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影响减水剂作用效果的因素
时间:2016-09-19  浏览量:406次

  1 水泥特性对减水剂塑化效果的影响

  水泥品种不同,则减水剂的塑化效果也不同。水泥熟料的矿物成分、化学组成及石膏(作为调凝剂)形态等都会影响减水剂的塑化效果。另外,水泥的细度、水泥中混合材的种类和掺量、水泥的新鲜程度、水泥的含水率和温度等也会对减水剂的塑化效果产生影响。

  1.1水泥的矿物成分

  矿物组成中以C3A、C2S两组份的影响最大。C3A含量高的水泥减水增强效果差,这是由于C3A对减水剂的吸附量远高于其他矿物成分之故(比C3S大几倍),而矿渣混合材对减水剂的吸附量最小。减水剂掺入到水泥浆体系后,由于C3A水化速度最快,吸附量又大,因此首先吸附了大量减水剂。C3A含量高的水泥与C3A含量低的相比,在相同减水剂、相同掺量条件下,吸附减水剂的量就多,必然影响到水泥浆体系中其他矿物(C3S、C2S、C4AF等)所需分散剂的数量,因而,显示出混凝土的流动性差。为此,对于C3A含量高的水泥若适当增加减水剂的掺量,就有可能使流动性得到较大的改善。

  1.2石膏的形态和掺量

  在粉磨水泥熟料时,一般都掺加一定量的石膏共同磨细,在此,石膏是用作水泥的调凝剂。由于在粉磨过程中,磨机内的温度会升高,从而使一部分二水石膏脱去部分结晶水转变为半水石膏,或脱去全部结晶水转变为无水石膏(硬石膏)。另外,有些水泥厂为节省生产成本,往往采用硬石膏或工业副产品石膏(也是无水石膏)替代二水石膏作水泥调凝剂。尽管如此,所生产的水泥若按有关水泥标准进行产品检验时,一般区别还不大,但是,当掺加减水剂后,有时却可能产生大相径庭的塑化效果,其中最突出的是以无水石膏作为调凝剂的水泥碰到木钙、糖钙减水剂时,将会出现严重的不相适应状况——不仅得不到预期的减水效果,而且往往会引起流动性损失过快或发生异常凝结。

  为什么调凝剂二水石膏部分转化为无水石膏或以无水石膏作为调凝剂时,水泥碰到木钙、糖钙减水剂就会产生前述异常现象呢? 这是因为,石膏结晶形态不同,其对木钙或糖钙减水剂的吸附能力也不相同,顺序为:CaSO4 > CaSO4·12H2O > CaSO4·2H2O。当在以无水石膏为调凝剂的水泥中掺加木钙或糖钙减水剂,再与水一起拌和时,无水石膏表面立即吸附大量的木钙或糖钙分子,形成减水剂吸附膜层,该膜层将无水石膏严密地包围起来,使之无法溶出为水泥浆体系所需的SO42-离子,也就无法快速地在C3A表面上形成大量的Aft,因而造成C3A大量水化,出现相当数量的相互连接的水化铝酸钙结晶体。这一结果轻者导致混凝土坍落度损失过快,重者导致混凝土异常快凝。

  随着水泥中石膏含量的增加,减水剂的饱和点不断降低,饱和点时净浆流动度不断下降。其机理是石膏与C3A作用生成钙矾石覆盖于C3A颗粒表面,阻止C3A进一步水化,故硫酸盐能够改善减水剂与水泥的相容性。但硫酸盐含量高对混凝土会产生不利影响,不能为了改善相容性大量添加硫酸盐。

  1.3水泥的碱含量

  水泥的碱含量主要指水泥中Na2O和K2O的含量。碱含量对水泥与减水剂的适应性会产生很大的影响。随着水泥碱含量的增大,减水剂的塑化效果变差。水泥碱含量的提高还将导致混凝土凝结时间的缩短和坍落度损失的增大。

  1.4水泥中的混合材

  目前我国80 %以上的水泥都掺加一定量的混合材,如火山灰、粉煤灰、矿渣粉和煤矸石等。由于混合材的品种、性质和掺量等不同,因此,减水剂的作用效果也不相同。试验表明,减水剂对掺加粉煤灰和矿渣的水泥的塑化效果优于纯硅酸盐水泥;减水剂对掺加火山灰或煤矸石的水泥的塑化效果较差。因此,对于后两种水泥,若要达到较好的减水效果,需增大减水剂的掺量。

  1.5水泥的细度

  水泥颗粒对减水剂分子具有比较强的吸附性,在掺加减水剂的水泥浆体中,水泥颗粒越细,意味着其比表面积越大,即对减水剂分子的吸附量也越大。所以,减水剂在相同掺量情况下,对于细度较大的水泥,其塑化效果要差一些。现在一些水泥生产厂家为追求水泥的早期强度,往往一味提高水泥的粉磨细度,对于这类水泥,为了达到较好的塑化效果,必然要增加减水剂的掺量。

  1.6水泥的新鲜程度和温度

  水泥越新鲜,减水剂对其的塑化作用相应要越差一些,这是因为新鲜水泥的正电性较强,对减水剂的吸附能力较大的缘故。

  水泥的温度越高,减水剂对其的塑化作用也越差,混凝土坍落度损失也越快。 因此,当某些商品混凝土生产厂用刚出磨的还未来得及散失热量的水泥来配制混凝土时,往往是减水率低,坍落度损失过快,有的甚至在搅拌机内就出现异常凝结等现象,应引起重视并加以避免。

  2 减水剂自身特性对塑化作用的影响

  就萘系高效减水剂自身的特性来讲,影响其对水泥塑化作用的因素有磺化度、相对分子质量分布以及聚合度、聚合性质(直链、支链)等,另外,减水剂的状态(粉状或液态)也影响其塑化效果,具体情况如下:

  (1) 萘系减水剂在合成时的磺化越完全,则转变为带有磺酸基磺化物的萘环越多,该减水剂的塑化效果也越好;水解反应也同样重要,因为通过水解反应可以除去萘环上的α位磺酸基,有利于缩聚反应。

  (2) 萘系减水剂的聚合度对其塑化效果的影响非常显著,一般存在1个最佳聚合度值。

  (3) 萘系减水剂生产过程中起中和作用的反离子的性质也影响减水剂的塑化效果。

  (4) 萘系减水剂的状态也影响其对水泥的塑化作用。试验表明,粉状减水剂的塑化效果比液态减水剂的小5 %左右。产生这种现象的原因是粉状减水剂的分子呈缠绕状结构,当减水剂溶解在水中1 d以上时,其分子呈直锁状结构,而呈直锁状结构的减水剂吸附在水泥颗粒表面后,起到的塑化效果就强一些。

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