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混凝土减水剂对混凝土性能的影响有哪些

时间: 2019-10-18 15:13:53来源: 湖南金宇华泰建材有限公司

  随着商品混凝土向高强、高性能方向发展,对混凝土外加剂提出了更高的要求,即要求混凝土具有保坍、缓凝、高流动性、易泵送,同时又具有高强、保水、经济。高强混凝土和高性能混凝土有一个共同特点是:水灰比低,且掺有较多量的磨细掺和料(如磨细矿渣、硅灰、粉煤灰等)和化学外加剂(减水剂、膨胀剂等),特别是高效减水剂,它具有高效减水、适当引气并能减少和防止坍落度损失的性能,以及最能体现经济性与它的减水性,也就是减少水泥的用量(同样水灰比的情况下,减水率为3%即代表水泥减少3%)。因此它在混凝土中起了越来越大的作用。
  1 、减水剂高性能的理论基础
   减水剂高性能化主要是:减水剂中的分子结构(磺酸一羧酸系列)的羧基负离子的静电斥力,其主链或侧链在混凝土的碱性介质条件下易产生极化,与水泥颗粒表面发生强烈吸引,从而使减水剂的吸附力增大,有利于增强其减水分散作用。同时在主链上接有亲永性的- S03-和具有较强吸附缓凝功能的- OH、- NH2及- COOH等,即通过化学反应得出新成分,从而达到改善混凝土的性能。在试验过程中,结合不同的材料也验证了这种结构符合高性能减水剂的特点,不仅具有高减水率,还具有缓凝保坍作用。
  2、掺减水剂的混凝土中的各元素之间影响
  2.1  不同种减水剂与水泥的作用
  目前,市面上的减水剂大致可分为萘系高效减水剂、氨基磺酸系高效减水剂、聚羧酸盐等。萘系磺酸盐减水剂占主导地位,同时还有其复合剂。
  萘系高效减水剂的吸附量与吸附速度受水泥中的硅酸盐相比例( C3S/C2S)和铝硅酸盐相比例(C3A/C4AF)的影响很大。我们试验了萘磺酸盐高效减水剂的吸附量与水泥浆的流动度,并得出其表观吸附量,见表1,得出不同C3S/C2S比例和不同C3 A/C4AF比例的水泥的。由此可知水泥中C3S/C2S和C3A/C4AF比值较高时,吸附较多的萘系高效减水剂;C3S比C2S吸附较多的萘系高效减水剂;同样的,C3A比CAF吸附较多的萘系高效减水剂。然而水泥与高效减水剂的相容性受到各种因素的影响很复杂,也不绝对。
  另外通过测水泥的Zeta电位值,得知萘磺酸高缩和物平均地吸附于水泥粒子表面,铝酿盐呈正电荷,易吸附带负电荷的减水剂;硅酸盐带负电荷,稍后于铝酸盐吸附减水剂,水泥中的矿物成分吸附减水剂均带负电荷,因同电荷相排斥水泥粒子分散。随着减水剂的掺量的增加,混凝土的流动性增大,减水率增加到一定数量,到达最大减水率,此后即使再增加减水剂掺量,减水率不再增加。这里,不同厂家生产的萘系高效减水剂,因其原料和生产工艺的差别使减水剂的分散性能或减水效果也有差别。
  氨基磺酸系高效减水剂对水泥的分散性好、减水率高、混凝土坍落度的经时损失小及耐久性好,这点在做混凝土的坍落度的经时(见表2)等试验时可以看出。但往往由于掺量偏高时,会造成砂浆或混凝土泌水,使混凝土拌和物产生离析分层,底层混凝土板结,造成施工困难及混凝土质量下降。所以,我们在试验时,要作混凝土坍落度及其经时变化表,特别是在夏季,观察其变化,以确保混凝土的质量。
  把两种减水剂按不同比例混合(粉体混合或液体混合)而成的减水剂为复合减水剂,这是目前使混凝土高性能化的常见方法。我们曾将萘系高效减水剂与氨基磺酸系高效减水剂按8:2比例配制,得出的效果更佳。因为适当比例的复合减水剂能起到互补的作用。这些需要事先在试验室里配制,材料的品种和数量的比例调整到下限值,以减少材料间的不良反应。
  2.2掺和料与减水剂的作用
  我国可用于混凝土的掺和料很多,这里主要以酸碱性区分掺和料,如将掺和料按其化学成分当中Si01含量的高低划分为酸性、中性、碱性,其他氧化物也可。掺和料Si02的含量也既其酸碱性不仅影响到水泥混凝土各龄期的强度,而且直接影响到混凝土减水剂的作用效果及混凝土的和易性等。这主要是因为:掺和料的酸碱性与其表面的亲水性和憎水性密切相关。我们做吸水性试验可知:酸性愈强的材料,表面的亲水性愈大;碱性愈强的材料,则憎水性愈大。亲水性材料的表面易被水湿,且水能通过毛细管作用而被吸人材料内部;憎水性材料则能阻止水分渗入毛细管中,从而降低材料的吸水性。所以,配制混凝土用的掺和料酸性愈强,吸附水分的能力也随之增强。在混凝土中拌和水用量相同的条件下,对混凝土流动性的影响也更加不利。这也是混凝土为何易板结的原因。
  另外,掺和料的酸碱性即亲水性或憎水性也直接影响它与减水性的吸附效果,从而影响到减水剂的使用效果。如果,拌制混凝土的掺和料本身亲水性很强(即酸性很强),除了对水有很强的吸附能力外,对减水剂分子的亲水端也同样具有吸附能力。从而会削弱减水剂憎水基团在固体表面的定向吸附作用,在一定程度上扰乱了减水剂分子在固体表面吸附的规则排列。甚至可能在固体表面形成憎水基团指向水中的单分子吸附层,在混凝土胶浆体系中形成一部分与碱性的水泥熟料颗粒表面吸附层电性相反的带电粒子。因而使胶浆体系中分散颗粒絮凝结构电性斥力下降,这时测水泥的Zeta电位可对比得出。在这种情况下,要保证减水剂的分散效果和混凝土的流动性,就必须加大减水剂用量,在固体颗粒表面形成多分子吸附层,以平衡电性不同的带电粒子。例如在实际工程中,我们利用矿渣或石灰石这些碱性掺和料生产的水泥拌制混凝土比沸石、硅灰、火山灰、煤矸石等酸性或中性掺和料与减水剂的适应性好,一个不可忽视的重要因素就是前者的碱性即憎水性明显强于后者。
  2.3减水剂对混凝土强度的影响
  从表3可看出,随着混凝土掺人减水剂量在一定范围内的提高,混凝土的强度增长速度在如快,坍落度损失很小。ld混凝土的强度增长大于40%,3d混凝土的强度增长大于80%,28 d混凝土的强度增长10%-20%。
  但是,减水剂的掺量也不是与混凝土强度增长幅度成正比的,且不同种减水剂的掺量也不一样。在实际应用中,首先减水剂要经过试验室检测,主要检测其减水率和净浆流动度。在坍落度不变的前提下,减水率的高低和净浆流动度的大小直接影响到混凝土的用水量,进而影响}昆凝土的水灰比,最终影响混凝土的强度。
  2.4温度对掺减水剂的混凝土的影响
  从表4可以看出,随着温度的升高,掺减水剂的混凝土的强度的增长幅度在加大。在南方的地区,50c|C以上施工掺减水剂的混凝土坍落度基本无损失,早期强度提高较大,50 - IOOOC 3d也可达到80%以上,且混凝土早期强度发展较快。但温度低时萘系减水剂的减水率较小,而{昆凝土温度高时坍落度损失较快。

  3、减水剂的品种对混凝土的影响
  萘系高效减水剂大量试用会使混凝土的坍落度损失较快(大于3%时),萘系磺酸盐减水剂对混凝土影响的最大缺陷是,保塑性差、泌水、易结底。氨基磺酸系高效减水剂是一种非引气型水溶性树脂,部分减水率可达30%,90 - 120 min基本上无坍落度损失,但是产品稳定性较差,掺量过大时的混凝土容易泌水。
  目前,试验室将萘系高效减水剂与氨基磺酸系高效减水剂按~定比例复合,使其反应互补,这就是以上的例有新产品聚羧酸系高效减水剂,减水率高达30%以上、掺量少、保坍性能好、引气量和续凝等较为适中,适宜配制高流动性、自密实混凝土,在工程上的应用逐渐增多。
  4、结论
  随着国家对基础设施和住宅建设投资力度的加大,对混凝土的需求和性能要求会逐年上升,同样,对具有高减水率和高保坍性能的高性能减水剂的需求也会不断增大。本文重点阐述掺减水剂混凝土的高性能机理;低碱水泥与萘系高效减水剂的不适应方面;萘系高效减水剂与氨基磺酸系高效减水剂复合后掺入混土,使混凝土的减水和保坍性能都得到互补和提高。
  展望未来,湖南减水剂产品聚羧酸系高效减水剂等面市,给了我们很大的鼓舞,我们将结合工程实际,配制更好的高性能混凝土。


  湖南减水剂厂家推荐湖南金宇华泰建材有限公司,专业从事混凝土外加剂研发、生产、销售的国家高新技术企业,创建于2016年,注册资金1000万元,位于湖南长沙。公司自成立以来,始终坚持质量为本、诚信立业的经营原则,主导产品聚羧酸高性能减水剂广泛用于高铁、地铁、城市基础设施、机场和民用建筑。