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浅谈外加剂掺量对混凝土凝结时间和抗压强度的影响

信息来源:hunningtu.biz  时间:2008-10-30  浏览次数:500

  山西省闻喜县海鑫海天混凝土有限公司
  安立俊 王勇斌 马慧敏
  【摘要】在外加剂的应用中,我们遇到了许多问题。例如,因外加剂(主要是外加剂中的缓凝成分)造成的混凝土缓凝和超时缓凝问题。本文论述了外加剂(主要是外加剂中的缓凝成分)掺量对混凝土凝结时间和抗压强度的影响。
  【关键词】外加剂(缓凝成分);掺量;凝结时间;抗压强度;影响。
  【作者简介】安立俊(1976-),男,工程师。王勇斌(1982-),男,助理工程师。马慧敏(1986-),男,助理工程师。
  【单位地址】山西省闻喜县大运高速路口红绿灯处(043800)
  【联系电话】0359-7468195 13734291106
  1960年,混凝土外加剂的出现,特别是高性能外加剂的大量应用,不仅改善了混凝土的各种性能,而且为混凝土施工工艺的发展创造了良好的条件,可誉为混凝土技术的第三次革命。但是,在外加剂的应用中,我们亦遇到了许多问题,甚至有的问题是我们从心里很难接受的。例如,外加剂与水泥的适应性问题,外加剂的最佳掺量问题,以及因外加剂(主要是外加剂中的缓凝成分)造成的混凝土缓凝和超时缓凝问题等等。今天,我们就浅谈一点外加剂(主要是外加剂中的缓凝成分)掺量对混凝土凝结时间和抗压强度的影响。
  1、试验原材料
  ⑴、水泥:海鑫P·S·A 42.5矿渣硅酸盐水泥。
  细度 (80μm筛筛余)(%)
  4.0
  标准稠度用水量(%)
  25.2
  凝结时间
  初凝(min)
  3h35min
  终凝(min)
  5h20min
  安定性
  合格
  水泥胶砂流动度(mm)
  180
  抗折强度
  (MPa)
  3d
  4.6
  28d
  7.0
  抗压强度
  (MPa)
  3d
  19.6
  28d
  51.2
  ⑵、粉煤灰:永济电厂Ⅱ级粉煤灰。
  细度
  (45μm筛筛余)(%)
  活性指数(%)
  需水量比(%)
  三氧化硫(%)
  烧失量
  (%)
  12.0
  82
  97
  2.20
  7.35
  ⑶、矿粉:闻喜彤阳S95级矿渣粉。
  比表面积(m2/Kg)
  活性指数(%)
  需水量比(%)
  三氧化硫(%)
  氯离子
  (%)
  烧失量
  (%)
  409
  101
  96
  0.4
  0.017
  0.8
  ⑷、外加剂:复合。配方见下:
  萘系高效减水剂母液 (液体,含固量:47%):660Kg;葡萄糖酸钠:45Kg;保塑剂:20Kg;十二烷基苯磺酸钠:5Kg;水:280Kg。
  ⑸、砂:裴社砂,Ⅱ区中砂,颗粒级配基本符合规定。
  ⑹、碎石:岭西东碎石,5mm-31.5mm连续级配。
  2、试验及试验结果
  ⑴、混凝土试验用配合比为:
  编号
  水泥
  (Kg)
  粉煤灰(Kg)
  矿粉
  (Kg)
  砂
  (Kg)
  石
  (Kg)
  水
  (Kg)
  外加剂(Kg)
  掺量
  (%)
  01
  320
  60
  60
  900
  817
  186
  5.3
  1.2
  02
  320
  60
  60
  900
  817
  186
  6.2
  1.4
  03
  320
  60
  60
  900
  817
  185
  7.0
  1.6
  04
  320
  60
  60
  900
  817
  184
  7.9
  1.8
  05
  320
  60
  60
  900
  817
  184
  8.8
  2.0
  06
  320
  60
  60
  900
  817
  183
  9.7
  2.2
  07
  320
  60
  60
  900
  817
  183
  10.6
  2.4
  08
  320
  60
  60
  900
  817
  182
  11.4
  2.6
  09
  320
  60
  60
  900
  817
  181
  12.3
  2.8
  ⑵、混凝土和易性、坍落度及坍落扩展度为:
  编号
  和易性
  坍落度及坍落扩展度(mm)
  40min后坍落度及坍落扩展度 (mm)
  终凝时间(h)
  01
  和易性一般
  180/350
  150/300
  18
  02
  和易性一般
  190/380
  160/300
  24
  03
  和易性一般
  200/480
  170/320
  30
  04
  和易性良好
  200/550
  200/440
  38
  05
  和易性良好
  200/580
  200/480
  48
  06
  和易性一般
  210/600
  210/550
  72
  07
  和易性一般
  220/600
  220/580
  120
  08
  和易性差、砂率偏低、离析、泌水
  220/600
  230/600
  168
  09
  和易性差、砂率偏低、离析、泌水、沉淀、扒底
  220/600
  230/600
  240
  ⑶、混凝土抗压强度及强度损失为:
  编号
  28天抗压强度(MPa)
  28天强度损失(%)
  56天抗压强度(MPa)
  56天强度损失(%)
  01
  49.9
  0
  57.8
  0
  02
  49.5
  0.8
  57.5
  0.5
  03
  46.2
  7.4
  55.1
  4.7
  04
  44.9
  10.0
  52.2
  9.7
  05
  43.5
  12.8
  51.7
  10.6
  06
  40.6
  18.6
  48.2
  16.6
  07
  37.9
  24.0
  46.0
  20.4
  08
  36.4
  27.1
  44.8
  22.5
  09
  34.7
  30.5
  42.1
  27.2
  3、试验结论
  通过试验,我们可以得出结论:随着外加剂(主要是外加剂中的缓凝成分)掺量的增加,混凝土的凝结时间亦相应延长,这是当外加剂(主要是外加剂中的缓凝成分)掺量达到一定量后造成了混凝土出现缓凝或超时缓凝现象。同时,混凝土的28天抗压强度和56天抗压强度均相应降低。若以上述试验中18h终凝的混凝土抗压强度为标准,则3天(72小时)终凝的混凝土,其28天抗压强度损失达到18.6%,56天抗压强度损失达到16.6%。而10天(240小时)终凝的混凝土,其28天抗压强度损失达到30.5%,56天抗压强度损失达到27.2%。
  4、几点补充
  ⑴、在试验中,我们发现,凝结时间长的混凝土试件标养28天破坏后,里面尚有部分没有完全水化,“酥”,无强度。经标养56天破坏后,已基本上完全水化。另外,应该再观察混凝土的90天甚至更长龄期时的强度。
  ⑵、从上面的试验可以看出,试验用外加剂对该批水泥是不适应的。主要表现为减水成分偏少,而缓凝成分偏多。在这种情况下,为了使混凝土拌和物达到良好的坍落度和坍落度经时损失,我们往往会采取增加外加剂掺量的办法来加以解决;但是,因为一般的外加剂均是复合而成的,都多多少少含有一定的缓凝成分,这时,便会按下葫芦起了瓢,即混凝土拌和物的坍落度和坍落度经时损失问题解决了,而混凝土缓凝和超时缓凝问题却出现了。对此,应及时通知外加剂生产厂家调整其配方。例如:以上试验用外加剂的配方应调整为:萘系高效减水剂母液(液体,含固量:47%):660Kg;葡萄糖酸钠:15Kg;保塑剂:10Kg;十二烷基苯磺酸钠:5Kg;水:280Kg。一般情况下,在混凝土拌和物达到良好的坍落度和坍落度经时损失的前提下,外加剂(混凝土)的凝结时间宜控制在12-14小时。对外加剂生产厂家来说,应奉行“减水稍高,缓凝稍低”的原则,以防止水泥等原材料或气温等突变而造成混凝土缓凝和超时缓凝问题。
  ⑶、有些水泥质量指标波动较大。例如,水泥的细度,标准稠度用水量,凝结时间,安定性,含碱量,铝酸三钙、硅酸三钙等矿物组分的含量,新鲜程度,以及掺合料的品种、质量等级等等。
  ①、据有关资料介绍,当水泥中铝酸三钙含量高于8%时,外加剂的适应性差,混凝土拌和物的流动性差,尤其初始坍落度小而损失大,原因是铝酸三钙水化速度最快,对外加剂的吸附速度也最快,外加剂的分散效果也最差,即较少的缓凝成分控制不了铝酸三钙的急速水化,需较多的缓凝成分以适应之。而当水泥中铝酸三钙含量低于4%时,若外加剂中的缓凝成分不作调整,将会造成混凝土缓凝和超时缓凝,严重影响混凝土质量,这是因为较少的铝酸三钙含量对外加剂的吸附量也较少,当达到其饱和状态时,多余的外加剂中的缓凝成分便包裹住铝酸三钙,使其长时间不能水化,从而造成混凝土凝结时间的延长。
  ②、水泥的新鲜程度。水泥温度越高,外加剂对其流化效果越差,混凝土的坍落度损失也越大。而陈化时间较长的水泥,其干燥度较低、正电性较小、适应性较好。例如:同一批外加剂,同一批水泥,其初始水泥净浆流动度为160mm,40min后为0;而水泥陈化15天后,其初始水泥净浆流动度可达240mm,40min后仍有200mm。
  总之,外加剂生产厂家应按照“外加剂适应水泥”的宗旨,根据水泥实际情况,有针对性地去调整配方,努力以适宜配方和掺量去适应水泥。
  ⑷、粉煤灰、矿粉、砂、石等原材料的变化,以及混凝土生产时的投料顺序,搅拌时间的长短,施工现场的加水与否等等,都会影响混凝土的凝结时间。
  一些等外品粉煤灰的掺加(或者是以水泥混合材料的形式),会大幅增加混凝土的需水量。砂、石等含泥量的增大,也会大幅增加混凝土的需水量。在用水量不变的情况,其混凝土拌和物坍落度会变小。为保证施工所需的坍落度,同时亦为了保证混凝土水灰比的不变,我们往往会采取增加外加剂掺量的办法来加以解决,这无形之中也会增加混凝土中的缓凝成分,也可能会使混凝土拌和物出现缓凝和超时缓凝问题。
  混凝土生产时水泥投料的滞后,会缩短混凝土的凝结时间。(此混凝土坍落度良好,但坍落扩展度差。)
  施工现场的加水,会延长混凝土的凝结时间。
  ⑸、环境温度变化。高温时,缓凝效果降低;而低温时,缓凝效果增强。
  总之,在外加剂(缓凝成分)的掺量问题上,我们应该慎之又慎,准确快捷地检测原材料质量,及时地调整混凝土配合比,将隐患处理在刚现苗头之时,预防混凝土缓凝和超时缓凝事故的发生,以稳定生产,稳定质量。  山西省闻喜县海鑫海天混凝土有限公司
  安立俊 王勇斌 马慧敏
  【摘要】在外加剂的应用中,我们遇到了许多问题。例如,因外加剂(主要是外加剂中的缓凝成分)造成的混凝土缓凝和超时缓凝问题。本文论述了外加剂(主要是外加剂中的缓凝成分)掺量对混凝土凝结时间和抗压强度的影响。
  【关键词】外加剂(缓凝成分);掺量;凝结时间;抗压强度;影响。
  【作者简介】安立俊(1976-),男,工程师。王勇斌(1982-),男,助理工程师。马慧敏(1986-),男,助理工程师。
  【单位地址】山西省闻喜县大运高速路口红绿灯处(043800)
  【联系电话】0359-7468195 13734291106
  1960年,混凝土外加剂的出现,特别是高性能外加剂的大量应用,不仅改善了混凝土的各种性能,而且为混凝土施工工艺的发展创造了良好的条件,可誉为混凝土技术的第三次革命。但是,在外加剂的应用中,我们亦遇到了许多问题,甚至有的问题是我们从心里很难接受的。例如,外加剂与水泥的适应性问题,外加剂的最佳掺量问题,以及因外加剂(主要是外加剂中的缓凝成分)造成的混凝土缓凝和超时缓凝问题等等。今天,我们就浅谈一点外加剂(主要是外加剂中的缓凝成分)掺量对混凝土凝结时间和抗压强度的影响。
  1、试验原材料
  ⑴、水泥:海鑫P·S·A 42.5矿渣硅酸盐水泥。
  细度 (80μm筛筛余)(%)
  4.0
  标准稠度用水量(%)
  25.2
  凝结时间
  初凝(min)
  3h35min
  终凝(min)
  5h20min
  安定性
  合格
  水泥胶砂流动度(mm)
  180
  抗折强度
  (MPa)
  3d
  4.6
  28d
  7.0
  抗压强度
  (MPa)
  3d
  19.6
  28d
  51.2
  ⑵、粉煤灰:永济电厂Ⅱ级粉煤灰。
  细度
  (45μm筛筛余)(%)
  活性指数(%)
  需水量比(%)
  三氧化硫(%)
  烧失量
  (%)
  12.0
  82
  97
  2.20
  7.35
  ⑶、矿粉:闻喜彤阳S95级矿渣粉。
  比表面积(m2/Kg)
  活性指数(%)
  需水量比(%)
  三氧化硫(%)
  氯离子
  (%)
  烧失量
  (%)
  409
  101
  96
  0.4
  0.017
  0.8
  ⑷、外加剂:复合。配方见下:
  萘系高效减水剂母液 (液体,含固量:47%):660Kg;葡萄糖酸钠:45Kg;保塑剂:20Kg;十二烷基苯磺酸钠:5Kg;水:280Kg。
  ⑸、砂:裴社砂,Ⅱ区中砂,颗粒级配基本符合规定。
  ⑹、碎石:岭西东碎石,5mm-31.5mm连续级配。
  2、试验及试验结果
  ⑴、混凝土试验用配合比为:
  编号
  水泥
  (Kg)
  粉煤灰(Kg)
  矿粉
  (Kg)
  砂
  (Kg)
  石
  (Kg)
  水
  (Kg)
  外加剂(Kg)
  掺量
  (%)
  01
  320
  60
  60
  900
  817
  186
  5.3
  1.2
  02
  320
  60
  60
  900
  817
  186
  6.2
  1.4
  03
  320
  60
  60
  900
  817
  185
  7.0
  1.6
  04
  320
  60
  60
  900
  817
  184
  7.9
  1.8
  05
  320
  60
  60
  900
  817
  184
  8.8
  2.0
  06
  320
  60
  60
  900
  817
  183
  9.7
  2.2
  07
  320
  60
  60
  900
  817
  183
  10.6
  2.4
  08
  320
  60
  60
  900
  817
  182
  11.4
  2.6
  09
  320
  60
  60
  900
  817
  181
  12.3
  2.8
  ⑵、混凝土和易性、坍落度及坍落扩展度为:
  编号
  和易性
  坍落度及坍落扩展度(mm)
  40min后坍落度及坍落扩展度 (mm)
  终凝时间(h)
  01
  和易性一般
  180/350
  150/300
  18
  02
  和易性一般
  190/380
  160/300
  24
  03
  和易性一般
  200/480
  170/320
  30
  04
  和易性良好
  200/550
  200/440
  38
  05
  和易性良好
  200/580
  200/480
  48
  06
  和易性一般
  210/600
  210/550
  72
  07
  和易性一般
  220/600
  220/580
  120
  08
  和易性差、砂率偏低、离析、泌水
  220/600
  230/600
  168
  09
  和易性差、砂率偏低、离析、泌水、沉淀、扒底
  220/600
  230/600
  240
  ⑶、混凝土抗压强度及强度损失为:
  编号
  28天抗压强度(MPa)
  28天强度损失(%)
  56天抗压强度(MPa)
  56天强度损失(%)
  01
  49.9
  0
  57.8
  0
  02
  49.5
  0.8
  57.5
  0.5
  03
  46.2
  7.4
  55.1
  4.7
  04
  44.9
  10.0
  52.2
  9.7
  05
  43.5
  12.8
  51.7
  10.6
  06
  40.6
  18.6
  48.2
  16.6
  07
  37.9
  24.0
  46.0
  20.4
  08
  36.4
  27.1
  44.8
  22.5
  09
  34.7
  30.5
  42.1
  27.2
  3、试验结论
  通过试验,我们可以得出结论:随着外加剂(主要是外加剂中的缓凝成分)掺量的增加,混凝土的凝结时间亦相应延长,这是当外加剂(主要是外加剂中的缓凝成分)掺量达到一定量后造成了混凝土出现缓凝或超时缓凝现象。同时,混凝土的28天抗压强度和56天抗压强度均相应降低。若以上述试验中18h终凝的混凝土抗压强度为标准,则3天(72小时)终凝的混凝土,其28天抗压强度损失达到18.6%,56天抗压强度损失达到16.6%。而10天(240小时)终凝的混凝土,其28天抗压强度损失达到30.5%,56天抗压强度损失达到27.2%。
  4、几点补充
  ⑴、在试验中,我们发现,凝结时间长的混凝土试件标养28天破坏后,里面尚有部分没有完全水化,“酥”,无强度。经标养56天破坏后,已基本上完全水化。另外,应该再观察混凝土的90天甚至更长龄期时的强度。
  ⑵、从上面的试验可以看出,试验用外加剂对该批水泥是不适应的。主要表现为减水成分偏少,而缓凝成分偏多。在这种情况下,为了使混凝土拌和物达到良好的坍落度和坍落度经时损失,我们往往会采取增加外加剂掺量的办法来加以解决;但是,因为一般的外加剂均是复合而成的,都多多少少含有一定的缓凝成分,这时,便会按下葫芦起了瓢,即混凝土拌和物的坍落度和坍落度经时损失问题解决了,而混凝土缓凝和超时缓凝问题却出现了。对此,应及时通知外加剂生产厂家调整其配方。例如:以上试验用外加剂的配方应调整为:萘系高效减水剂母液(液体,含固量:47%):660Kg;葡萄糖酸钠:15Kg;保塑剂:10Kg;十二烷基苯磺酸钠:5Kg;水:280Kg。一般情况下,在混凝土拌和物达到良好的坍落度和坍落度经时损失的前提下,外加剂(混凝土)的凝结时间宜控制在12-14小时。对外加剂生产厂家来说,应奉行“减水稍高,缓凝稍低”的原则,以防止水泥等原材料或气温等突变而造成混凝土缓凝和超时缓凝问题。
  ⑶、有些水泥质量指标波动较大。例如,水泥的细度,标准稠度用水量,凝结时间,安定性,含碱量,铝酸三钙、硅酸三钙等矿物组分的含量,新鲜程度,以及掺合料的品种、质量等级等等。
  ①、据有关资料介绍,当水泥中铝酸三钙含量高于8%时,外加剂的适应性差,混凝土拌和物的流动性差,尤其初始坍落度小而损失大,原因是铝酸三钙水化速度最快,对外加剂的吸附速度也最快,外加剂的分散效果也最差,即较少的缓凝成分控制不了铝酸三钙的急速水化,需较多的缓凝成分以适应之。而当水泥中铝酸三钙含量低于4%时,若外加剂中的缓凝成分不作调整,将会造成混凝土缓凝和超时缓凝,严重影响混凝土质量,这是因为较少的铝酸三钙含量对外加剂的吸附量也较少,当达到其饱和状态时,多余的外加剂中的缓凝成分便包裹住铝酸三钙,使其长时间不能水化,从而造成混凝土凝结时间的延长。
  ②、水泥的新鲜程度。水泥温度越高,外加剂对其流化效果越差,混凝土的坍落度损失也越大。而陈化时间较长的水泥,其干燥度较低、正电性较小、适应性较好。例如:同一批外加剂,同一批水泥,其初始水泥净浆流动度为160mm,40min后为0;而水泥陈化15天后,其初始水泥净浆流动度可达240mm,40min后仍有200mm。
  总之,外加剂生产厂家应按照“外加剂适应水泥”的宗旨,根据水泥实际情况,有针对性地去调整配方,努力以适宜配方和掺量去适应水泥。
  ⑷、粉煤灰、矿粉、砂、石等原材料的变化,以及混凝土生产时的投料顺序,搅拌时间的长短,施工现场的加水与否等等,都会影响混凝土的凝结时间。
  一些等外品粉煤灰的掺加(或者是以水泥混合材料的形式),会大幅增加混凝土的需水量。砂、石等含泥量的增大,也会大幅增加混凝土的需水量。在用水量不变的情况,其混凝土拌和物坍落度会变小。为保证施工所需的坍落度,同时亦为了保证混凝土水灰比的不变,我们往往会采取增加外加剂掺量的办法来加以解决,这无形之中也会增加混凝土中的缓凝成分,也可能会使混凝土拌和物出现缓凝和超时缓凝问题。
  混凝土生产时水泥投料的滞后,会缩短混凝土的凝结时间。(此混凝土坍落度良好,但坍落扩展度差。)
  施工现场的加水,会延长混凝土的凝结时间。
  ⑸、环境温度变化。高温时,缓凝效果降低;而低温时,缓凝效果增强。
  总之,在外加剂(缓凝成分)的掺量问题上,我们应该慎之又慎,准确快捷地检测原材料质量,及时地调整混凝土配合比,将隐患处理在刚现苗头之时,预防混凝土缓凝和超时缓凝事故的发生,以稳定生产,稳定质量。

    ——本信息真实性未经中国混凝土网证实,仅供您参考