混凝土外加劑組分對水泥凝結(jié)時間的影響

混凝土外加劑組分對水泥凝結(jié)時間的影響

0早強防凍組分對凝結(jié)時間的影響在高溫氣候的季節(jié)，為了避免新造混凝土的快速坍塌，需要在增強劑中添加緩沖液，這將不可避免地導致硬化時間延長。在寒冷季節(jié)，為了提高混凝土的抗凍性和早熟強度，在混凝土外加劑中添加了一些抗凍性成分，這也會影響硬化時間。由于不同類型和混合，混凝土外加劑中的最高顆粒含量會對硬化時間產(chǎn)生不同程度的影響。隨著商品混凝土的發(fā)展和外加劑應用范圍的擴大,非常有必要探討外加劑組分對水泥凝結(jié)時間的影響規(guī)律與影響幅度。目前混凝土外加劑中通常采用的減水組分有萘磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、聚羧酸鹽等,緩凝組分通常采用葡萄酸鈉、檸檬酸鈉、蔗糖等,早強防凍組分通常采用亞硝酸鈉、硫代硫酸鈉、硫酸鈉、三乙醇胺等。本文研究了外加劑中不同組分對水泥凝結(jié)時間的影響規(guī)律與影響幅度,并分析了其影響機理。1試驗材料和方案1.1減水組分對水泥凝結(jié)時間的影響實驗采用PO42.5水泥進行實驗,初凝時間為177min,終凝時間為247min。采用粉狀萘磺酸鹽減水劑,Na2SO4·5H2O含量為4.6%;液態(tài)聚羧酸減水劑,含固量為20.1%,實驗中折合為固態(tài)計算摻量;粉狀木質(zhì)素磺酸鈣,木質(zhì)素含量為58.2%,還原物含量為9.4%。采用分析純葡萄糖酸鈉、檸檬酸鈉、蔗糖緩凝組分。采用分析純?nèi)掖及?、十水硫酸鈉、亞硝酸鈉、硫代硫酸鈉早強防凍組分。2.2實驗方案考慮到減水組分對凈漿稠度有很大影響,在進行減水組分對水泥凝結(jié)時間的影響實驗時,適當降低用水量,并保持水灰比相同。根據(jù)各種組分在實際工程中的常用摻量設計水泥凝結(jié)時間的實驗配比,具體配比如表1所示。水泥的凝結(jié)時間根據(jù)GB/T1346-2001《水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性簡驗方法》進行檢測。2結(jié)果與分析2.1減水劑的復配萘磺酸鹽、聚羧酸、木鈣三種減水組分在不同摻量條件下對水泥凝結(jié)時間的影響如圖1所示。由圖1可知,隨著減水組分摻量的增加,水泥的凝結(jié)時間也隨之增加;在常用摻量范圍內(nèi),不同品種的減水組分對水泥凝結(jié)時間的影響幅度差別較大。在萘磺酸鹽摻量為0.9%時,水泥的終凝時間增加81.4%;聚羧酸鹽摻量為0.18%時,終凝時間增加44.9%;木質(zhì)素磺酸鈣摻量為0.3%時,終凝時間增加55.1%。摻入減水組分后,減水劑分子吸附在水泥顆粒表面,形成有一定厚度的分子吸附層,使水泥顆粒表面帶上電性相同的電荷,促進水泥顆粒的分散性能,進而在顆粒表面形成一層溶劑化水膜。由于減水組分對水泥顆粒的這些作用,在一定時間內(nèi)水泥漿體分散體系保持穩(wěn)定,阻礙了水化產(chǎn)物的聚結(jié),進而延緩了水泥的凝結(jié)時間。減水組分摻量越大,穩(wěn)定體系持續(xù)的時間越長,凝結(jié)時間也就越長。木質(zhì)素磺酸鈣中含有部分還原糖類,還會對水泥起到一定的緩凝作用。不同種類的減水劑對水泥顆粒的作用強度不同,導致其對水泥緩凝幅度有所差別。2.2緩凝劑的用量分別采用蔗糖、葡萄糖酸鈉和檸檬酸鈉三種常用的緩凝組分進行試驗。在相同摻量下,三種緩凝成分對水泥初凝時間和終凝時間的影響如圖2所示。由圖2可知,隨著各種緩凝組分摻量的增加,水泥的初凝時間和終凝時間都隨之增加。摻加0.06%的蔗糖、葡萄糖酸鈉、檸檬酸鈉后,水泥的終凝時間分別增加273.3%,150.2%和135.2%。從緩凝效果來看,蔗糖的緩凝效果最高,葡鈉的緩凝效果略高于檸檬酸鈉。緩凝劑吸附于水泥顆粒表面,改變了水泥顆粒的表面性能,延緩水泥熟料礦物的水化,導致水泥的凝結(jié)時間延長。蔗糖是多羥基化合物,羥基吸附于水泥顆粒表面,使水化產(chǎn)物相互接觸受到屏蔽。葡萄糖酸鈉會吸附在C3S表面上生成吸附膜,在顆粒表面形成吸附層,阻礙C3S的繼續(xù)溶解和水解;檸檬酸鈉在C3S表面形成不溶性鈣鹽的膜層,阻礙水化反應的繼續(xù)進行。緩凝劑的這些作用均會導致水泥凝結(jié)時間的延長。但這些不穩(wěn)定的膜層只是在一定時間內(nèi)發(fā)揮作用,之后將會破壞,水化反應得以繼續(xù)進行。2.3早期冷凍組對水泥結(jié)構期的影響2.3.1凝結(jié)時間的確定三乙醇胺是一種常用的早強劑,其摻量一般為水泥重量的0.05%~0.1%。在不同摻量下對水泥凝結(jié)時間的影響如圖3所示。由圖3可知,隨著三乙醇胺摻量的增加,水泥的凝結(jié)時間延長;摻量越大,凝結(jié)時間延長幅度越大。在三乙醇胺摻量為0.12%時,終凝時間為不摻時的1.73倍。三乙醇胺摻入水泥中會吸附在水泥粒子表面,形成帶有電荷的親水薄膜,產(chǎn)生懸浮穩(wěn)定效應,阻礙水泥顆粒的凝聚,并延緩C3S和C2S的水化,導致水泥凝結(jié)時間的延長。單獨使用三乙醇胺早強效果不明顯,與無機鹽復合使用,才能發(fā)揮早強增強作用。雖然三乙醇胺是一種常用的早強劑,但在單獨摻加量較低的情況下會引起混凝土凝結(jié)時間較大幅度的增長,在實際施工過程中應引起足夠的重視。2.3.2水泥凝結(jié)時間分別采用十水硫酸鈉、亞硝酸鈉和硫代硫酸鈉作為早強防凍成分進行試驗。在相同摻量下,三種成分對水泥凝結(jié)時間的影響如圖4所示。由圖4可知,水泥的凝結(jié)時間隨著十水硫酸鈉、亞硝酸鈉和硫代硫酸鈉摻量的增加而縮短。在摻量均為1.2%時,摻加十水硫酸鈉、亞硝酸鈉和硫代硫酸鈉后,水泥的終凝時間分別縮短12.6%,10.9%和13.0%。所以無機鹽類的早強防凍成分對凝結(jié)時間影響幅度較小。摻加硫酸鈉、亞硝酸鈉和硫代硫酸鈉等無機鹽類早強防凍組分后,不僅會使水的凝固點降低,還會與水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2反應生成NaOH或CaSO4,從而降低了漿體中Ca(OH)2的濃度,促進了Ca(OH)2的再溶解,加速水泥的水化速度。反應生成的CaSO4具有更好的活性和分散性,可以加快C3A的反應速度。同時NaOH可以提高C3A和硫酸鈣的溶解速度,加速硫鋁酸鈣的形成。所以硫酸鈉鈉等無機鹽會導致水泥的凝結(jié)時間縮短。3緩凝組分對水泥終凝時間的影響1)水泥的凝結(jié)時間隨著減水摻量的增加而增加,不同品種的減水組分在最大常用摻量條件下對水泥終凝時間的延緩幅度為45%~81%。2)水泥的凝結(jié)時間隨著緩凝組分摻量的增加而增加。從緩凝效果來看,蔗糖的緩凝效果最高,葡鈉的緩凝效果略高于檸