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混合材对水泥与减水剂适应性的影响
http://www.31nmcl.com 2015-02-28 16:05:39

1 前言
  近年来,随着建材科学和技术的发展,基建及房建市场的空前繁荣,建筑工程结构日趋复杂,超高层建筑、大跨度预应力桥梁、特高强的混凝土基础工程等如雨后春笋般的涌现,而外加剂在混凝土施工中的使用也越来越普遍。混凝土外加剂已被建筑行业公认为是提高混凝土的强度、改善其性能、节约水泥总用量及节能降耗的有效措施。而高效减水剂已成为商品混凝土中不可缺少的组分之一,它可以改善新拌混凝土的性能,提高硬化混凝土的物理力学性能与耐久性,同时还可以节约水泥,改善施工条件,提高施工效率。在具体的生产与施工中,高效减水剂与混凝土各组分材料之间存在着适应性问题,其中对水泥的影响最大。
  北京新港水泥制造有限公司产品主要定位于P·O 42.5水泥,其28天强度超国家标准近一个标号,平均强度55.0MPa以上,水泥各项性能指标用户普遍反应良好,但也有极个别用户反映水泥与外加剂的适应性不好。为此笔者用两种高效减水剂与三种不同成分的水泥产品进行适应性试验,分析了减水剂对水泥净浆初始流动度及1h流动度损失的影响,以及减水剂与掺有不同混合材的水泥之间的适应性分析。目的是为确认水泥产品与外加剂的适应性影响因素,并以试验结果作为调整水泥生产指标的依据。
2 试验材料与试验方法、仪器
2.1 试验材料
2.1.1 水泥及混合材
  本试验采用了本公司的硅酸盐水泥熟料,通过改变生料配料方式烧出三种不同成分的熟料样品。将三种熟料都按6.0%(重量)配入相同的石膏(SO3含量在38%左右),分别用?准500mm×500mm标准试验小磨粉磨制成硅酸盐水泥(Ⅰ型)。表1列出了三种新港硅酸盐水泥熟料的矿物组成。

  本试验所使用的混合材有普通细度矿渣、超细矿渣、粉煤灰、沸石粉,分别按10%、20%、30%、40%、50%与新港自制硅酸盐水泥混匀后制成掺混合材的水泥。
2.1.2 高效减水剂
  UNF-5:萘磺酸盐甲醛缩合物(萘系高效减水剂)。
  SM:磺化三聚氰胺甲醛树脂(密胺树脂类高效减水剂)。
2.2 试验方法、仪器
  水泥及混合材的细度测定按GB1345进行。水泥标准稠度用水量、凝结时间的测定按GB1346进行。水泥及混合材的平均粒径用激光粒度仪测定。
  水泥净浆扩散度实验按GB8077进行,采用微型坍落度仪(上口?准36mm、下口?准64mm、高60mm的截头圆模)测定静态下浆体的扩散直径。所用仪器还包括?准500mm×500mm标准试验小磨、净浆搅拌机、测定流动度变化的玻璃尺与直尺。
  净浆的水胶比经实验选择0.28,改变高效减水剂的加入剂量,通过测定加水后5min(即搅拌刚结束)的初始流动度F5及静置1h浆体的流动度F60,比较不同水泥与高效减水剂适应性的差异。
试验是在固定水胶比(0.28)及固定UNF-5掺量(0.8%)的条件下,测定不同类型、掺量混合材与高效减水剂的适应性。
3 试验结果与讨论
3.1 水泥有关物理性能及混合材细度(见表2、表3)

3.2 UNF-5与自配硅酸盐水泥的适应性
  一般来说,水泥净浆流动度F在水灰比一定时随高效减水剂掺量增加而增加,到某一剂量之后流动度不再增加,或增加很小,此时的减水剂掺量称为饱和点。当掺用超过该点过多的减水剂时会增加成本,同时会导致水泥浆与骨料的离析。表4及图1是三种水泥加水(W/C=0.28)拌合在UNF-5掺量变化条件下流动变化的实验结果。

  由图1可看出,样品3水泥与UNF-5的适应性最好,表现为相同UNF-5掺量时流动度值较大,且1h后流动度损失也很小。其次是样品1水泥,该水泥具有明显的饱和点,但饱和点UNF-5掺量较高(为1.4%),1h流动度损失较大。样品2水泥与UNF-5的适应性较差,虽然其饱和点较小(为1.0%),且初始流动值较高,但1h流动度损失太大,UNF-5掺量从0.6%到1.4%,F60基本不增加。
3.3 SM与硅酸盐水泥的适应性
  表5及图2是SM与三种水泥适应性的实验结果,尤其可以看出相同的水泥与不同减水剂之间适应性存在差异。图2表明,三种水泥与SM的适应性都不太理想。样品1水泥饱和点较为明显,1h流动度损失看起来较小,但初始流动度值不高,样品1水泥F60值似乎还未达到饱和点,这意味着需要掺加更多的SM。样品2与样品3水泥的初始流动度在SM掺量相同的条件下比样品1水泥高得多,但1h流动度损失太大。这说明SM与三种水泥的适应性不如UNF-5与三种水泥的适应性好。
3.4 UNF-5与掺混合材水泥的适应性
  在水泥生产及施工中常用的混合材有矿渣、粉煤灰、沸石及石灰石等。近年来超细矿渣常作为高性能混凝土的掺合材料,对改善混凝土的工作性能、力学性能及耐久性都有很好的作用。本试验中将混凝土施工中常用的四种混合材(即矿渣、粉煤灰、沸石、超细矿渣),以不同比例掺入样品1水泥中,在固定水胶比、固定UNF-5掺量条件下,测定初始流动度F5及1h流动度F60损失值,测定结果见表6及图3。
  当超细矿渣掺量在20%时,就可显著改善水泥的初始流动度及1h流动度,而且流动度损失很少。随着掺量增加至50%,流动度增加不再明显。粉煤灰加入水泥后与UNF-5的适应性比较好,粉煤灰从10%至50%,F5及F60变化规律是一致的,两者在该掺量范围内流动度变化都不大,但以掺量30%时为最高,1h流动度损失较少。
普通细度矿渣加入10%,水泥初始流动度达到较高数值,以后随矿渣掺量增加流动度增长缓慢;1h流动度损失较大。沸石的掺入量10%时为最好,此处F5、F60值均处于最高点,且损失最小;当掺量超过10%后,水泥的流动度F5、F60基本上呈直线下降。
  通过比较图3及图1,可发现加入混合材后,样品1水泥与UNF-5的适应性得到很大的改善,其中以超细矿渣的效果为最好,粉煤灰次之,普通细度矿渣对改善初始流动度有较大作用。

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