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                混合材對水泥與減水劑適應性的影響
                http://www.ddtm.tw 2015-02-28 16:05:39

                1 前言
                  近年來,隨著建材科學和技術的發展,基建及房建市場的空前繁榮,建筑工程結構日趨復雜,超高層建筑、大跨度預應力橋梁、特高強的混凝土基礎工程等如雨后春筍般的涌現,而外加劑在混凝土施工中的使用也越來越普遍。混凝土外加劑已被建筑行業公認為是提高混凝土的強度、改善其性能、節約水泥總用量及節能降耗的有效措施。而高效減水劑已成為商品混凝土中不可缺少的組分之一,它可以改善新拌混凝土的性能,提高硬化混凝土的物理力學性能與耐久性,同時還可以節約水泥,改善施工條件,提高施工效率。在具體的生產與施工中,高效減水劑與混凝土各組分材料之間存在著適應性問題,其中對水泥的影響最大。
                  北京新港水泥制造有限公司產品主要定位于P·O 42.5水泥,其28天強度超國家標準近一個標號,平均強度55.0MPa以上,水泥各項性能指標用戶普遍反應良好,但也有極個別用戶反映水泥與外加劑的適應性不好。為此筆者用兩種高效減水劑與三種不同成分的水泥產品進行適應性試驗,分析了減水劑對水泥凈漿初始流動度及1h流動度損失的影響,以及減水劑與摻有不同混合材的水泥之間的適應性分析。目的是為確認水泥產品與外加劑的適應性影響因素,并以試驗結果作為調整水泥生產指標的依據。
                2 試驗材料與試驗方法、儀器
                2.1 試驗材料
                2.1.1 水泥及混合材
                  本試驗采用了本公司的硅酸鹽水泥熟料,通過改變生料配料方式燒出三種不同成分的熟料樣品。將三種熟料都按6.0%(重量)配入相同的石膏(SO3含量在38%左右),分別用?準500mm×500mm標準試驗小磨粉磨制成硅酸鹽水泥(Ⅰ型)。表1列出了三種新港硅酸鹽水泥熟料的礦物組成。

                  本試驗所使用的混合材有普通細度礦渣、超細礦渣、粉煤灰、沸石粉,分別按10%、20%、30%、40%、50%與新港自制硅酸鹽水泥混勻后制成摻混合材的水泥。
                2.1.2 高效減水劑
                  UNF-5:萘磺酸鹽甲醛縮合物(萘系高效減水劑)。
                  SM:磺化三聚氰胺甲醛樹脂(密胺樹脂類高效減水劑)。
                2.2 試驗方法、儀器
                  水泥及混合材的細度測定按GB1345進行。水泥標準稠度用水量、凝結時間的測定按GB1346進行。水泥及混合材的平均粒徑用激光粒度儀測定。
                  水泥凈漿擴散度實驗按GB8077進行,采用微型坍落度儀(上口?準36mm、下口?準64mm、高60mm的截頭圓模)測定靜態下漿體的擴散直徑。所用儀器還包括?準500mm×500mm標準試驗小磨、凈漿攪拌機、測定流動度變化的玻璃尺與直尺。
                  凈漿的水膠比經實驗選擇0.28,改變高效減水劑的加入劑量,通過測定加水后5min(即攪拌剛結束)的初始流動度F5及靜置1h漿體的流動度F60,比較不同水泥與高效減水劑適應性的差異。
                試驗是在固定水膠比(0.28)及固定UNF-5摻量(0.8%)的條件下,測定不同類型、摻量混合材與高效減水劑的適應性。
                3 試驗結果與討論
                3.1 水泥有關物理性能及混合材細度(見表2、表3)

                3.2 UNF-5與自配硅酸鹽水泥的適應性
                  一般來說,水泥凈漿流動度F在水灰比一定時隨高效減水劑摻量增加而增加,到某一劑量之后流動度不再增加,或增加很小,此時的減水劑摻量稱為飽和點。當摻用超過該點過多的減水劑時會增加成本,同時會導致水泥漿與骨料的離析。表4及圖1是三種水泥加水(W/C=0.28)拌合在UNF-5摻量變化條件下流動變化的實驗結果。

                  由圖1可看出,樣品3水泥與UNF-5的適應性最好,表現為相同UNF-5摻量時流動度值較大,且1h后流動度損失也很小。其次是樣品1水泥,該水泥具有明顯的飽和點,但飽和點UNF-5摻量較高(為1.4%),1h流動度損失較大。樣品2水泥與UNF-5的適應性較差,雖然其飽和點較小(為1.0%),且初始流動值較高,但1h流動度損失太大,UNF-5摻量從0.6%到1.4%,F60基本不增加。
                3.3 SM與硅酸鹽水泥的適應性
                  表5及圖2是SM與三種水泥適應性的實驗結果,尤其可以看出相同的水泥與不同減水劑之間適應性存在差異。圖2表明,三種水泥與SM的適應性都不太理想。樣品1水泥飽和點較為明顯,1h流動度損失看起來較小,但初始流動度值不高,樣品1水泥F60值似乎還未達到飽和點,這意味著需要摻加更多的SM。樣品2與樣品3水泥的初始流動度在SM摻量相同的條件下比樣品1水泥高得多,但1h流動度損失太大。這說明SM與三種水泥的適應性不如UNF-5與三種水泥的適應性好。
                3.4 UNF-5與摻混合材水泥的適應性
                  在水泥生產及施工中常用的混合材有礦渣、粉煤灰、沸石及石灰石等。近年來超細礦渣常作為高性能混凝土的摻合材料,對改善混凝土的工作性能、力學性能及耐久性都有很好的作用。本試驗中將混凝土施工中常用的四種混合材(即礦渣、粉煤灰、沸石、超細礦渣),以不同比例摻入樣品1水泥中,在固定水膠比、固定UNF-5摻量條件下,測定初始流動度F5及1h流動度F60損失值,測定結果見表6及圖3。
                  當超細礦渣摻量在20%時,就可顯著改善水泥的初始流動度及1h流動度,而且流動度損失很少。隨著摻量增加至50%,流動度增加不再明顯。粉煤灰加入水泥后與UNF-5的適應性比較好,粉煤灰從10%至50%,F5及F60變化規律是一致的,兩者在該摻量范圍內流動度變化都不大,但以摻量30%時為最高,1h流動度損失較少。
                普通細度礦渣加入10%,水泥初始流動度達到較高數值,以后隨礦渣摻量增加流動度增長緩慢;1h流動度損失較大。沸石的摻入量10%時為最好,此處F5、F60值均處于最高點,且損失最小;當摻量超過10%后,水泥的流動度F5、F60基本上呈直線下降。
                  通過比較圖3及圖1,可發現加入混合材后,樣品1水泥與UNF-5的適應性得到很大的改善,其中以超細礦渣的效果為最好,粉煤灰次之,普通細度礦渣對改善初始流動度有較大作用。

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