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外加剂销售和技术服务中几大常见问题

2015-10-20 17:10:53

 

混凝土外加剂作为混凝土必不可少的组分,应用越来越广泛。混凝土外加剂的特点是品种多、掺量少,在改善或提高新拌和硬化混凝土的性能中起着重要作用,新拌混凝土工作性能明显改善;能有效控制混凝土的凝结时间与塌落度损失;后期强度有较大增长;增加混凝土的密实性、抗渗、抗冻、抗碳化等耐久性指标;硬化混凝土有较好的体积稳定性等。但是混凝土是一种非匀质性材料,各种组分相互依托又相互制约,各种材料形变不一,材料相态在不断变化等,所以真正要做到混凝土新拌和硬化后的理想性能,是一件很不容易的事情。这其中混凝土外加剂首当其冲被认为是达到混凝土理想性能的重要材料,作为混凝土外加剂行业的一员,我想说的是混凝土外加剂不完全是灵丹妙药,要达到混凝土的理想性能需要各个组分的协调配合。下面就混凝土外加剂销售和技术服务中遇到的问题和解决方法加以总结,不妥之处,敬请商榷。

  一、减水率问题

影响外加剂减水效果的因素主要有混凝土基材、减水剂自身特性、试验方法等。

(一)水泥作为混凝土中最大的基材对外加剂的减水效果影响最大

水泥品种不同,则减水剂的减水效果也不同。水泥熟料的矿物成分、化学组成及石膏(作为调凝剂)形态等、水泥的细度、水泥中混合材的种类和掺量、水泥的新鲜程度、水泥的含水率和温度等也会对减水剂的减水效果产生影响。例如试验室最近用过两种水泥,曲寨PO42.5和鼎新PO42.5,两种水泥检测同一批次的DH3G(掺量0.7%)减水率分别为15.6%24%,用标准水泥检测为17.6%;而用两种水泥检测同一批次DH13(掺量1.0%)分别为32%27%,由标准水泥检测为28%。另外砂子的细度、含泥量、泥块含量;石子的粒形、石粉含量;矿物掺合料品种,级别等都对外加剂的减水效果有影响。这其中的主要原因是细颗粒对外加剂的吸附作用。销售和技术服务中最常见的问题是减水率偏低或偏高,这时应首先向施工方详细询问原材料是否发生变化,包括水泥厂家,水泥产地;矿粉细度、烧失量;粉煤灰级别及集料料场的变化等。上述情况摸清后应对的主要方法是增减外加剂的掺量或调整外加剂的减水组分,需要注意的是外加剂存在一个最佳掺量,并不是说提高外加剂掺量就一定能提高减水率,掺量到一定峰值时减水率会趋于一个定值。例如在晋城江铭混凝土搅拌站今年4月份做DH13实验,DH13(掺量1.0%)配方中母本量为320公斤,交易价格4800元每吨试验效果和经济利润很理想,但临近签合同的7月份在重新试验,DH13(掺量1.0%)原先的配方,混凝土性能却出不来,经询问对方水泥厂家、品牌没发生变化,但是水泥产地发生了变化,经调整DH13配方中母本量调整为450公斤,经济利润丧失,果断终止合作。

  (二)减水剂自身特性对减水作用的影响

  1.萘系减水剂

  (1)萘系减水剂在合成时的磺化越完全,则转变为带有磺酸基磺化物的萘环越多,该减水剂的减水效果也越好;水解反应也同样重要,因为通过水解反应可以除去萘环上的α位磺酸基,有利于缩聚反应。(2)萘系减水剂的聚合度对其塑化效果的影响非常显著,一般存在1个最佳聚合度值。(3)萘系减水剂生产过程中起中和作用的反离子的性质也影响减水剂的减水效果。(4)萘系减水剂的状态也影响其对水泥的减水作用。试验表明,粉状减水剂的减水效果比液态减水剂的小5%左右。产生这种现象的原因是粉状减水剂的分子呈缠绕状结构,当减水剂溶解在水中1d以上时,其分子呈直锁状结构,而呈直锁状结构的减水剂吸附在水泥颗粒表面后,起到的减水效果就强一些。

  2.聚羧酸减水剂

  聚羧酸(盐)减水剂的分子是通过分子设计人为形成的梳状树枝状结构,及在分子主链上接有许多个有一定长度和刚度的支链(侧链)。在主链上也有能使水泥颗粒带电的磺酸盐或其它基团,可以起到传统减水剂的作用,更重要的是一旦主链吸附在水泥颗粒表面后,支链与其它颗粒表面的支链形成立体交叉,阻碍了颗粒相互接近,从而达到分散(即减水)作用。普通接受的观点是在分子结构中,羧基、磺酸基的比例增加有利于增加双电层的静电斥力,聚氧乙烯链增加有利于增加吸附层的立体斥力从而增加减水剂的分散效果。

  总之,水泥与水接触即发生水化反应,机械搅拌过程使水泥分散成碎片,但这样的分散体系是不稳定的,特别是经过粉磨的小粒径的粒子更容易絮凝,一部分游离水被包裹在絮凝水泥粒子团中间,阻碍了水泥水化和水泥粒子的流动性。减水剂之所以能减少用水量,是因为减水剂的分散作用能提高水泥凝聚体的分散度,改变结合水、吸附水和游离水(自由水)的比例,提高游离水(自由水),以提高水泥浆的流动性和稳定性。

  (三)试验方法的影响

  目前测定外加剂减水率主要有两种方法:A水泥净浆标准稠度用水量测定法,属快速测定,应用较少,不在赘述。B采用国家标准规定的测试方法。应用广泛,在实际操作中的测定难点就在于基准混凝土最小用水量的确定。特别是对于大塌落度的混凝土,基准混凝土用水量上下差5-10公斤,塌落度表现的不是很明显,容易掺进人为因素。所以对减水率的测定缺乏准确性。再有检测人员对标准数值准确把握,也直接影响减水率。比如在检测泵送剂或高性能减水剂中,检测人员把基准混凝土的塌落度控制在了170MM,基准用水量明显要少,造成减水率测试结果偏低。

 

  二、含气量问题

  影响含气量的因素很多,总结起来有一下因素:

  1.掺量含气量和引气剂的掺量成正比,但是当含气量大于6%时,提高掺量表现就不明显了。引气剂的种类不同,引起效果也不一样,K12的起泡能力好但是气泡大、不稳定,气泡容易外溢,含气量保持性差;而松香热聚物类的DH9气泡小、均匀稳定,含气量保持好。

  2.水灰比含气量和水灰比成正比,水灰比越大,单位胶材量少,相对附着的引气剂越多,包裹空气能力越好。

  3.砂率含气量和砂率成正比,砂率的提高有利于提高混凝土的和易性,因而增大含气量。但是过大的细集料偏多时,含气量提高不明显。

  4.矿物掺合料含气量和矿物掺合料掺量成反比,主要原因是掺合料对引气剂的吸附作用

  5.石子越大含气量越小,单粒径比连续粒径含气量偏低;砂子的细度模数越大或越小都影响含气量偏低,主要是这些因素造成混凝土的和易性差,从而引起含气量偏低。

  6.温度温度越高含气量越低,主要原因是温度高造成气泡的不稳定。

  7.搅拌时间和搅拌的方式适当延长搅拌时间胶材空气包裹充分,含气量增加;强制式搅拌机比自落式搅拌机易引气,大搅拌机比小搅拌机易引气。

  8.混凝土塌落度越大,和易性越好含气量越大。

  9.振捣方式也会对含气量有影响。

  10.人为因素,比如对膏体状的DH9溶解方法不正确;导致实际掺量降低,含气量上不去。正确的溶解方法新说明书已有说明。

  概括以上因素,从总体上可以理解为能够增加混凝土和易性的因素能提高含气量,反过来含气量的提高亦能提高混凝土的和易性。销售和技术服务中遇到最多的是含气量上不去,一般考虑是提高引气剂掺量来抵消各种不利因素对含气量的影响。掺量有时需提高十几二十倍。极端个例比如贵州索风营水电站,DH9的掺量达到万分之二十,当然碾压混凝土也有其自身的特殊性。另外还需要提到的是混凝土的气泡问题,混凝土的气泡种类主要有:A混凝土在拌合、运输、下料过程中引入的空气泡。这种气泡不稳定,经过一段时间或振捣会自行溢出、破灭。这种气泡大搅拌机更易引入,小搅拌机不明显。B引气剂引入的均匀、稳定的小气泡。C减水剂引入的不稳定气泡。D自由水引入的气泡。工程实践中解决气泡问题就要充分振捣,不漏振,不过振,快插慢拔,深入浅出。对于特殊部位如外八字可用改性纤维绷紧紧贴在模板上,它既能吸收一部分气泡,又能通过它排除气泡。

  三、混凝土泌水离析问题

 

  混凝土在运输、振捣、泵送的过程中出现粗骨料下沉,水分上浮的现象称为混凝土泌水。泌水是新拌混凝土工作性的一个重要方面。描述混凝土泌水特性的指标有泌水量和泌水率比。

  混凝土的离析是混凝土拌合物组成材料之间的粘聚力不足以抵抗粗骨料下沉,混凝土拌合物成分相互分离,造成内部组成和结构不均匀的现象。

  混凝土泌水、离析现象,二者表征有区别,但引起两个现象的成因基本类似。一般和混凝土胶凝材料的优劣、用水量过大。碎石级配差、砂率不合理、减水剂减水率过大有关。

  (一)胶凝材料的影响

  1、水泥是混凝土中最重要的胶凝材料,水泥质量的稳定直接影响混凝土的质量稳定。水泥中的多种因素影响到混凝土拌合物的性能。A水泥细度的变化。水泥细度越高,其活性越高,水泥的需水量也越大,同时水泥细度越大,水泥颗粒对混凝土减水剂的吸附能力越强,极大地减弱了减水剂的减水效果。实际应用中,当水泥细度大幅降低时,混凝土外加剂的减水效果得到增加,在外加剂掺量不变的的情况下,混凝土的用水量将大幅度减少。水泥细度的下降,容易造成混凝土外加剂的过量,另外水泥细度下降、早期水泥水化越少,较少的水化产物不足以封堵混凝土中的毛细孔,致使内部水分容易自下而上运动。从而引起混凝土发生泌水、离析现象。这种情况一般发生在减水剂掺量较高的高标号混凝土中。B水泥碱含量的变化。碱含量对水泥与外加剂的适应性影响很大,水泥碱含量降低,减水剂的减水效果增强,当水泥碱含量明显变化时,有可能导致混凝土在黏度、流动度方面产生较大影响。C水泥存放时间的影响。水泥如果存放不好,极易受潮,水泥受潮后需水量奖的降低;同时水泥存放时间越长,水泥本身温度有所降低,水泥细粉颗粒之间经吸附作用相互凝结为较大颗粒,降低了水泥颗粒的表面能,消弱了水泥颗粒对外加剂的吸附,在混凝土实验时表现为减水剂减水效果增强,混凝土拌合物会出现泌水、泌浆、离析、沉底现象。另外在一般情况下水泥中C3A含量低易泌水;水泥标准稠度用水量小易泌水;配合比水泥用量小易泌水;低标号水泥比高标号水泥易泌水(同掺量)。

  2、粉煤灰。粉煤灰是混凝土重要的掺合料之一。它的适量掺入能极大地改善混凝土的和易性、密实性、降低水化热、提高混凝土后期强度、抑制碱集料反应、抑制有害物质侵蚀等。但是若粉煤灰质量波动较大会增加混凝土质量控制的难度;有时会造成混凝土出现泌水、离析的情况。A当粉煤灰的质量突然变好时(细度提高、碱含量降低、烧失量降低),期需水量降低,易造成混凝土出现泌水、离析现象。B当粉煤灰的质量突然变差时(细度降低、碱含量提高、烧失量增大),由于粉煤灰的很大部分重量失去胶结料的功能,因而外加剂相对胶结料掺量实际上已经提高了,也会造成混凝土出现泌水、离析现象。

 

  综合以上两点,胶凝材料的变化造成外加剂掺量的过量是造成混凝土泌水、离析的主要原因。

  所以如果是水泥或粉煤灰的原因导致的泌水、离析,一般性原则是在保证混凝土水灰比不变的前提下适当降低减水剂的掺量,当配合比掺量不能动时,适当降低外加剂配方中减水成分的量。同时向施工方提出建议加对强水泥、粉煤灰的检测,随时注意二者的变化。作为外加剂最火的网赌app也应加强与施工方的信息沟通,针对变化,产品要做出及时调整。

  (二)粗细骨料的影响

  1、碎石粒径增大、级配变差、单一级配、石子粒型缺陷等严重影响混凝土的和易性,极易导致混凝土泌水、离析;石子中石粉含量过高也会引起混凝土泌水、离析,这是因为石粉是一种非亲水性的混合材。

  2、砂石集料含泥或泥块含量较多时,会严重影响水泥的早期水化,粘土中的粘粒会包裹水泥颗粒,延缓及阻碍水泥的水化及混凝土的凝结从而加剧混凝土的泌水。同时砂石的含泥量过大将使水泥浆同骨料的粘结力降低,水泥浆对骨料的包裹能力下降导致骨料分离,引起混凝土离析现象。

  3、砂的细度模数越大,砂越粗越易泌水离析;细颗粒越少粗颗粒越多混凝土越易泌水离析。这是因为砂的连续级配差影响到混凝土的和易性。

  4、砂石的含水率过高(特别是砂子的含水率过高,大于10%,由于砂子含水过大,砂子含水处在过饱和状态,当混凝土拌合料在搅拌机拌合时,砂子表层毛细管中的水不能够及时释放出来,因此在搅拌式拌合水用量过大;但是混凝土在运输过程中,骨料毛细管中的水不断往外释放,破坏了骨料与水泥浆的粘结,造成新拌混凝土后期的离析、泌水。

  综合以上几点,不难看出影响混凝土和易性的粗细骨料因素也正是导致混凝土离析、、泌水的重要因素,提高混凝土的和易性能很好的抑制混凝土离析、泌水。

  所以如果是粗细骨料的因素引起的混凝土离析、泌水,一般性的原则是想方设法通过粗细骨料的合理搭配,提高级配的连续性,朝着有利于提高混凝土和易性的方向发展。主要有以下手段;A采用连续级配的碎石,且针片状含量小。B增大砂率,当骨料中含片状石屑过大时,单靠提高砂率是不能解决的,应提高胶结材料用量,同时调整外加剂的用量。C适当延长搅拌时间,促进混凝土各组分间的充分融合。

  (三)用水量的影响

  水泥凝结硬化的需水量在水泥重量15-20%之间,即水灰比在0.15-0.2之间。而实际应用中水灰比都大于这个数值,其目的主要是为了提高混凝土的工作性。混凝土的水灰比越大,水泥凝结硬化的时间越长,自由水越多,水与水泥分离时间越长,混凝土越易泌水。所以在保证混凝土性能的前提下,尽量降低水灰比减少单位用水量。

  (四)外加剂的影响

  外加剂是有减水剂同其他产品如引气剂、缓凝剂、保塑剂等复配而成的多功能产品,由它引起的混凝土离析、泌水主要有以下原因;

  1、外加剂中的减水剂掺量过大,减水率过高,单方混凝土的用水量减少,有可能是减水剂在搅拌机内没充分发挥作用,而在运输过程中不断发挥从而引起新拌混凝土后期泌水离析。

  2、外加剂中缓凝组分、保塑组分掺量过大,特别是磷酸盐或糖类过量。

  基于以上原因,当由于外加剂的原因造成的混凝土离析、泌水时外加剂可做以下调整:A.降低配方中减水成分,缓凝组分、保塑组分降量或更换其他品种。B在配方中复配一定量的增稠剂、引气剂增强混凝土的粘聚性,提高混凝土的抗离析性。

  在外加剂销售和服务实践中,混凝土配合比不能改动,出现离析泌水现象时除改进外加剂配方外,可建议施工方适当延长搅拌时间、加强振捣;随时监测砂子含水量、超径情况,及时调整实际生产配比。

  四、混凝土的塌损问题

  ()混凝土塌落度损失的机理

  混凝土塌落度损失的机理从物理角度来说主要是混凝土中自由水随着水化反应的进行逐步的减少;含气量的经时损失,失去滚珠或轴承作用;减水剂消耗分散作用降低。化学角度来说随着水泥水化产物的形成,固相颗粒颗粒不断增加,颗粒之间斥力下降,降到一定程度后,网状结构生成,同时颗粒数量的增加,内摩擦阻力加大,表现为塌落度损失。

  (二)影响混凝土塌落度损失的因素及解决办法

  主要有环境条件(干燥、高温、风力);水泥的品种和用量;骨料的级配和砂率;掺合料及外加剂。

  1、环境条件

  高温会加快水泥的水化凝结,干燥和风力会加速水分蒸发。结果导致塌落度损失加快。所以实际生产中可采取搭建遮阳棚遮盖集料;搅拌时加注冰块降低混凝土温度;调整工作时间避开高温时段;罐车加盖保温层等措施。

  2、水泥的品种和用量

  水泥中不同的矿物组分对减水剂的吸附能力不同,各品种水泥和各水泥厂家水泥的矿物组分比例不同导致了混凝土塌损情况的差异。特别是2001年水泥新标准实施后,各水泥厂采取一系列重大措施来提高水泥质量以适应新标准的要求,主要从提高水泥的早期强度、细度(增大表面积)、C3A的含量、混合材的质量等使水泥达到新标准的要求。但是这些调整严重影响到了水泥与外加剂的相容性。导致混凝土工作性的不稳定。这其中水泥厂片面为提高水泥的早期强度,在助磨剂中超量掺加早强成分,更甚者掺加高减水成分。这些因素更加剧了混凝土的塌落度损失。比如南水北调SG12标采用的赞皇金隅PO52.5水泥,本身硫化物含量较高、助磨剂为异丙胺类,结果混凝土的塌落度损失很难控制。

  水泥用量高,造成混凝土粘度大,塌落度过小;水泥用量过低,拌合物中水泥浆料过低,影响混凝土和易性,易泌水、离析。所以配合比应选择合理的水泥用量。

  3、骨料级配和砂率

  粗骨料级配不连续会造成拌合物和易性差,易泌水、离析;细集料过粗同样造成混凝土和易性差,细集料过细,比表面积增大会加大水分的吸收。相同用水量的情况下,塌落度变小。另外,砂率过低,细集料少,造成拌合物和易性差;砂率过高,细集料多,吸收水分增大。两种情况对塌落度都不利。所以要严把集料进场关,选择合理的砂率。

  4、矿物掺合料

  矿物掺合料的掺入,有利于提高拌合物的和易性;矿物掺合料的水化硬化使混凝土内部组成和微结构改善,浆骨界面区优化,连通孔被密闭和细化,显著提高混凝土的耐久性,但矿物掺合料的水化硬化相对滞后,所以适量矿物掺和料取代部分水泥除有利于减低温升,提高混凝土耐久性外,可相对延缓拌合物的水化硬化,有利于塌落度的保持。另外,掺合料在拌合物中起到滚珠效应,也能降低混凝土拌合物塌落度损失。但在选用矿物掺合料时应选用需水量比小的颗粒形状圆滑,细度不宜过高的的优质掺合料。

  5、外加剂

  外加剂被认为在解决塌损问题上是一种最简便,也最常用效果最显著的措施之一。目前从外加剂角度解决塌损的方法有两种,一是从母本分子结构上提高塌落度的保持能力,这个方法在聚羧酸减水剂中研究的较多。二是多种功能的外加剂复配。对塌落度保持有利主要有缓凝组分、引气组分、增稠组分及保塌组分等。在销售和技术服务中,要经常与施工单位进行信息沟通,掌握其材料的变化情况,特别是水泥的变化以便外加剂做出及时调整。

  概括以上几点,解决塌损的途径主要是适时调整外加剂配方或掺量、提高砂率。提高混凝土初始塌落度。防止水分蒸发,气泡外溢等。比如天山搅拌站和盛元鑫搅拌站C30混凝土配比,水灰比接近,砂子细度模数接近,但天山的砂率为32%,盛元鑫为41%,二者反应的拌合物状态不同,天山的混凝土易泌水,盛元鑫的混凝土粘性较大,所以针对天山搅拌站,外加剂的配方中宜降低减水成分,增加引气和增稠组分,同时建议其提高砂率;针对盛元鑫搅拌站,外加剂配方中宜加大减水组分,减低增稠组分,同时建议其降低砂率,提高外加剂掺量。

——摘自《中国外加剂网》