1、引言

        混凝土的性能不僅取決于組成材料的性能,還受到材料之間的適應性及混凝土配合比等因素的影響。外加劑作為混凝土的第五組分,所占比重很小,但對混凝土的性能卻影響很大,能夠明顯提高混凝土的坍落度、調節凝結時間,改善混凝土施工性能或節約成本。水泥水化反應時形成絮凝結構將水包裹在里面,為了使水化更完全以及提高混凝土施工性能需加入更多的水,外加劑的加入能夠在水泥顆粒表面定向吸附,使水泥顆粒表面帶有同性電荷,因斥力作用而分離開來,釋放出水泥絮凝結構包裹的水分,使更多的水參與水化反應并提高流動性。

         但由于各種原因,外加劑與水泥也極易產生不相適應問題。主要表現在:(1)外加劑對水泥工作性能改善不明顯;(2)混凝土坍落度損失過大或混凝土過于快凝;(3)造成混凝土結構構件更易出現的裂縫。這些問題會嚴重影響水泥混凝土質量,給工程質量帶來隱患,嚴重的甚至出現工程事故,造成重大經濟損失。本文著重分析混凝土外加劑與水泥產生不適應性問題的主要因素及相關對策,對工程施工質量和工程安全管理均具有一定的參考價值。

2、產生不適應性問題主要因素

外加劑與水泥的不相適應性問題主要的主要因素有:

2.1外加劑自身的因素

        外加劑的自身的原因主要有以下幾個方面:(1)品種不同;(2)結構官能團的不同;(3)聚合度不同;(4)復配組分不同。這些影響回通過不同的方式會影響與水泥的適應性。而不同廠家生產出來的外加劑也會有很多差異,主要原因有:(1)生產制作工藝;(2)廠家制作過程的技術水平;(3)質量管理水平。因此,不同的廠家生產出來的產品必然有差異。

2.2水泥的礦物組成對外加劑的影響

        水泥的礦物組成對外加劑的影響很大,水泥的礦物組成主要有鋁酸三鈣(C3A)、鐵鋁酸四鈣(C4AF)、硅酸三鈣(C3S)、硅酸二鈣(C2S)等,不同礦物組成主要是由生產水泥的原材料和生產工藝決定的,水泥的礦物組成中對外加劑影響因素大小依次為C3A>C4AF>C3S>C2S。C3A水化反應快,早期強度提高快,需水量大,C3A含量過高(質量分數大于8%),C3A吸附外加劑量大,外加劑作用損失大。

2.3水泥熟料中添加調凝石膏品種的影響

         水泥生產最后工序需加入石膏調節凝結時間,水泥廠家使用的調凝石膏對外加劑影響因素大小依次為硬石膏(工業無水石膏)>半水石膏>二水石膏,水泥廠家為節約成本往往使用工業無水石膏,這樣不影響水泥達到質量指標要求,對普通不摻加外加劑的混凝土亦沒有不良反應,但對現代摻加外加劑的混凝土,使用硬石膏的水泥需水量大,吸附外加劑量大,外加劑損失量大。硬石膏對木鈣類影響更加顯著,甚至會出現急凝(假凝)現象。

2.4水泥細度和顆粒級配的影響

        水泥廠家常常為了達到水泥新標準要求,提高市場競爭力,加強研磨,提高水泥的細度從而提高強度。水泥過細,需水量大,同樣會吸附外加劑量更大,外加劑損失量大;同時過細的水泥在研磨時溫度更高,也會使更多的水合石膏分解成無水石膏,無水石膏含量提高,與外加劑的適應性也會變差。水泥的顆粒級配不好,水泥凈漿泌水率大的水泥與外加劑適應性較差。

2.5水泥的堿含量

        堿含量過高(堿含量>0.8%)的水泥或堿含量過低(堿含量<0.5%)的水泥,也容易與外加劑產生不適應。水泥中堿主要來源于所用原材料,特別是石灰和粘土。含堿量過高或過低的水泥,在某些品種外加劑加入時,會引起水泥中石膏溶解度變化,使水泥礦物成分C3A水化速率加快,需水量增大,工作度損失也變快。這時加入可溶性Na2SO4,能夠提高其與外加劑的適應性。粉煤灰、礦粉的摻入能夠與水泥的水化產物Ca(OH)2發生二次反應,降低混凝土的堿度,使外加劑與水泥的適應性有所改善。

2.6粉煤灰與外加劑的適應性

        粉煤灰過細,也會要多一些的外加劑分散粉煤灰顆粒;粉煤灰燒失量越大(即含碳量越大),需水量越大,對外加劑影響越大,碳粒粗大多孔,容易吸水,吸附外加劑的能力強,使外加劑的摻量增加,特別是對引氣劑影響大。

2.7骨料的影響

        骨料的含泥量、泥塊含量大,大量的粘土細粒會吸收更多的水份,消耗更多外加劑,使新拌混凝土和易性變差,容易離析,坍落度損失大,還影響混凝土強度;混凝土配合比不當,砂率不合理,也會增加坍落度的損失。砂率偏小,混凝土也容易離析、爬底,混凝土坍落度損失大;砂率偏大,過多的砂需要更多的水份潤濕,使混凝土坍落度變小,也影響混凝土強度;骨料的級配不良,特別的缺少中間粒級的骨料,也容易造成混凝土離析、爬底,混凝土坍落度損失大,影響混凝土質量。

3、相關對策

       解決外加劑與水泥的不相適應問題,重在預防,注重材料的選擇和進場材料的檢測。外加劑與水泥的適應性是個較復雜的問題,出現外加劑與水泥的不相適應問題,混凝土廠家應及時采取對策。根據情況,以實驗為基礎,分析查找原因,調整混凝土配合比,提高出廠坍落度,減少坍落度損失。

        通常可以調整粉煤灰用量,提高外加劑用量,提高外加劑在混凝土中的液相殘留,保持水灰比不變,提高水泥用量,但這無疑又提高了單方造價。生產時亦可采用二次添加法,即將出廠坍落度控制在80～100,到工地使用前用外加劑溶液強攪約2min調整到140,這樣處理更加經濟有效。混凝土廠家水泥常因庫存量大,需要外加劑去適應水泥,即要外加劑廠家調整配方,根據混凝土廠家使用的水泥調整外加劑中減水劑、緩凝劑的品種和摻量,或增加保塑劑、氣泡穩定的引氣劑等。施工時對混凝土配合比的確定,需要考慮到混凝土的凝結時間,外加劑中應有緩凝成份。較高的氣溫突然驟降,混凝土中外加劑用的過多,沒有及時調整配方,造成混凝土長時間不凝結,會嚴重影響混凝土強度。夏季施工應避開高溫風大的中午時段,對原材料進行降溫處理。施工中砂率配合比的確定,應根據砂細度的大小,粗骨料的孔隙率進行相應調整。

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