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浅谈减水剂在混凝土中的使用控制

发布时间:2019/8/6  新闻类别:公司新闻 点击次数:18

混凝土材料是当今用途最广、用量最大的材料之一,随着混凝土工程的大型化、巨型化、工程环境的超复杂化以及应用领域不断延伸,对混凝土材料的各种性能提出了更高的要求。预拌混凝土的国家标准和2011版的公路桥涵施工技术规范中首次提出高性能混凝土(HPC)的使用及检测要求,超塑化剂是高性能混凝土中必不可少的组分,而高性能是混凝土材料发展的必然趋势。


混凝土的外加剂品种多达十几大类,掺量又小,在混凝土性能改进中起到了重要作用。因此它的质量控制、应用技术、品种选择较其它混凝土组份更为重要,对混凝土外加剂应用技术的科学研究和不断改进提高是十分必要的。


减水剂的作用原理


混凝土外加剂中应用最广泛的就是减水剂,无论哪种成份的减水剂,其实是一种有机化合物,是一种表面活性物质,在混凝土中减水的作用原理是:水泥在加水拌合后,由于水泥颗粒间存在着凝聚力,因而存在着许多絮凝状结构,在这种絮凝状结构中存在着一定数量的游离水,这部分游离水在混凝土混合料中对水泥颗粒起不到很好的润滑和分散作用,对改善混凝土的流动性差。当加入减水剂后,这些表面活性物质便定向吸附在水泥颗粒表面,水泥颗粒因吸附其阴离子带电,从而增大了水泥颗粒间的相互排斥力,使水泥颗粒相互分散,破坏了原来的絮凝状结构,使原絮凝状结构中的游离水释放出来,从而有效增加了混凝土的流动性,同时水泥颗粒被水包裹,增加了水泥颗粒与水的接触面积,有利于水泥颗粒的水化,充分发挥了水泥颗粒的水化效应,依靠它降低水灰比,可以节约水泥用量、利于混凝土泵送和提高混凝土强度,从而实现高强高性能的需要。


减水剂使用中存在的问题


减水剂作为水泥混凝土最重要的组份之一所起到的作用及其对混凝土科学技术发展的贡献已得到工程界的公认,但虽经上百年的发展以及在其性能的全面掌控方面,目前仍存在很多问题。


①通过减水剂的作用显著降低了混凝土配合比中的用水量,节约了水泥和产生了高强度混凝土,但是较低的水灰比容易在混凝土内部产生自干燥,而且使内部相对湿度持续下降直至水化停止。如果不能从其它途径提供水分,混凝土可在早期任何时候停止强度增长。现在采用预拌混凝土较多,商混厂家在其中的减水剂和粉煤灰的掺量都很大,尤其是冬季施工,外界环境温度低,洒水养护宜结冰,不洒水就易发生混凝土结构内部自干燥危害,强度达不到设计要求。


②通过减水剂的掺加,高强混凝土中的水灰比较低,水泥石结构更为致密,减少了大于30nm以上的孔隙,但不能减少30nm以下的小毛细孔和凝胶孔,且高性能混凝土中的水泥石的量比普通混凝土更多,实际上是增加了30nm以下孔隙的体积。这样小孔失水时会产生较强的附加毛细孔压力,导致水泥石受压收缩变形。


③减水剂的掺加与胶凝材料不适应,主要表现在混凝土流动性变差,混凝土坍落度损失较大,出现离析、泌水现象,混凝土强度明显降低,混凝土变形增大,耐久性降低,大体积混凝土缓凝效果不明显,出现温差裂缝等。


减水剂的选用原则


选用减水剂的基本原则:一是减水剂性能能应满足工程上的使用要求,与所用胶凝材料有较好的适应性;二是具有合理的经济性。根据具体工程结构设计对混凝土性能的要求确定,如强度等级、弹性模量、抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性能等综合考虑。除此之外还应注意以下几点:


①减水剂的选择要考虑施工工艺、季节(施工温度)、混凝土功能以及是否是大体积混凝土等要求。


②需考虑实际工程中所使用到的原材料,如水泥品种、强度等级、掺合料以及砂石等的技术性能。


③同时使用几种外加剂时,应注意不同品种外加剂之间的相溶性及其对混凝土性能的影响。如聚羧酸系高性能减水剂不能与萘系减水剂复合使用。


④对配制有耐久性要求的混凝土,应按有关标准规定严格控制外加剂中氯离子含量和碱含量。由于聚羧酸系高性能减水剂的掺量对其性能影响较大,使用时必须注意准确计量。


减水剂掺量的确定


在减水剂产品说明书给出的合适掺量范围内,通过试验确定最佳掺量。根据试验结果,决定减水剂的掺量因素如下:①混凝土设计与施工要求、混凝土配合比;②减水剂的品种及应用范围;③水泥品质(品种、矿物组成、碱含量、细度)、混合材料的品质与含量;④混凝土其它组成材料的技术性能;⑤减水剂复配方式及掺入方法;⑥施工工艺与环境条件等。


可以利用相似性与对称性原理,对混凝土减水剂掺量进行优化试验,从而准确地确定外加剂的最优掺量,提高混凝土的耐久性指标,使减水剂的效能发挥到最佳状态。


减水剂使用的技术要点


①控制混凝土原材料的质量


在控制原材料的稳定性方面,尤其要注意水泥的强度变化、减水剂的减水率变化、粉煤灰等掺和料需水量变化和集料级配的变化。


②减水剂的质量控制


在选择减水剂时,首先要进行资料审查。审查供货方提供的减水剂产品说明书、匀质性包括碱含量和氯离子检验报告、掺减水剂混凝土检验报告、产品工程实例、产品质量等资料。同时要对所选减水剂进行试验和送检,检测内容包括匀质性检验、适应性检验和掺加减水剂混凝土性能检验,在减水剂进货、储存和使用过程中均应严格控制其质量。


③减水剂剂型的选择


为了运输和施工方便,同种减水剂也有不同的剂型出现,有粉剂和水剂,还有低浓型和高浓型。为了拌和均匀,粉剂宜在使用前配成水剂,按水剂中的有效成份计算掺量并同时扣减水剂带入混合料的水量。低浓型高效减水剂因硫酸钠含量较高,在寒冷季节容易从水溶液中析出结晶而堵管;在炎热季节又因硫酸钠含量高而使混凝土的坍落度损失大,不利于混凝土的长距离、长时间运输。所以在过高和过低气温时都不宜采用低浓型高效减水剂。


④减水剂的掺加方式


原理上是采用“后掺法”的效果好于“同掺法”。在相同和易性等条件下,“后掺法”比“同掺法”大约节省减水剂20%左右或者减少水泥用量的8%左右,并且减水剂与水泥的适应性有改善。


结论


减水剂在混凝土中应用广泛运用,已使其成为混凝土中最重要的组份。在混凝土材料发展的同时,也促进了混凝土减水剂向高效多功能和复合化方向发展,其品种与性能的日益增多,使得如何把众多减水剂正确使用到工程中去,并取得预期的技术经济效果,这就是我们急需关注的课题。本文通过试验和实践的总结,意在阐明减水剂的使用不能盲目,务必重视各个环节,才能达到预期效果。


 
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