混合材對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性的影響研究

混合材對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性的影響研究

摘要：通過對(duì)摻高效減水劑水泥凈漿流動(dòng)性及流動(dòng)性損失的測(cè)定試驗(yàn)，研究了3種混合材(粉煤灰、水淬高爐礦渣和沸石)在不同替代率情況下對(duì)減水劑作用效果的影響。結(jié)果表明：水淬高爐礦渣有利于改善減水劑與水泥的適應(yīng)性，而摻粉煤灰和沸石(尤其是沸石)則會(huì)導(dǎo)致減水劑塑化作用的降低，而且漿體流動(dòng)性損失也有增大趨勢(shì)。0引言混凝土外加劑與水泥之間的適應(yīng)性問題長(zhǎng)期以來一直影響著混凝土外加劑的正常使用和其功能的發(fā)揮，研究并解決這一問題關(guān)系到外加劑的應(yīng)用效果和一些工程事故的避免。本文將通過試驗(yàn)，研究水泥中混合材的種類和替代率對(duì)高效減水劑作用效果的影響及其規(guī)律,希望對(duì)實(shí)際工程有所裨益。1試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)原材料

試驗(yàn)用水泥為海螺牌P·O52。5級(jí)；減水劑為Mighty—100粉劑高效減水劑,Na2SO4含量〈0.4%,Cl—含量〈0.02%；3種混合材為水淬高爐礦渣、粉煤灰和沸石,化學(xué)成分分析結(jié)果如表1，粉煤灰為Ⅱ級(jí)灰,比表面積370m2/kg,沸石和水淬高爐礦渣均粉磨至比表面積(370±20)m2/kg;拌和水為自來水。表13種活性混合材的化學(xué)成分分析％混合材LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OK2OSO3水淬礦渣34.2915。050。8439。606。00

0。70Ⅱ級(jí)粉煤灰2。2246.4531.107.802.501。100.340。651。03沸石11。0969.5011.650.082。590。132.951.13

1。2試驗(yàn)方法和設(shè)計(jì)

采用自行設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法，測(cè)定凈漿的流動(dòng)性和流動(dòng)性保持情況。具體是將1個(gè)內(nèi)徑為Φ65mm，高為120mm的圓柱筒放在光面平板玻璃上，將攪拌好的水泥凈漿連續(xù)置入圓柱筒內(nèi),抹平上表面后，垂直提起圓柱筒，讓凈漿在玻璃板上自由流動(dòng)，等流動(dòng)停止后，在2個(gè)相互垂直的方向上測(cè)量?jī)魸{鋪展直徑，取平均值作為凈漿流動(dòng)性的量值。

將稱量好的水泥和混合材在凈漿攪拌機(jī)中干混均勻，加入減水劑和水,攪拌3min后,測(cè)定初始流動(dòng)性，測(cè)量后將凈漿裝入密封袋以避免水分蒸發(fā)，待停放30min、60min和120min時(shí)，分別攪拌1min后再測(cè)定其流動(dòng)性.

為研究用混合材等量替代水泥后對(duì)高效減水劑作用效果的影響，試驗(yàn)測(cè)定了使純水泥漿體摻減水劑流動(dòng)性達(dá)(400±20）mm情況下，用3種混合材分別等量替代部分水泥，在水膠比和減水劑摻量相同時(shí)，對(duì)漿體流動(dòng)性和流動(dòng)性保持性的影響，見表2。表2漿體配合比設(shè)計(jì)％樣品號(hào)混合材替代水泥百分率Mighty－100摻量礦渣粉煤灰沸石P00000PR0000.7SR1010000.7SR3030000.7SR5050000.7SR7070000.7FR1001000。7FR2002000.7FR3003000。7FR4004000。7FR5005000.7ZR050050.7ZR1000100。7ZR1500150.7ZR2000200。72試驗(yàn)結(jié)果與討論試驗(yàn)結(jié)果如表3。從表中的數(shù)據(jù)可以看出，由于Mighty—100高效減水劑的塑化作用,達(dá)相同流動(dòng)性情況下，PR漿體的水膠比比P0減小了43。5%。同時(shí)，PR漿體的流動(dòng)性保持性也相對(duì)比P0漿體為好。Mighty—100高效減水劑屬于高濃型減水劑，有效成分含量高，在純水泥漿體中摻加0。7%時(shí),除了在水泥顆粒表面吸附有1層單分子層的減水劑分子外，在液相中尚剩余相當(dāng)一部分減水劑分子,能使?jié){體的流動(dòng)性維持在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不損失,甚至有所增大，但漿體在60min以后，其流動(dòng)性開始降低.表3凈漿流動(dòng)性及流動(dòng)性經(jīng)時(shí)保持性測(cè)定結(jié)果樣品號(hào)W/B流動(dòng)性/mm/流動(dòng)性損失率/%0min30min60min120minP00。508390/0355/9。0350/10。3348/11。0PR0。287402/0415/－3.2417/－3.7380/5。5SR100.287425/0450/－5.9450/－5.9440/－3。5SR300。287455/0485/－6。6480/－5。5470/－3。3SR500。287480/0505/－5。2508/－5.8500/－4。2SR700。287490/0515/－5。1520/－6。1520/－6。1FR100。287404/0402/0.5412/－2.0350/13.4FR200。287404/0375/7。2362/10.4307/24.0FR300。287397/0380/4。3362/8.8340/14.4FR400.287400/0350/12。5390/2。5320/20。0FR500.287392/0390/0。5387/1。3340/13.0ZR050.287365/0390/－6.8395/－8.2325/11.0ZR100.287337/0360/－6.8337/0263/22.8ZR150.287325/0322/0.9283/12.9205/36.9ZR200.287287/0255/11。1265/7.7155/46.0然而,當(dāng)用3種混合材等量替代部分水泥時(shí),盡管減水劑摻量和漿體的水膠比均保持不變，但漿體的初始流動(dòng)性和流動(dòng)性保持情況卻與PR漿體有較大的區(qū)別.

2。1混合材對(duì)減水劑初始流動(dòng)性的影響

從表3和圖1可以看出:

圖13種混合材對(duì)高效減水劑初始流動(dòng)性的影響1)用礦渣等量替代水泥的漿體SR10、SR30、SR50和SR70,其初始流動(dòng)性都比PR漿體的大，且隨替代率的增加，漿體初始流動(dòng)性增大。

2)用粉煤灰等量替代水泥的漿體FR10、FR20、FR30、FR40和FR50，其初始流動(dòng)性與粉煤灰替代率有關(guān)，當(dāng)替代率為10％和20％時(shí)，比PR的稍大；當(dāng)替代率≥30％時(shí)，有所減小。

3)當(dāng)用沸石等量替代部分水泥時(shí),將引起漿體的初始流動(dòng)性大幅度降低，當(dāng)替代率為5%、10%、15％和20%時(shí),分別比PR漿體降低了9.2%、16。2％、19。2％和28.6％。

礦渣對(duì)改善減水劑塑化效果、提高混凝土拌和物的初始流動(dòng)性有很大幫助；用II級(jí)粉煤灰作水泥混合材時(shí)，粉煤灰的替代率對(duì)混凝土初始流動(dòng)性影響不大;而用沸石作為水泥混合材或用作混凝土摻和料時(shí)，則對(duì)混凝土初始流動(dòng)性影響很大。

2。2混合材對(duì)摻減水劑漿體流動(dòng)性保持性的影響

2.2.1水淬高爐礦渣

礦渣對(duì)摻高效減水劑漿體流動(dòng)性保持性的影響見圖2。

圖2漿體流動(dòng)性損失率與礦渣替代率的關(guān)系從圖2可以看出,摻高效減水劑的純水泥漿體(PR），其流動(dòng)性在0~60min內(nèi)未有損失，且有所增加，這可能是由于漿體粘度變化引起的，并非高效減水劑的塑化效果隨靜放時(shí)間延長(zhǎng)而有所增強(qiáng)。PR漿體的流動(dòng)性在經(jīng)過120min后損失了5。5%。與PR漿體相比，當(dāng)用礦渣等量替代部分水泥，幾種漿體在0～60min內(nèi)的流動(dòng)性的保持性更加顯著,而且在120min后也未損失.

相比較而言,隨著礦渣替代率的增加，漿體流動(dòng)性的保持性增強(qiáng)。

2。2。2粉煤灰

粉煤灰對(duì)摻高效減水劑漿體流動(dòng)性保持性的影響情況可以從圖3中觀察。圖3顯示，隨著粉煤灰替代率的增大,漿體流動(dòng)性損失率增加。

圖3漿體流動(dòng)性損失率與粉煤灰替代率的關(guān)系2.2。3沸石

用沸石即使替代率很低，也會(huì)引起摻高效減水劑漿體流動(dòng)性損失的加劇。圖4顯示，這種加速損失的現(xiàn)象主要出現(xiàn)在60~120min內(nèi)，而在0~60min內(nèi)，只有沸石替代率超過15%左右時(shí)，漿體的流動(dòng)性損失才較明顯。

圖4漿體流動(dòng)性損失率與沸石替代率的關(guān)系導(dǎo)致?lián)礁咝p水劑漿體流動(dòng)性經(jīng)時(shí)損失的原因主要在于:①膠凝材料的不斷水化引起漿體中固液相比例增大；②減水劑逐漸被漿體中固體顆粒吸附于內(nèi)部空腔壁上，起不到較好的塑化作用；③固體顆粒表面的減水劑吸附層逐漸被膠凝材料水化產(chǎn)物所覆蓋；④部分拌和水逐漸被水泥或混合材顆粒的內(nèi)部孔隙所吸附等。

2。2.43種混合材的微觀結(jié)構(gòu)分析

水淬高爐礦渣硬度比水泥熟料高，粉磨成細(xì)顆粒后一般形狀不佳，屬于多角型，但它與水泥顆粒之間，或礦渣顆粒之間的接觸點(diǎn)面積較小，而且礦渣粉顆粒具有斥水作用，對(duì)減水劑的吸附作用也小，所以用礦渣替代部分水泥時(shí)可以改善漿體的流動(dòng)性.

粉煤灰為多孔性的中空?qǐng)A球體，但普通的粉煤灰（如II級(jí)粉煤灰）一般含碳量偏大，對(duì)減水劑分子的吸附作用比水泥顆粒大,所以當(dāng)減水劑存在時(shí)，摻粉煤灰的水泥漿體盡管初始流動(dòng)性尚可，但隨著時(shí)間的推移，粉煤灰顆粒吸附了較多的減水劑分子,致使?jié){體流動(dòng)性在0～60min內(nèi)便表現(xiàn)出較大的損失。

沸石是一種軟質(zhì)多孔材料，內(nèi)部有大量的空腔與孔道，表現(xiàn)為內(nèi)比表面積非常大，對(duì)減水劑的吸附強(qiáng)烈，而且其結(jié)構(gòu)中硅(鋁）氧四面體結(jié)構(gòu)空間的需水量較大，加水拌和開始時(shí)不僅有一部分水被沸石顆粒吸入內(nèi)部的空腔與孔道，造成拌和物流動(dòng)性的降低,所以隨著沸石替代率的增加，漿體的初始流動(dòng)性顯著降低。但沸石開始接觸水時(shí)畢竟呈化學(xué)惰性,盡管大量吸附水分和減水劑分子,致使?jié){體的流動(dòng)性較差，但在0～30min甚至30～60min內(nèi)漿體的流動(dòng)性保持性尚可,只是60min以后，漿體中由于水泥的水化，固液比顯著增加，再加上固體顆粒表面減水劑分子吸附層被水泥水化產(chǎn)物覆蓋,漿體逐漸稠化，表現(xiàn)為流動(dòng)性急劇減小.