑損失量大。硬石膏對木鈣類(lèi)影響更加顯著(zhù),甚至會(huì )出現急凝(假凝)現象。

2.4水泥細度和顆粒級配的影響

        水泥廠(chǎng)家常常為了達到水泥新標準要求,提高市場(chǎng)競爭力,加強研磨,提高水泥的細度從而提高強度。水泥過(guò)細,需水量大,同樣會(huì )吸附外加劑量更大,外加劑損失量大;同時(shí)過(guò)細的水泥在研磨時(shí)溫度更高,也會(huì )使更多的水合石膏分解成無(wú)水石膏,無(wú)水石膏含量提高,與外加劑的適應性也會(huì )變差。水泥的顆粒級配不好,水泥凈漿泌水率大的水泥與外加劑適應性較差。

2.5水泥的堿含量

        堿含量過(guò)高(堿含量>0.8%)的水泥或堿含量過(guò)低(堿含量<0.5%)的水泥,也容易與外加劑產(chǎn)生不適應。水泥中堿主要來(lái)源于所用原材料,特別是石灰和粘土。含堿量過(guò)高或過(guò)低的水泥,在某些品種外加劑加入時(shí),會(huì )引起水泥中石膏溶解度變化,使水泥礦物成分C3A水化速率加快,需水量增大,工作度損失也變快。這時(shí)加入可溶性Na2SO4,能夠提高其與外加劑的適應性。粉煤灰、礦粉的摻入能夠與水泥的水化產(chǎn)物Ca(OH)2發(fā)生二次反應,降低混凝土的堿度,使外加劑與水泥的適應性有所改善。

2.6粉煤灰與外加劑的適應性

        粉煤灰過(guò)細,也會(huì )要多一些的外加劑分散粉煤灰顆粒;粉煤灰燒失量越大(即含碳量越大),需水量越大,對外加劑影響越大,碳粒粗大多孔,容易吸水,吸附外加劑的能力強,使外加劑的摻量增加,特別是對引氣劑影響大。

2.7骨料的影響

        骨料的含泥量、泥塊含量大,大量的粘土細粒會(huì )吸收更多的水份,消耗更多外加劑,使新拌混凝土和易性變差,容易離析,坍落度損失大,還影響混凝土強度;混凝土配合比不當,砂率不合理,也會(huì )增加坍落度的損失。砂率偏小,混凝土也容易離析、爬底,混凝土坍落度損失大;砂率偏大,過(guò)多的砂需要更多的水份潤濕,使混凝土坍落度變小,也影響混凝土強度;骨料的級配不良,特別的缺少中間粒級的骨料,也容易造成混凝土離析、爬底,混凝土坍落度損失大,影響混凝土質(zhì)量。

3、相關(guān)對策

       解決外加劑與水泥的不相適應問(wèn)題,重在預防,注重材料的選擇和進(jìn)場(chǎng)材料的檢測。外加劑與水泥的適應性是個(gè)較復雜的問(wèn)題,出現外加劑與水泥的不相適應問(wèn)題,混凝土廠(chǎng)家應及時(shí)采取對策。根據情況,以實(shí)驗為基礎,分析查找原因,調整混凝土配合比,提高出廠(chǎng)坍落度,減少坍落度損失。

        通?？梢哉{整粉煤灰用量,提高外加劑用量,提高外加劑在混凝土中的液相殘留,保持水灰比不變,提高水泥用量,但這無(wú)疑又提高了單方造價(jià)。生產(chǎn)時(shí)亦可采用二次添加法,即將出廠(chǎng)坍落度控制在80～100,到工地使用前用外加劑溶液強攪約2min調整到140,這樣處理更加經(jīng)濟有效?；炷翉S(chǎng)家水泥常因庫存量大,需要外加劑去適應水泥,即要外加劑廠(chǎng)家調整配方,根據混凝土廠(chǎng)家使用的水泥調整外加劑中減水劑、緩凝劑的品種和摻量,或增加保塑劑、氣泡穩定的引氣劑等。施工時(shí)對混凝土配合比的確定,需要考慮到混凝土的凝結時(shí)間,外加劑中應有緩凝成份。較高的氣溫突然驟降,混凝土中外加劑用的過(guò)多,沒(méi)有及時(shí)調整配方,造成混凝土長(cháng)時(shí)間不凝結,會(huì )嚴重影響混凝土強度。夏季施工應避開(kāi)高溫風(fēng)大的中午時(shí)段,對原材料進(jìn)行降溫處理。施工中砂率配合比的確定,應根據砂細度的大小,粗骨料的孔隙率進(jìn)行相應調整。