还剩17页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
预拌混凝土坍落度分析及控制措施目录引言1序言2预拌混凝土坍落度分析
1.2水泥对混凝土坍落度损失的影响
21.
1.水泥的基本组成
1.
1.
1.2各组分含量、特性及对坍落度的影响
22.
1.
2.细度、颗粒级配对坍落度的影响
3.
1.
3.5矿物掺合料对混凝土坍落度损失的影响
1.
2.5集料对混凝土坍落度损失的影响
61.
3.集料有害杂质对混凝土坍落度损失的影响
61.
3.
1.集料的吸水率对混凝土坍落度损失的影响
61.
3.
2.集料吸水速度对混凝土坍落度损失的影响
1.
3.
3.7化学外加剂对混凝土坍落度损失的影响
1.
4.7环境条件对混凝土坍落度的影响
91.
5.坍落度损失控制的方法及技术
92.现场加水10现场添加外加剂10加大出机初始坍落度12缓凝剂技术12保坍外加剂13生产实践中坍落度损失控制的问题16结语18引言混凝土拌合物适当的坍落度及坍落度一致性是混凝土施工确保现场浇筑结构混凝土质量均匀性和密实完整性的基本条件对于预拌混凝土而言,新拌混凝土拌合物生产之后从搅拌站运送到施工工地现场、卸料、泵送、浇筑成型等过程需要经历一段时间,在这过程中拌合物坍落度随时间可能发生变化如果坍落度损失较大,可能给卸料、泵送、浇筑等施工操作带来困难,而影响混凝土工程质量另外,对于有些工程如水下导管灌注桩或连续墙,不仅需要浇筑由于外加剂消耗来自于水泥早期水化及其他原材料杂质的非分散性吸附,控制外加剂的消耗第一就是选用硫酸盐与铝酸盐活性平衡的水泥以及使用缓凝剂技术控制减缓水泥早期水化速率;第二,严格控制原材料吸附性杂质含量减少外加剂的非分散性吸附消耗外加剂或水补充一是可以通过现场后加水或添加外加剂;二是外加剂保坍技术开发和应用,通过分子结构设计来调节外加剂吸附平衡,提高外加剂分子存留在溶液中的比例和数量,提供足够的外加剂分子储备以补充吸附抵消消耗保持颗粒分散性来达到控制坍落度损失的目的在生产实践中可以根据混凝土工程要求、生产条件以及经济性选择适当的方法,或不同方法和技术的组合来控制坍落度损失现场加水到达现场后加水搅拌是一种恢复混凝土坍落度最原始但简单有效的方法由于过多的用水量会严重损害硬化混凝土的性能,因此绝大多数工程严禁现场加水问题不在于加水本身,而是加水的控制和管理,严禁的应该是随意加水如果能把加水过程纳入生产质量控制体系,严格控制加水过程及混凝土的总用水量,现场加水不失为一种控制坍落度损失简单有效而又经济的方法事实上在北美和欧洲等一些国家采用干法配料罐车搅拌生产的中低坍落度的预拌混凝士运送到现场加水调节坍落度仍然是一种常见的做法,前提条件就是能严格控制总用水量及加水搅拌后混凝土拌合物的均匀性,加水过程有完整的控制和记录在当前的建筑市场环境条件下,由于现场加水非常难于控制管理,严禁预拌混凝土出厂后加水是保证工程质量的一项基本措施但随着预拌混凝土生产智能化和信息化技术的发展及应用,运输途中或达到现场加水调节坍落度的方法未来有一定的发展和应用空间现场添加外加剂在高效减水剂发展和应用的早期,掺有高效减水剂的混凝土坍落度损失比较快,预拌混凝土搅拌站供应大坍落度或流态混凝土时通常是生产坍落70〜100mm度的基础混凝土,到现场后再添加高效减水剂使混凝土流化至所需要的坍落度,从而达到控制坍落度损失的目的,如图红线所示这是一种控制坍落度损失的1有效方法,而且混凝土浇注施工时不同批次混凝土的工作性比较稳定一致,有利于提高混凝土施工质量另外,后添加流化方法可以减少外加剂消耗,因此可以节省外加剂用量另外,当搅拌站生产出厂的混凝土掺有高效减水剂而又出现坍落度损失快时,也可以通过现场二次添加高效减水剂来补偿坍落度损失恢复至所需要坍落度,如图蓝线所示但二次添加的方法会增加总的外加剂用量,而且1多次添加容易出现离析泌水的现象,或影响其他如含气量、凝结时间等性能现场二次添加外加剂豺卜坍落度损失.恢望所要求的坍落度目标坍落度到达现场后添加外加剂流化至所■求的坍落度i经时到达现场图现场添加外加剂控制坍塌度损失示意图1无论是后流化还是后添加补偿损失恢复所需的坍落度都需要严格的计划和质量控制,预先通过试验建立坍落度增加和外加剂掺量的关系,并确保所添加的外加剂品种和量对混凝土其他性能没有明显负面影响,如凝结时间、含气量、离析泌水等随着缓凝减水剂技术的开发和应用,外加剂保坍性能得到明显改善,预拌混凝土搅拌站一般能够生产满足小时坍落度保持的混凝土由于生产时一次添加1-2外加剂可以提高生产供应效率和更方便生产质量控制,使用现场后添加外加剂流化的方法逐渐减少但是这种流化的方法使到达现场的混凝土具有更稳定一致的工作性有利于浇注施工质量的控制,在国外仍然有不少工程使用现场添加外加剂流化的方法控制混凝土坍落度,比如日本高速公路集团在一部分隧道二衬NEXCO混凝土工程要求预拌混凝土提供基础坍落度的混凝土,到达现场后添加外加剂流化至坍落度流动扩展度的半自密实混凝土,并且要求流210±15mm,350〜500mm化后的混凝土在测定流动扩展度后加振秒,流动扩展度的增加值应控制在1070〜之间如果流动扩展度的增加值小于表示流动性不足,隧道二衬混130mm70mm,凝土在模版内浇注后可能不能完全填密实如果流动扩展度的增加值大于130mm,在振捣成型时混凝土存在出现离析泌水的风险,从而影响现场隧道二衬结构混凝土的质量加大出机初始坍落度另一种曾经比较常见的方法就是生产混凝土时通过外加剂掺量加大出机混凝土坍落度,通常出机时处于离析状态,把预先估计的路途坍落度损失考虑在内,同时由于超掺提高外加剂存留在溶液中的分子数量以改善坍落度保持能力,使得预拌混凝土到达工地现场后仍具有满足施工要求的坍落度由于路途交通的不确定性到达工地现场的时间不一,不同批次的混凝土到达工地时坍落度波动较大,对于验收控制比较严格的工程具有较高拒收风险这种方法目前只适合于生产技术条件较差的预拌混凝土搅拌站及要求比较简单的混凝土工程,尤其是对于路途较远、坍落度损失较快的混凝土缓凝剂技术水泥早期水化对外加剂的消耗是混凝土坍落度损失的最主要原因,因此延缓水泥早期水化是一种很自然的改善和控制坍落度损失的途径通过使用缓凝剂技术延缓早期水泥水化来达到控制混凝土坍落度损失是实践中最常用和比较经济的方法常规的缓凝剂,如糖蜜、蔗糖、葡萄糖酸钠、柠檬酸、木质素磺酸钙等都能够有效延缓硅酸盐的水化,从而延长水泥的凝结时间,如图所示但这些缓2凝剂对铝酸盐水化的影响比较复杂,不能很好控制铝酸盐水化铝酸盐水化主要靠硫酸盐来控制,因此水泥化学中硫酸盐与铝酸盐活性的平衡是关键常规缓凝剂的使用可能改变体系铝酸盐与硫酸盐的平衡,增加对硫酸盐的需求,提高掺量并不能进一步有效延长坍落度保持时间,但缓凝程度却随掺量提高成非线性增加,甚至可能导致缓凝的失控,使混凝土凝结时间变得难于预测,而且这种非线性关系对环境温度和水泥化学比较敏感使用缓凝剂时一定要根据所选用的材料和环境温度来确定掺量的边界来控制混凝土的缓凝程度因此,常规缓凝剂通常用于满70水泥心完OPCC SW=1:
2.5足小时的坍落度保持时间要求的混凝土生产1-2摄量/%十葡五糖酸钠一木质津礴酸钙一蔗糖酒密r-柠橡酸图缓凝剂渗量与缓凝时间的关系2为了更有效可靠或满足更长时间坍落度保持的要求,水泥水化稳定剂是一种更好的选择水化稳定剂是一种可以同时抑制铝酸钙和硅酸钙水化的特殊缓凝剂,由特定配方组成在给定的材料和环境条件下,缓凝时间随掺量的增加而增加,但增加的比例接近于线性,凝结时间仍然是可控可预测,便于生产控制管理由于水化稳定剂的应用可以大幅度减少水泥初期水化产物对外加剂分子的消耗,甚至可以使水泥在一定期限内休眠,是一种非常有效和灵活的外加剂应用技术,通过调整掺量能够获得几个小时到几十小时较大范围内所需要的混凝土拌合物坍落度保持时间水化稳定剂的开发原本用于回收返回或未用完的混凝土,后来在实践中发现对于坍落度损失控制非常有效,尤其是坍落度保持时间要求较长的混凝土工程,比如一污水处理工程米深水下连续墙,导管法一次连续浇筑小时约709立方米混凝土,使用水化稳定剂和减水剂的简单组合可以获得小时坍落度10009保持时间,而且混凝土初始凝结时间不超过小时另外,水化稳定剂也是现代35湿法喷射混凝土常用外加剂一个重要组成部分,延长混凝土喷射施工的开放时间,提高混凝土供用和施工效率需要指出的是水化稳定剂掺量与缓凝程度的接近于线性关系受水泥化学和温度的影响,因此水化稳定剂的掺量需要根据工程要求针对具体使用的材料通过试验来优化和确定同时因为缓凝作用的存在,随坍落度保持时间延长混凝土凝结时间也会相应增加,但缓凝程度仍然处于可控状态保坍外加剂尽管缓凝剂技术是实践中最常用也是控制混凝土坍落度损失比较经济的方法,在工程应用中仍然希望尽量减少缓凝程度对工程施工进度和施工质量的影响另外,缓凝剂技术基本上不能控制由于其他非水泥水化引起外加剂消耗导致的坍落度损失,如骨料或矿物填料中膨胀性粘土杂质、粉煤灰中未燃尽活性炭等对外加剂消耗性吸附因此如何延长混凝土坍落度保持时间同时控制凝结时间不产生额外的缓凝是外加剂技术的一个发展方向如前所述,外加剂本身的保坍能力主要取决于吸附平衡时留在溶液中分子数量,以能持续提供可吸附的外加剂分子补充吸附保持颗粒的分散从外加剂的化学分子结构来说,传统的蔡系等缩聚物为带有较强阴离子电荷的线性分子结构,颗粒表面吸附能力强,吸附速率快,吸附平衡时存留在颗粒间溶液的比例很少,能够补充吸附分子较少,因此掺加单纯的蔡系等缩聚物外加剂的混凝土通常坍落度损失较快与传统的秦系等缩聚物外加剂不同,聚竣酸外加剂其主链和侧链组成的梳型分子结构是个开放的结构平台,可以通过分子结构设计调整外加剂的吸附平衡来改善和增强保坍能力一是在减水型外加剂分子结构的基础上降低酸酸比来降低聚合物分子阴离子电荷密度同时由于侧链密度的提高,侧链对阴离子电荷的屏蔽效应也增强,使得聚合物分子在颗粒表面的吸附能力降低,增加存留在溶液中分子的比例以用于后续补充外加剂吸附,改善坍落度保持能力这样获得的外加剂兼具减水和一定保坍性能,可用于满足一般小时保坍要求的工程,同时降低了缓凝带来的风险1〜2由于在颗粒表面的有效吸附减少,降低了外加剂的敏感性,更容易控制生产质量,更适用于预拌混凝土生产Hydrolysis:OH图缓蚀剂保坍外加剂分子结构及工作原理示意图3另一种途径是通过缓释技术在溶液中建立可吸附的外加剂分子储备以能持续不断补充外加剂的吸附保持颗粒分散来达到控制坍落度损失的目的图所示的3是一种常见的缓释保坍型聚竣酸外加剂,通过在分子结构的主链上引入非离子性酯类基团(如丙烯酸羟乙酯,丙烯酸羟丙酯等)取代阴离子竣酸基团,减少或取消分子中阴离子电荷,使得外加剂在掺入到混凝土初始只有少量的分子吸附到颗粒表面,大部分聚合物分子存留在颗粒之间的溶液中这些存留在颗粒之间溶液中的聚合物分子在碱性环境下逐渐水解释放出带负电荷的竣酸基团随着初始水化产物不断消耗吸附在颗粒表面起分散作用的外加剂分子以及水化产物新颗粒表面的形成,存留在溶液中的分子不断水解释放出带负电荷的竣酸基团可持续补充吸附到胶凝材料颗粒及水化产物新生表面,使颗粒继续保持分散状态,直到溶液中聚合物分子消耗完,水化产物及未水化颗粒重新聚集,混凝土开始很快稠化并凝结取决于分子结构中非离子性酯类基团性质以及取代阴离子竣酸基团的程度,可以获得各种不同程度减水和保坍性能的外加剂产品以保坍为主的产品可通过与减水型聚竣酸外加剂一起使用,满足不同程度的坍落度保持时间要求,而又避免了使用缓凝剂产生的额外缓凝在工程实践中已有达到小时的保坍能力12〜14同时控制初凝结时间不超过小时的应用案例,这种超长保坍技术的开发和应用20催生了逆作法施工中先灌注混凝土桩后插入钢立柱的桩柱连接新工艺,可以大幅度提高钢立柱安装连接的施工效率及保障钢立柱位置的精确度需要指出的是,由于聚竣酸分子结构设计合成的原因,聚竣酸外加剂的化学分子结构呈现多元化的特点,不同产品的保坍外加剂聚合物分子结构及生产工艺控制不尽相同,缓慢水解释放速率以及水解释放的聚合物分子吸附分散行为各有差别(水解缓释分子的缓释速率,颗粒表面补充吸附速率以及吸附平衡时留存颗粒之间溶液的外加剂分子的比例等),以及混凝土不同生产工艺(如不同的搅拌时间,搅拌方式,不同的添加方式等)外加剂产品性能表现的差异性,而且引入的非离子基团水解释放速率受水泥化学的影响,在实际应用中不同产品的性能可能表现出很大的差异性因此,要充分发挥聚竣酸外加剂的效用需要深刻了解特定工程应用对产品性能的具体要求以及混凝土所用组成材料的性质,从而来选择更符合具体工程要求的产品,尤其是在所需工作性保持时间范围内工作性随时间的变化规律,避免坍落度突然增大导致出现离析泌水现象另外,保坍型外加剂通过在碱性环境中逐步水解释放出可吸附的阴离子竣酸基团,在掺入混凝土搅拌刚结束时只有很少部分分子吸附到颗粒表面,大部分留在颗粒间溶液中不能产生初始的分散作用,需要和减水型外加剂配合使用,整体外加剂成本通常会高于使用缓凝剂技术控制坍落度损失的成本,在实践中综合考虑使用减水、保坍、缓凝剂来优化外加剂产品性能和成本.生产实践中坍落度损失控制的问题如前所述,预拌混凝土坍落度损失的根本原因在于水泥水化以及其他组成材料杂质非分散性吸附造成的外加剂消耗,而坍落度损失快慢及程度取决于外加剂可补充吸附的量和吸附速率能否及时和持续抵消外加剂消耗从技术上来讲,对于一组给定的混凝土组成材料,现有的技术和方法足够配制生产出满足各种工程施工所要求的坍落度及坍落度保持时间,只是不同组成原材料的组合产生的成本可能各不相同但在生产实践中坍落度快速损失现象时有出现一方面源自于对混凝土各组成材料及所用外加剂的性质没有充分的了解,或由于经济原因没有采取相应的措施选用合适的组成原材料及外加剂另一方面生产实践中坍落度损失控制更大的挑战来自于组成原材料供用的稳定性由于水泥水化以及组成材料和外加剂相互作用的复杂性,组成材料性质以及环境温度条件的变化导致外加剂的消耗及外加剂补充吸附的关系发生变化而又来不及充分了解和调整,严重影响生产质量的稳定性如外加剂消耗变快导致坍落度损失加快,或相反可能出现外加剂过量导致离析泌水现象因此,坍落度损失控制与其说技术问题不如说生产质量管理问题单纯从技术上考虑通过调整外加剂配方来改善坍落度损失快的问题看来好像是可行的,但属于被动应急的方法,而不可能去预防问题的出现从质量保证体系的角度来说,如果把它当作一种常规的质量控制方法,则有点本末倒置,预拌混凝土生产管理势必经常陷入救火状态另外,外加剂保坍能力不等于混凝土坍落度保持能力外加剂保坍能力主要取决于能存留在溶液中并可补充吸附的分子数量,但混凝土坍落度保持能力取决于外加剂消耗的速率和程度与溶液中存留的外加剂分子补充吸附的数量和速率,依靠调整外加剂配方也不是一个经济的方法任何材料都有其本征特性,亦即都有其合适的用处,外加剂当然也不是万能的,混凝土拌合物和易性出现的问题,不能全由外加剂去解决从根本上解决这种问题还是先要保证混凝土本身的原材料质量和试配技术,以及搅拌和现场成型过程的全面质量控制,并充分了解掌握混凝土原材料性质及其可能的变化,预先对组成材料和环境温度可能出现的变化以及这种变化对混凝土性能的影响制定相应的预案措施把问题解决在前面,避免或减少问题的出现混凝土原材料供应稳定性问题在目前的市场环境中是个客观事实,如何应对性质多变的原材料是实践中预拌混凝土生产管理的挑战一是采取均化措施,尽可能使混凝土生产配合比的组成原材料在一定范围内均匀稳定二是预先充分了解材料性质变化的范围,找出变化边界条件下混凝土性能的变化范围,在材料性质可能变化范围内设计和选择多外加剂组合系统(比如减水、保坍、缓凝三种不同外加剂组成的系统),找出最好、最差和常出现的情况进行试验来确定在三种情况下可满足工程要求的混凝土坍落度和坍落度损失时各外加剂掺量变化范围来制定相应的预案,生产时再根据具体材料的性质按照相应的预案确定多外加剂系统的掺量多外加剂系统具有较大的灵活性,对于同一工程所用材料可能出现的变化、环境条件变化(如季节温度变化)根据可能变化的范围通过试验预先选择适当多外加剂的组合及各自掺量调整变化范围,也可在同一时间适应于生产不同工程要求的混凝土,避免频繁调整外加剂配方使用多外加剂系统具有较强的预防性,通过事先了解预测可能发生的变化采取相应的预防措施保证混凝土生产质量稳定性,通过避免频繁调整外加剂配方提高外加剂质量稳定性以及外加剂供应管理效率及质量可溯源但使用多外加剂系统要求预拌混凝土生产单位更高的控制管理能力以及对所用混凝土组成原材料性质包括外加剂有充分了解,并能及时监控掌握原材料的变化但是面对日益复杂和多变的混凝土组成原材料,预拌混凝土行业目前的质量保证体系越来越难于应付,发展智能化和信息化生产管理系统及时准确管控原材料性质变化对混凝土拌合物性能影响是预拌混凝土的发展方向国际上由公GCP司开发的混凝土在途管理系统是其中一个成功商业化运行的案例VERIFI®在途混凝土管理系统是安装在罐车上的物联系统解决方案,由感知、数VERIFI®据采集、处理、通信、控制等不同模块组成的系统,自动监测罐车中混凝土状态和罐车运行即时变化并根据需要及时做出调整,实现预拌混凝土生产管理的智能化和信息化在途混凝土管理系统整合以前后加水和外加剂调整坍落度的方法于智能控制系统中使得预拌混凝土坍落度控制变得更加简单和可靠,提高预拌混凝土生产运营管理的效率和混凝土质量稳定性,降低了对外加剂技术的要求和依赖,同时降低外加剂使用成本在国内武汉华神智能科技公司于年率先开发出2021“慧碎帮”预拌混凝土在线质量智能化管控平台,在坍落度计算、预测、调控及警报多种模型共同作用下运用最新信息化技术重点,帮助混凝土企业消除最后一公里运输途中混凝土质量盲区的问题,实现运输途中混凝土质量数据的在线检测和远程实时调控的智能化,让运输途中混凝土变成“智能可控”,对数据和操作留痕,做到“事前有规划、事中有监测、事后可追溯”,不仅保证了混凝土在运输过程中的质量,也为预拌混凝土质量的监管提供可靠的工具和手段.结语用水量和坍落度损失控制是预拌混凝土生产质量管理和保证混凝土工程质量的一个重要环节外加剂应用是现代预拌混凝土生产控制中调节坍落度和用水量的主要手段,而水泥早期水化及其他组成材料杂质对外加剂的非分散性吸附造成的外加剂消耗是预拌混凝土坍落度损失根本的原因因此,控制混凝土坍落度损失的基本途径就是减缓外加剂消耗及补偿外加剂的消耗以阻止颗粒聚集持续保持颗粒的分散,由此发展出各种不同的技术和方法,特别是近些年来不断开发和应用的聚竣酸保坍外加剂技术带动了长距离运输或泵送以及长时间连续浇筑等需要更长坍落度保持时间的混凝土工程技术发展,在保证工程质量以及提高混凝土生产和施工效率方面发挥了积极的作用现有的坍落度损失控制技术和方法对于给定的一组组成材料足够能配制生产出满足各种工程施工所要求坍落度及坍落度保持时间的混凝土生产实践中预拌混凝土坍落度损失的问题本质上与其说是技术问题,不如说是生产质量控制和管理问题,其挑战更多来源于混凝土组成材料性质不受控制的变化要从根本上解决坍落度损失问题需回归到生产质量控制的基本层面,加强质量保证体系建设和供应链管理,以预防为主、防检结合的管理思维,严格控制混凝土组成原材料的质量稳定性和生产过程稳定性,把可能出现的问题解决在前面面对混凝土组成原材料种类复杂化和材料性质的多变性,发展智能化信息化生产管理体系及时准确了解材料性质以及控制由于材料性质可能发生的变化产生对混凝土性能变化是预拌混凝土行业的发展方向时混凝土拌合物具有适当的坍落度,而且在浇筑后仍然需要保持足够变形能力直到所有混凝土浇筑完毕,因而需要更长的坍落度保持时间如何控制坍落度损失以确保混凝土拌合物具有足够满足施工浇筑要求的坍落度及坍落度保持能力是预拌混凝土生产管理和质量控制的一个重要环节序言混凝土是当今使用量最大、使用面积最广的建筑材料,己普遍应用于各类建筑工程中随着建筑技术的不断进步,对混凝土的要求也越来越高混凝土坍落度损失是商品混凝土使用过程中经常遇到的一个问题,特别是泵送混凝土问题更加突出,已严重影响施工质量因此,有必要对预拌混凝土坍落度的损失进行深入分析造成混凝土坍落度损失的原因是多方面的,且这些因素相互关联主要包括四个方面一是水泥方面,如水泥中的矿物组分种类、不同矿物成分的含量、碱含量、细度、颗粒级配等;二是掺合料方面,如烧失量等;三是集料方面,如级配、含泥量、吸水率等;四是化学外加剂方面,如高效减水剂的化学成分、分子量、硫化程度、平衡离子浓度以及用量等;五是环境条件,如温度、湿度、运输时间等
1.预拌混凝土坍落度分析
1.
1.水泥对混凝土坍落度损失的影响
1.
1.
1.水泥的基本组成硅酸盐水泥熟料主要由四种氧化物组成这四种最基本的氧化物为氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁经过高温燃烧,形成硅酸CaO Si2AI2O3Fe23三钙简称为硅酸二钙简称为铝酸三钙3CaO•Si C S;2CaO-SiO C S;3CaO・
321.
1.
2.各组简称为铁铝酸四钙简称为AI2O3C A;4CaO・AI2O3・Fe23C AF340分含量、特性及对坍落度的影响近年来,由于煨烧条件大大改善,在硅酸盐水泥熟料中的含量明显提高,C3s含量大约为的水化速度比快,但比和慢些它是32%〜64%C3s C2s C3A C4AF决定硅酸盐水泥强度的最主要矿物之一,它不仅影响水泥的早期强度,也影响水泥的后期强度,是决定水泥水化热的最主要矿物与水作用时,生成水化硅酸钙及氢氧化钙其反应式为C3s生成的水化硅酸钙几23CaO・SiO+6H O-3CaO・2SiO・3H O+3CaOH,22222乎不溶于水,而立即以胶体微粒析出,并逐渐聚而成为凝胶水化硅酸钙凝胶又称托勃莫来石凝胶或称凝胶由它构成的网状结构具有很高的强度C-S-H在硅酸盐水泥熟料中,含量大约它是水泥熟料中水化速度最C2s14%〜28%慢,水化热最小的一种矿物,它影响水泥的后期强度,其早期强度较低与水作用时,其水化产物与相同,但数量不同C2s C3s其反应式为22CaO-SiO+4H O-3CaO-2SiO-3H0+Ca0H o22222在硅酸盐水泥熟料中,含量大约为这是水泥熟料矿物中水化C3A
2.5%~15%速度最快,水化热最大的一种矿物由于其具有水化速度很快这一特点,因此对水泥的凝结特性起着决定性作用,它对水泥强度的贡献主要在早期,对后期强度的贡献不大与水作用时-,生成水化铝酸三钙其反应式为C3A3CaO-A1O+6H O-3CaO232,水化铝酸三钙为晶体,易溶于水,它在石灰饱和溶液中,能与氢-A1O-6H223氧化钙进一步反应生成水化铝酸四钙,两者的Ca0H24CaO-A1O-12H223强度都低,且耐硫酸盐腐蚀性很差对新拌浆体性能的影响表现在两个方面一是具有较好的保水性;二C A C A33是含量对水泥的凝结时间有较显著的影响由于水化较快,当有足够的C3A C3A石膏存在时,能在较短时间内生成一定数量的水化产物,形成凝聚结构此结构称为钙机石这一反应一方面结合了大量的水,使新拌浆体失去流动性,特别是当水泥中石膏含量不合适时,含量高的水泥凝结更快,另一方面由于钙钮石为C3A一种针状晶体,在外力作用下较难运动,而且易于其他颗粒交叉搭接,因此,对新拌混凝土的坍落度损失影响较大在硅酸盐水泥熟料中,含量大约为它的水化速度较快,仅C4AF10%〜19%次于因此,对水泥强度的贡献也主要在早期,一般来说,含量增加,C3A C4AF水泥的水化放热量变化不大,甚至可能略有降低但放热速率可能加快与C4AF水作用时,生成水化铝酸三钙及水化铁酸钙凝胶,其反应式为4CaO・A1O•Fe O+7H O-*3CaO・A1O•6H O+CaO•Fe O•H023232232232表桂酸盐水泥熟到主要矿物的特性1痂物名称2匚4反应速度快慢最快放热量大小最大中强度高高低低过后除了上述四组分以外,水泥熟料中还存在着其它一些成分主要有游离、CaO、和碱虽然这些组分含量很少,但对水泥和混凝土的性能有着不可忽视MgO SO3的影响在水泥熟料中,游离是在水泥生产过程中产生,这种游离状态的可CaO CaO以与水反应,形成但速度较慢,在水泥凝结硬化后产生膨胀,导致水CaOH2泥体积安定性不良在水泥熟料中,大部分以固溶形态存在于熟料矿物中但熟料矿物固溶MgO的数量是有限的当熟料中的含量较高时,部分则以游离态存在MgO MgOMgO于熟料矿物中,当水泥凝结后,与水反应生成也会产生膨胀,导致MgO MgOH2,水泥体积安定性不良在水泥熟料中,主要来自水泥粉磨时掺入的石膏含量极少,水泥中SO3SO3的含量影响着水泥与外加剂的适应性S03石膏是一种传统的胶凝材料,它是以硫酸钙为主要化学成分的气硬性胶凝材料,它也是一种缓凝剂可以调节水泥的凝结时间延长,但当石膏掺量达到一定程度后,凝结时间不仅不延长,甚至还可能缩短尽管对石膏的缓凝作用机理说法不一,但一般认为石膏的缓凝作用是与作用的结果当含量与石膏掺C3A C3A量都较低时,水泥浆体需要较长时间才能凝结当含量与石膏掺量都较高时,C3A水泥浆体也能有一个正常的凝结时间当含量较高而石膏掺量较低或含C3AC3A量较低而石膏掺量较多时水泥浆体则表现出较快的凝结一般来说水泥凝结速度越快越容易引起混凝土较快的坍落度损失需要注意的是石膏对水泥凝结时间的影响与石膏的状态有关,通常用二水石膏或称生石膏其化学式为作为水泥的调凝剂也有些水泥厂采用CaSO-2H2O4硬石膏,其化学式为一在水泥粉磨过程中,如果磨机温度在时,CaSO110℃〜170℃二水石膏将部分脱水形成半水石膏,其反应式为由于半水石膏水化很快,水泥与水拌和CaS04•2H0@110℃-170℃CaS0•1/2H O,242后很快形成强度不高的二水石膏网状结构,使浆体很快变硬或失去流动性,造成假凝石膏又是矿渣等活性混合材的激发剂在普通硅酸盐水泥中,通常掺入一些活性或非活性的混合材,如矿渣,石灰石等,但是,这些混合材的活性通常都是潜在的,需要在一定的条件下才能发挥出来,石膏恰恰可以激发混合材的这种潜在的活性,使其充分发挥出来石膏是引起水泥石膨胀的重要组成部分在水泥的水化过程中,石膏可以与水泥熟料中铝酸盐和铁铝酸盐的水化产物反应,形成钙矶石这一反应将会产生体积膨胀石膏掺量也是影响水泥与外加剂适应性的重要因素在水泥熟料中,碱固溶在熟料矿物中,碱含量较高的水泥,通常水化较快也正是这一特性,使得用高碱水泥配制的混凝土坍落度损失可能较快,水泥熟料水化时放出的碱可以与集料中的一些活性组分发生反应,产生膨胀,严重时可能导致混凝土的开裂,甚至破坏游离状态的碱,还可能与一些外加剂作用影响水泥与外加剂的适应性
1.
1.
3.细度、颗粒级配对坍落度的影响水泥的细度也将影响混凝土坍落度的损失,在相同条件下,水泥越细,水化速度越快,造成坍落度损失也就越大另一方面,水泥越细,水泥颗粒数量越多,在相同水灰比时水泥颗粒之间的距离也就越小,当水泥水化时,所形成的水化产物很容易将这些较小的颗粒连接起来,故而造成混凝土坍落度的损失较大试验研究中在水泥水化过程中,的熟料颗粒主要起强度增长作用,而大于3〜30um60um的颗粒则对强度不起作用小于的颗粒主要起早强作用,而小于的10U m10um颗粒需水量大流动性好的水泥以下颗粒应少于颗粒越细,需水量越10um10%o
1.
2.矿物掺合料对混大,早期强度越高,这必将加剧混凝土坍落度损失凝土坍落度损失的影响矿物掺合料对新拌混凝土的坍落度损失有着三方面的影响一是影响胶凝材料的水化速度;二是影响水泥浆体的保水性能;三是影响水泥浆体的粘度如矿物掺合料对水有缓慢的吸附作用,缓慢吸附过程本身就是一个使液态水减少的过程,掺入这种矿物掺合料可使混凝土的坍落度损失增大如一些烧失量较大的粉煤灰,如果是原状灰的话,所含的炭主要是在颗粒的内部,未燃尽的炭虽具有较强的吸水性,但水分从颗粒表面到达炭粒表面需要一定的时间固此,可能表现出持续吸水现象,引起混凝土坍落度的损失
1.
3.集料对混凝土坍落度损失的影响
2.
3.
1.集料有害杂质对混凝土坍落度损失的影响集料中的有害杂质有三类妨碍水泥水化的物质1妨碍集料与水泥浆很好粘结的物质2集料中本身性能较差或不安定的颗粒3在细集料方面一方面含泥量的增加,使其集料的比表面积随之增加,另一方面,含泥中粘土类矿物通常有较强的吸水性固此,当混凝土用水量不变时,含泥量增加,混凝土坍落度损失将增加在泥土包裹其集料的表面的情况下,当含泥量为时对新拌混凝土坍落度的影响不明显但当含泥量超过时,1%〜3%4%对新拌混凝土坍落度的影响明显增加在粗集料方面石粉含量对混凝土的坍落度影响相对小些如果保持混凝土用水量不变时,石粉含量每增加坍落度损失另一方面针状、片状集料对2%,1cm混凝土的流动性及坍落度有着十分显著的影响针状、片状集料越多,混凝土的流动性越差在相同混凝土用水量时流动性也就越小针片状集料对混凝土流动性的影响可以归结为三方面原因口含针状片状颗粒的集料一般孔隙率较大,使得集料的堆积密度降低针状片状集料的比表面积较大,必然增加与水泥浆体的接触面积及表面需2水量针状片状集料在新拌浆体的运动阻力较大,在新拌浆体中由于针状片状集3料相互支撑作用,阻碍其它集料颗粒的运动同时,常常受到其他集料颗粒的阻碍
1.
3.
2.集料的吸水率对混凝土坍落度损失的影响混凝土在拌制时如采用干集料,而且集料的吸水率较大的话,它可以从混凝土中吸取大量水分,使混凝土中的自由水分减少,导致混凝土坍落度减小例如在普通混凝土中,细集料用量大约为粗集料用量大约为700kg/m3,1100kg/m3o如集料的吸水率为1%,则细集料可吸取7kg水,粗集料可吸取11kg的水若这一吸水过程在内完成,细集料就有可能使混凝土的坍落度在内损失lh lh对于粗集料也可作同样的考虑,他的吸水作用可使混凝土的坍落度损失20〜30mm,达到若拌制混凝土时,粗细集料均为干料,可使混凝土的坍落度损失40〜50mm达到甚至更多由此可见,集料的吸水作用对混凝土的坍落度损失有不60〜80mm可忽略的影响
1.
3.
3.集料吸水速度对混凝土坍落度损失的影响如果集料吸水速度很快,吸水过程在搅拌阶段就已经基本完成,混凝土制成后,集料不表现出明显的吸水作用,因而也就不表现出明显的坍落度损失此现象影响到的是混凝土单位用水量如果集料的吸水速度很慢,在遇水后的短时间内仅吸附很少的水,大量的水分是在以后的一个较长时间内逐渐吸附的此现象不仅影响到混凝土单位用水量,对混凝土坍落度损失也有影响,如集料的吸水主要集中在拌水后的小时内,则会显著地影响混凝土坍落度的损失1〜2在通常情况下,集料不与水反应,但它也可以由液体性质转变为固体性质这就是集料颗粒对水的吸附性由于集料表面吸附了一定数量的水,这部分水转变为固体性质,使具有液体性质的水减少,混凝土的流动性也就随之减小因此,集料颗粒对水的吸附作用也导致混凝土坍落度损失
1.
4.化学外加剂对混凝土坍落度损失的影响化学外加剂对混凝土坍落度损失的影响主要表现为与胶凝材料的适应性方面如有些化学外加剂用于某种水泥时混凝土坍落度损失较大,用于其他水泥时混凝土坍落度损失则较小因此化学外加剂与胶凝材料之间有一个相互适应的问题化学外加剂与水泥不适应时常会出现一些具有特征的表现形式1
①选择性水泥与化学外加剂配合时是否出现不适应现象是有选择的也就是说,对于某一种水泥,并非是与所有的化学外加剂配合时都会出现相同的现象或对于某一种化学外加剂并非与所有品种水泥配合时都会出现相同的现象,正因为表现出这种选择性才表明水泥与化学外加剂之间有一个相互适应的问题
②独立性水泥与化学外加剂不适应所表现出来的各种现象是相互独立的也就是说,某一现象的出现不能决定其他现象的出现与否在各种现象之间,目前还没有发现内在的联系
③相互性水泥与化学外加剂的适应性是相互的当表现出不适应的现象时不能单纯的将问题归于某一方,而应从两个方面考虑,另一方面,双方所追求地应该是尽可能宽的适应范围,而不是某一个具体的产品目前,对水泥与化学外加剂不适应而影响混凝土坍落度损失的原因并不是2十分清楚的,但也有了一些研究从水泥方面来看,有以下观点
①认为混凝土坍落度损失与水泥对减水剂的吸附有关,不同水泥矿物对减水剂的吸附能力是不同的,研究表明水泥中主要矿物对减水剂吸附能力的顺序是如果吸附能力较强,加水拌和时,较多的减水剂的浓度显C ACAFC SCSO3332著下降,导致对水泥起分散作用的减水剂量渐显不足,因而,引起混凝土坍落度损失,在研究中也曾发现,使用掺有烧失量较大的粉煤灰时,混凝土的坍落度损失较大
②认为水泥中的碱和含量是影响化学外加剂适应性的重要参数根据试验S03研究表明高可溶性和高碱含量的水泥,这种水泥对外加剂的适应性较好1S03中等可溶性硫酸盐和碱含量的水泥,这种水泥对外加剂的适应性较差2可溶性硫酸盐少的低碱水泥,这种水泥对外加剂的适应性很差3也有人用熟料的硫化度来反应熟料中与碱的关系试验结果表明,水泥的S03硫化度高时,混凝土坍落度的经时性损失小,水泥的硫化度低时,混凝土坍落度的经时性损失大水泥的细度与级配也会影响与化学外加剂的适应性3水泥越细时化学外加剂的吸附也就越大,从而使化学外加剂的作用效果减弱同时,较细的水泥水化速度较快,因此,混凝土坍落度损失较大从化学外加剂方面来看,也提出一些观点
①大分子量的高效减水剂对水化的延迟作用较强,因此对含量较高CSCS33的水泥有较好的适应性含量较高的减水剂适应含量较低的水泥,含量较低的减水剂适
②SO3SO SO3应含量较高的水泥原因是含量对凝结时间有着较大的影响随着含S03S03so3量的增加,凝结时间延长但当含量超过一定值后,凝结时间则随含量的S03S03最佳而缩短也就是说,当含量较少时,体系中的起缓凝作用;当S03S03S03含量超过一定值后,体系中的则起促凝作用当水泥中的含量较少时,S03S03减水剂带入的是对水泥中不足的一个补充,可以使水泥的水化反应进一S03S03步地延缓因此,可以减小混凝土坍落度的损失当水泥中的含量较多时,S03减水剂带入的使总量超过临界值,从而由缓凝转变为促凝因此,使混凝S03S03土坍落度的损失最大
③对于正常水泥来说,石膏的掺入量是合适的,不会出现不足的“欠硫化”S03现象但对于掺入大量混合材的水泥,特别是掺入大量矿渣的水泥,由于矿渣中铝酸盐矿物较多,需要更多的石膏,因而可能出现“欠硫化现象,而运用中的化
1.
5.学外加剂不能给予补充,从而导致缓凝不足,造成混凝土坍落度损失较大环境条件对混凝土坍落度的影响一般来讲,环境温度越高,水泥水化速度越快;湿度越小,混凝土对外失水相对较多;天气干燥,水分蒸发;搅拌过程中气泡的外溢等,均导致混凝土坍落度的损失相同条件下,强度越高,水灰比越小的混凝土坍落度损失越大众所周知,商品混凝土本身是一种半成品,混凝土质量的优劣,首先从混凝土坍落度表现出来在通常情况下用坍落度评定商品混凝土的流动性,因此,对影响混凝土坍落度损失的分析尤为重要以上分析了影响混凝土坍落度损失的各种因素,但实际情况是复杂的,混凝土坍落度损失可能是某一种原因引起的,也可能是几种原因综合作用的结果只有掌握了引起坍落度损失的原因,才能有的放矢地采取相应的技术措施,取得好的效果在运用与使用相应的技术时,还需注意两点对症下药,引起混凝土坍落度损失的原因很多,必须结合具体情况,认真1地分析产生原因,采取相应的措施注意适度,控制减少混凝土坍落度损失的许多措施可能带来一些负面的影2响,因此,必须把握好度,这样才能很好地控制硅坍落度的损失,降低负面影响
2.坍落度损失控制的方法及技术。