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影响萘系高效减水剂与普通硅酸盐水泥适应性的关键因素
发布时间：
2023-01-04 16:15
影响萘系高效减水剂与普通硅酸盐水泥适应性的关键因素
在有的水泥和高效减水剂系统中，高效减水剂在低水灰比的混凝土中不同程度地存在坍落度损失快的问题；而在另一种情况下，水泥和水接触后，在60min-90min内，大坍落度仍能保持，没有离析和泌水现象。前者，外加剂和水泥是不适应的，而后者是适应的。
萘系减水剂是当前混凝土中使用最多的外加剂，其适应性的问题已有许多文献进行了讨论。但在文献中，也报道了以木质素系为主要成分的普通减水剂不适应的一些事例。
莫斯锥研究表明，掺有高效减水剂超塑性水泥浆体时，发现有一个临界掺量，超过这一掺量，增加高效萘系减水剂掺量，水泥浆体的流动性和混凝土的初始坍落度不再增加，这一点被称为饱和点，在这一点的萘系减水剂的掺量称为饱和掺量。
当研究通过莫斯锥的流过时间与高效减水剂掺量之关系时，有些水泥在加水后5min和60min时流过时间没有任何差异，而另外的一些水泥流过时间增加很多，即使萘系减水剂为高掺量也是如此。在有些情况下，在饱和点以上，增加萘系减水剂的掺量，可使混凝土在长时间内保持大坍落度，而在另外一些情况下，在饱和点之外增加萘系减水剂的掺量会导致离析和泌水。
水泥的组成和物化性能，特别是其中 C3A含量，水泥的细度，熟料粉磨时所用硫酸钙的性能和硫酸盐饱和程度，在有些研究中作为影响水泥和多磺酸盐的高效减水剂之间适应性的重要参数已经能鉴别。目前水泥中的可溶性的碱(实际是碱的硫酸盐)已证明是重要的参数，对于每一种水泥和多磺酸盐的高效减水剂的复合系统，可能存在一个可溶性碱的最佳含量，在低碱水泥中，加入少量的硫酸钠可明显地改善水泥浆体和由这种水泥所制备混凝土的流变性。使用残留硫酸盐量较高的高效减水剂也能减少混凝土坍落度损失。
众所周知，运用延迟或二次添加高效减水剂的方法也可改善有些水泥和高效减水剂系统的流变性。实际上，当多磺酸盐的高效减水剂在混凝土开始搅拌时加入，它与水泥中的 C3A反应生成有机和无机的络合物，而高效减水剂在砼搅拌过程中稍后加入，高效减水剂又被钙矾石少量吸附。为了更好地了解水泥和多磺酸盐高效减水剂系统中经常发生这种不适应性的原因，我们采用两种有明显差异的硅酸盐水泥做了对比。
1沈阳混凝土材料：
研究所用水泥及其物化性能列于表1，熟料组成示于表2。在给定的水泥中，熟料的组成对明确 SO3的来源是重要的，由表2可以看出熟料中的SO3的量是0.09%和0.52%，碱的硫酸盐溶解非常快，因此在水泥和水接触开始的几分钟内，水泥浆体孔隙溶液可以很快获得。所用高效减水剂是有良好性能的多萘磺酸钠，这种高效减水剂有很高的纯度和其他所需的功能。
2 沈阳混凝土试验计划：
用小坍落度试验找出不适应的系统，用莫斯锥试验确定每一种水泥的萘系减水剂饱和掺量，研究用这两种水泥制成浆体的流变性，浆体的水灰比为0.35。得到水泥浆体的饱和点之后，就制备W/C为0.3的混凝土。以便证实浆体所得结果的有效性。并测定新拌混凝土在90 min时的坍落度，其后成型以测定硬化混凝土的力学性能。
3 试验结果和讨论：
1）水泥浆体的试验
掺1%萘系高效减水剂的两种水泥浆体的小坍落度试验，没有发现任何不适应的问题。这两种水泥的流变性，以水泥加水后2h的扩展面积表示。
在研究条件下清楚表明：水泥B没有足够的流动性，或其损失较快。这些水泥的化学组成(以及生产所用的熟料 )表明，水泥中碱的硫酸盐含量是很低的，小坍落度试验所得到的结果被莫斯锥试验所证实。莫斯锥试验表明，用于小坍落试验的水泥掺1%高效减水剂有时就太高了，以致超掺量掩盖了某些水泥的不适应性。
试验结果分析认为：小坍落度试验所得水泥浆体的流动性随着高效减水剂的大量吸附而降低，即可溶的碱性硫酸盐少的水泥，当向低碱量的A水泥中加入硫酸钠时，高效减水剂吸附量降低，但未观察到其最佳状态。
2）混凝土试验
对水泥浆体的试验，可以对水泥和高效减水剂之间的适应性进行初步的分析，但不能保证用同样水泥和高效减水剂制备的混凝土流变性完美无缺，水泥浆体所得结果的有效性必须通过对混凝土进行试验来验证 。
本研究所用混凝土的组成列于表3高效减水剂掺量随所使用水泥而变，因饱和点掺量随水泥而变，所用沙子是天然河沙，细度模数为2.50，密度为2.65。粗集料是破碎的变质石灰石，密度为2.65在水泥与2/3的拌和水接触90s之后，加入用1/3拌和水稀释的高效减水剂，初始坍落度目标值为200mmx20mm。如有可能，在90rain内测定混凝土的坍落度。新拌混凝土和硬化混凝土的力学性能列表4。
混凝土试验所得结果一般能反映用水泥浆体所得的结果，有时要作少量的调整。对于低碱水泥，其情况差别很大，当调整高效减水剂掺量时，有可能得到很大的初始坍落度，但有时坍落度损失很快，当在饱和点之上，稍微增加一点掺量，低碱水泥就会发生严重的离析和泌水，用这类水泥生产的混凝土显示 出与所用的高效减水剂缺乏"增强性"。用这种水泥和高效减水剂配合，建筑工地生产低 W／C的高性能混凝土是不容易的。延迟或二次添加(开始搅拌加入1／2，另一半在 5min后加入)高效减水剂也不能避免这方面的缺点。研究得出可溶性碱含量低的水泥，其坍落度损失较快。据试验结果分析，我们认为可以将水泥分为二类：高可溶性SO3和高碱量水泥的适应性好，可溶性硫酸盐少和低碱水泥是不适应的 。
4 结论：
当使用萘系高效减水剂生产高性能混凝土时，应用本研究的试验结果认真选择水泥能突出水泥中可溶碱和碱性硫酸盐含量的重要性。尽管水泥细度和铝酸盐相的含量对混凝土中高效减水剂掺量起重要作用，可溶性碱性硫酸盐的含量必须是最佳的。在本研究中，碱性硫酸盐少的水泥由于磺酸基的高效减水剂强烈的吸附作用，导致混凝土坍落度损失特别快，当可溶性硫酸盐(或可溶碱)含量增加时，吸附的高效减水剂立即下降；当掺量不足时，用可溶碱量少的水泥制备的混凝土不仅坍落度损失快，而且稍微过量时，还会出现严重的离析和泌水。易溶的可溶性碱性硫酸盐的数量是水泥和萘系高效减水剂适应性的关键性参数。
