混凝土原材料與聚羧酸減水劑適應(yīng)性探討

竹鵬翔

（山西萬榮技師學(xué)院，山西 萬榮 044200）

與傳統(tǒng)高效減水劑相比，聚羧酸減水劑主要有以下幾個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：（1）低摻量下即具有非常高的分散性能，減水率高，并且具有明顯的增強(qiáng)效果；（2）混凝土流動(dòng)性能保持優(yōu)異；（3）收縮小，含堿量低，引氣適中；（4）分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)；（5）對環(huán)境友好；（6）適應(yīng)性較好。

雖然聚羧酸減水劑對水泥的適應(yīng)性相比與其他減水劑要好，但實(shí)際工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，聚羧酸減水劑與水泥仍然存在著適應(yīng)性問題，不僅相同品種的聚羧酸系減水劑對于不同水泥表現(xiàn)出來的分散性和分散性保持能力都不同，應(yīng)用于某種水泥流動(dòng)性及其保持能力表現(xiàn)良好的聚羧酸系減水劑，對其他水泥使用時(shí)，可能會使其流動(dòng)性快速損失；而且，同一種聚羧酸減水劑應(yīng)用于不同水泥中時(shí)，其流動(dòng)性和保持性能也有所差異。下面我們從以下幾方面分析混凝土原材料對聚羧酸減水劑適應(yīng)性的影響。

1 水泥的原因

水泥的不適應(yīng)原因包括以下幾個(gè)方面:

1.1 水泥的礦物組成的影響

水泥熟料的四大礦物成分中,影響吸附外加劑的順序?yàn)镃3A〉C3S〉C2S〉C4AF。

C3A是水泥熟料的四大礦物成分中水化最快的,且水化放熱量最大而且吸附外加劑也是最快的,高的水化熱使混凝土的坍落度損失加快。從而,使水泥與羧酸的適應(yīng)性變差。

1.2 調(diào)凝石膏的影響

石膏在水泥中起調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間的作用,所以要嚴(yán)格控制水泥中C3A的含量,一般控制在不超過8%。石膏又分為二水石膏、半水石膏、硬石膏,按標(biāo)準(zhǔn)而差。三種石膏都可以作為水泥的調(diào)凝劑。但其中硬石膏的溶解性差,與羧酸復(fù)合的一些外加劑,如糖、木鈣等與硬石膏同用,不但不能促進(jìn)溶解,反而會降低石膏的溶解度。使水泥因缺少調(diào)凝成份而產(chǎn)生速凝成假凝等異常凝結(jié)。就半水石膏而言,也由于CaSO4+H2O→CaSO4·2H2O的結(jié)晶。水泥與水拌合后,反應(yīng)十分迅速,而且消耗大量的水,從而也改變了水泥的凝結(jié)狀況,出現(xiàn)異常現(xiàn)象,這是影響水泥與外加劑適應(yīng)性差的一個(gè)原因。

還有一個(gè)原因就是石膏研磨細(xì)度不夠,會影響石膏的溶解性,即使適用二水石膏也會產(chǎn)生速凝現(xiàn)象。此外,由于生產(chǎn)工藝的影響,水泥廠為了縮短熟料冷卻時(shí)間,水泥二次粉磨的溫度過高。使二水石膏在150℃高溫下脫水成為半水石膏。溫度在升至160℃時(shí),半水石膏也會變成硬石膏。從而影響水泥的適應(yīng)效果,使混凝土的流動(dòng)性變差,甚至出現(xiàn)假凝。

1.3 水泥細(xì)度的影響

水泥生產(chǎn)企業(yè)為滿足水泥高標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度要求,滿足水泥細(xì)度是最有效的辦法。但是水泥過細(xì),同時(shí)帶來的問題就是表面積增大,需水量增大,減少了新拌混凝土中的自由水,還使自由水中外加劑的濃度降低。混凝土塑性變差,混凝土坍落度損失更快,而且水泥過細(xì)水化速度快,水化熱高,混凝土還容易出現(xiàn)裂縫。

1.4 混合材的影響

國家標(biāo)準(zhǔn)允許在水泥中摻入一定量的摻和料,常用的有水淬高爐礦渣、粉煤灰、沸石粉、火山灰、煤矸石、窯皮等,摻和料不同,也會影響聚羧酸的適應(yīng)性,如摻煤矸石、窯皮,水泥和羧酸的適應(yīng)性就很差。

1.5 含堿與適應(yīng)性的影響

水泥中的堿來源于所有的原材料。一般都會認(rèn)為,含堿越低,相容性越好,高含堿量會導(dǎo)致水泥的早期水化速度快。增大用水量并且加快工作度的損失,塑性效果變差。但是也有極個(gè)別特殊情況,有的水泥會因堿含量低而導(dǎo)致適應(yīng)性變差。而必須在水泥中加些堿。﹝一般用Na2CO3{來調(diào)節(jié)它的工作狀態(tài)。所以水泥中的堿必須合適。

1.6 水泥的存放時(shí)間和溫度的適應(yīng)性影響

筆者通過多次試砼認(rèn)為,就鮮水泥在生產(chǎn)10天內(nèi)對外加劑的吸附量較大,大部分15天后就正常了。再一個(gè)就是水泥的溫度。筆者曾在青蘭高速（陜西段）好幾個(gè)標(biāo)段的工程中,把新鮮的水泥（溫度60-70℃）與放置10天后的水泥作比較,要使混凝土坍落度達(dá)到同等的要求,外加劑的摻量要是原來的2.5倍。這是因?yàn)樾迈r水泥的溫度相當(dāng)高,早期水化快,水化放熱量大,所以對外加劑吸附量也大,同等摻量時(shí)流動(dòng)度變小,必然會產(chǎn)生混凝土的需水量大,坍落度損失快,凝結(jié)時(shí)間短等現(xiàn)象。

除水泥之外，其他混凝土原材料也與聚羧酸系高性能減水劑有著適應(yīng)性問題，筆者發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中摻加PCE的水泥凈漿流動(dòng)度2小時(shí)內(nèi)基本保持不變，而使用完全相同原材料的新拌混凝土的流變性在半小時(shí)內(nèi)幾乎完全喪失。使用完全相同材料的水泥漿體流動(dòng)度結(jié)果有著巨大的反差，這充分說明了混凝土中其他原材料對聚羧酸減水劑的應(yīng)用性能也有很大影響。

2 集料的原因

2.1 細(xì)集料的原因

我國用的細(xì)集料包括天然砂和機(jī)制砂。天然砂中又分為河砂、土砂、淡化海砂等。隨著聚羧酸減水劑的廣泛使用，細(xì)骨料與其適應(yīng)性好壞已經(jīng)影響到新拌混凝土和硬化后混凝土的性能，成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點(diǎn)之一。已有文獻(xiàn)顯示，聚羧酸減水劑對混凝土中砂子含泥量相當(dāng)敏感，既能影響混凝土的坍落度及坍落度損失，在砂子含泥量超過3%時(shí)還會對強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。此外,影響聚羧酸減水劑適應(yīng)性的還有機(jī)制砂的石粉含量。石粉含量過大、也會對混凝土流動(dòng)度產(chǎn)生不良效果,造成混凝土流不開。事實(shí)上，除了砂子含泥量和石粉含量之外，砂子的其他性能對聚羧酸減水劑的適應(yīng)性也有不同的影響。如砂的細(xì)度模數(shù),細(xì)度模數(shù)小,混凝土?xí)容^干,也會流不開。當(dāng)然砂率的大小同樣也會影響混凝土的性能。另外,淡化海砂中氯離子含量、硫酸鹽含量都會對減水劑適應(yīng)性有影響。

2.2 粗集料的原因

石子的級配及針、片狀含量對聚羧酸減水劑的影響也是很明顯的。相同配合比的情況下，石子的針、片狀含量增加，會使混凝土的流動(dòng)度下降，擴(kuò)展度變小，且容易出現(xiàn)泌水、離析等問題。此時(shí)除了對混凝土配合比進(jìn)行大的調(diào)整，只改變減水劑的摻量或含氣量很難達(dá)到滿意的效果。因此，在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)原材料的具體情況經(jīng)反復(fù)試配才能找出最佳的解決方案。

3 結(jié)語

聚羧酸減水劑在工程中應(yīng)用的時(shí)間不長，從目前積累的經(jīng)驗(yàn)看，聚羧酸減水劑對膠凝材料、砂和石質(zhì)量變化的敏感性較強(qiáng)，受影響因素較多，外加劑企業(yè)應(yīng)和施工單位加強(qiáng)合作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。同時(shí)不斷的對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化，施工方在應(yīng)用聚羧酸減水劑之前，應(yīng)該對混凝土的各種材料進(jìn)行認(rèn)真的篩選，盡量選用質(zhì)量穩(wěn)定的原材料，經(jīng)適配調(diào)整選擇最佳配合比。