攪拌站對(duì)泵送型外加劑的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法探討

[摘要] 　對(duì)比分析了目前攪拌站對(duì)泵送型外加劑的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn),側(cè)重介紹了一種簡捷有效的檢驗(yàn)方法——砂漿坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)方法。

[關(guān)鍵詞] 　攪拌站;外加劑;進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn);砂漿坍落擴(kuò)展度

引言

    隨著近年來國內(nèi)建筑市場(chǎng)的迅速發(fā)展,混凝土及混凝土外加劑的生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)也快速提高,使得泵送混凝土已經(jīng)成為用量最大的混凝土品種之一。商品混凝土攪拌站已經(jīng)遍布全國各地,各種大型的鐵路、公路和水電工程等也都開始采用攪拌站集中攪拌的方式生產(chǎn)混凝土。眾所周知,泵送混凝土的生產(chǎn)離不開泵送型外加劑(包括泵送劑和泵送防凍劑) 。而外加劑與水泥、粉煤灰和礦碴粉等膠凝材料之間存在適應(yīng)性問題。最常見的不適應(yīng)表現(xiàn)在對(duì)混凝土工作性的影響上,如達(dá)不到應(yīng)有的減水率使混凝土坍落度不夠、超過應(yīng)有的減水率或保水性不佳使混凝土離析泌水、混凝土坍落度保留性能達(dá)不到要求等。影響外加劑與膠凝材料之間適應(yīng)性的因素很多,僅就水泥而言就有新鮮程度^[1] 、礦物組成、堿含量、石膏、摻合料和工藝外加劑的品種及摻量等等。因此,攪拌站需要經(jīng)常檢測(cè)泵送型外加劑與膠凝材料之間的適應(yīng)性,對(duì)這類外加劑的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)也主要是適應(yīng)性檢驗(yàn)。

1 攪拌站對(duì)泵送型外加劑的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法

目前,攪拌站對(duì)泵送型外加劑的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法主要有比重檢測(cè)、含固量檢測(cè)、水泥凈漿流動(dòng)度檢測(cè)和混凝土坍落擴(kuò)展度檢測(cè)等方法,這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn),下面分述之。

1.1 　比重檢測(cè)(液體外加劑)

     大多數(shù)攪拌站都把檢測(cè)液體外加劑的比重作為進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)項(xiàng)目之一,它可以大致反映外加劑的固體含量的變化。由于比重計(jì)(波美度儀) 質(zhì)量變化較大,每次測(cè)量時(shí)應(yīng)使用同一個(gè)比重計(jì)。此方法需要與其它方法結(jié)合使用。1.2　含固量檢測(cè)(液體外加劑)

有條件的攪拌站有時(shí)會(huì)檢測(cè)液體外加劑的含固量。此方法需要與其它方法配合使用,因?yàn)樗鼫y(cè)定的是固體含量,并不能測(cè)出固體的成分。另外,要精確測(cè)定含固量需要8 小時(shí)左右,這對(duì)于進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)來說是不可接受的。

1.3　水泥凈漿流動(dòng)度檢測(cè)

    水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)因其具有省時(shí)、省料和簡捷的特點(diǎn)被大多數(shù)攪拌站用于外加劑的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)。但是,由于新拌水泥漿與新拌混凝土組成之間的明顯差異(如水膠比、固相顆粒組成及其分布、流動(dòng)變形時(shí)的內(nèi)磨擦機(jī)制及流變性能等) 以及這兩種試驗(yàn)方法對(duì)一些影響因素的敏感性差異,兩者試驗(yàn)規(guī)律經(jīng)常不一致。例如,攪拌站經(jīng)常被迫使用熱水泥(溫度有時(shí)可達(dá)70 ℃甚至更高),用水泥凈漿試驗(yàn)時(shí),達(dá)到正常的流動(dòng)性要求的減水類外加劑摻量可高達(dá)混凝土試驗(yàn)的2 倍左右。水泥凈漿試驗(yàn)結(jié)果有時(shí)難以指導(dǎo)混凝土的試配和生產(chǎn),甚至誤導(dǎo)。因此,用水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)作為進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法時(shí)應(yīng)該確保水泥性能的穩(wěn)定。

1.4           混凝土坍落度檢測(cè)

    傳統(tǒng)的混凝土坍落度試驗(yàn)方法因其簡單易行等優(yōu)點(diǎn)而被

廣泛采用。但是其缺點(diǎn)也很明顯,如費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)料、試驗(yàn)受

人為因素的影響大等。這些缺點(diǎn)對(duì)于采用混凝土坍落度試驗(yàn)檢測(cè)外加劑與水泥的相容性的混凝土外加劑生產(chǎn)廠家和攪拌站的影響有時(shí)相當(dāng)嚴(yán)重。例如,攪拌站需要經(jīng)常地選擇水泥和外加劑,尤其是冬季施工前后;而外加劑生產(chǎn)廠家則必須隨時(shí)根據(jù)攪拌站的水泥和摻合料品種的變化調(diào)整其外加劑組成以獲得良好的適應(yīng)性。此外,攪拌站在更換水泥時(shí)從水泥供應(yīng)商所取得的水泥樣品數(shù)量有限,而外加劑廠家又是從攪拌站獲得樣品,數(shù)量更少。甚至有時(shí)攪拌站要求外加劑廠家在一天甚至半天的時(shí)間內(nèi)提供與新?lián)Q的水泥相容性良好的外加劑樣品。因此,工程施工過程中,如果外加劑廠家不能及時(shí)提供相容性良好的產(chǎn)品,攪拌站不能用有限的水泥樣品及時(shí)完成試配試驗(yàn)都可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

以上分析表明,混凝土攪拌站需要一種更加省時(shí)省料、快速有效的試驗(yàn)方法用作外加劑的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)。下面介紹的砂漿坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)方法則是合適的外加劑進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法之一。

2 　砂漿坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)方法

     砂漿坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)以砂漿為研究對(duì)象。砂漿配合比為對(duì)應(yīng)混凝土配合比中除去粗集料后的配合比,如某混凝土的配合比為,水∶水泥∶細(xì)集料∶粗集料∶粉煤灰=A ∶B ∶C ∶D

∶E,則對(duì)應(yīng)的砂漿的配合比即為,水∶水泥∶細(xì)集料∶粉煤灰

=A ∶B ∶C ∶E。

2.1　砂漿坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)方法的依據(jù)^[2]

     水泥漿體是影響新拌混凝土性能的主要因素,但由于混凝土中粗細(xì)集料的參與,新拌水泥漿的流變性能并不能等同于新拌混凝土的流變性能。這主要是因?yàn)樗?水泥懸浮體系與水

-水泥-集料懸浮體系中的顆粒粒徑差別較大。前者屬于微米級(jí),后者屬于毫米級(jí)和厘米級(jí),這種尺度差別使得不同體系在粘性流動(dòng)中,顆粒之間的磨擦機(jī)制及其相對(duì)大小存在顯著不同。因此,作為粗懸浮體系的新拌混凝土常常被研究者分為3 個(gè)層次來研究:即,以水為分散相的水泥漿體系,以水泥漿為分散相的砂漿體系和以砂漿為分散相的混凝土。

      水泥粉體與水拌和后的漿體中由于水泥顆粒的高比表面能和水化活性而形成顆粒凝聚結(jié)構(gòu),凝聚結(jié)構(gòu)中顆粒之間的結(jié)合強(qiáng)度取決于顆粒的大小、表面反應(yīng)活性的高低、顆粒間的間距等因素,存在從較弱的物理吸附到較強(qiáng)的化學(xué)鍵合的不同狀態(tài),結(jié)合強(qiáng)度存在一個(gè)分布,水泥漿體的這種結(jié)構(gòu)特性已被許多流變學(xué)試驗(yàn)研究證實(shí)^[3-5] 。減水劑對(duì)新拌水泥漿體中顆粒的分散效應(yīng)即對(duì)顆粒的分散程度取決于減水劑的性能和摻量。對(duì)不同性能的減水劑來說,由于使?jié){體中顆粒達(dá)到全分散狀態(tài)所需的量不同,因而在相同摻量下的漿體結(jié)構(gòu)的分散狀態(tài)也就不同。此外,如果減水劑分子結(jié)構(gòu)性能不同,即使在相同的顆粒分散狀態(tài)下,新拌水泥漿的流變性能也不一定相同,因而在集料組成相同的情況下,新拌混凝土的工作性也不一定相同。在一些評(píng)價(jià)不同減水劑的減水率大小的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中,砂漿試驗(yàn)以達(dá)到基準(zhǔn)流動(dòng)度(擴(kuò)展度) 140mm 為準(zhǔn),混凝土試驗(yàn)以達(dá)到基準(zhǔn)坍落度8cm 為準(zhǔn)^[6] 。這種人為的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)并不科學(xué),因?yàn)樾掳杷酀{體和混凝土是在不同的而且也不清楚的分散狀態(tài)下進(jìn)行的性能比較。評(píng)價(jià)混凝土減水劑的減水率或?qū)λ嗟倪m應(yīng)性,應(yīng)該在相同的漿體分散狀態(tài)下進(jìn)行,而這個(gè)可以實(shí)現(xiàn)并能有效控制的分散狀態(tài)應(yīng)該是漿體中顆粒的全分散狀態(tài)。ISO 膠砂攪拌機(jī)一臺(tái), 跳桌試驗(yàn)用截錐圓模( 上口下口Φ100mm、高70mm) 一個(gè), 5mm 厚平板玻璃。

2.2 　砂漿坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)的儀器與試驗(yàn)方法^[7]

2.2.1 　試驗(yàn)儀器

   Φ60mm、(400mm ×400mm) 一塊,坍落度試驗(yàn)儀器一套。

2.2.2 試驗(yàn)方法

     每盤砂漿用膠凝材料為500 克。按設(shè)計(jì)配合比配料,將膠凝材料和砂子裝入ISO 攪拌機(jī)的攪拌鍋(若是粉體外加劑此時(shí)加入) 。采用自動(dòng)控制攪拌程序,開機(jī)干拌30 秒后以同摻法加入泵送劑水溶液。將玻璃板和試驗(yàn)圓模用濕毛巾潤濕,把試模置于水平放置的玻璃板中央。攪拌完畢,快速用砂漿盛滿試模,慢慢地垂直提起試模,待砂漿流動(dòng)停止后測(cè)量其兩個(gè)垂直方向上的直徑,取其平均值為砂漿坍落擴(kuò)展度(精確至5mm) , 同時(shí),觀查記錄砂漿的離析泌水狀態(tài)(也可觀察到表面氣泡狀態(tài)),然后將砂漿全部收回,盛入適當(dāng)容器(如小塑料桶),蓋蓋以防止水分蒸發(fā)。靜置1 小時(shí)觀察泌水情況,然后人工攪拌均勻,測(cè)其1 小時(shí)的坍落擴(kuò)展度。再次將砂漿全部收入容器靜置半小時(shí)后觀察1.5 小時(shí)的泌水情況并測(cè)量其坍落擴(kuò)展度。

測(cè)定外加劑飽和摻量的試驗(yàn)方法請(qǐng)參閱文獻(xiàn)^{[2 、8]} 。

2.3　砂漿與混凝土工作性的相關(guān)性

       文獻(xiàn)[7]中對(duì)砂漿與混凝土工作性的相關(guān)性進(jìn)行了研究, 這里只給出幾個(gè)試驗(yàn)結(jié)果。

2.3.1  砂漿與混凝土的穩(wěn)定性的相關(guān)性

      表1 中的觀察結(jié)果對(duì)比清楚地顯示:若砂漿出現(xiàn)嚴(yán)重的離析泌水時(shí),則混凝土也出現(xiàn)嚴(yán)重的離析泌水;若砂漿只有很輕微的離析泌水或無離析泌水,則混凝土基本上沒有離析泌水。可見,砂漿穩(wěn)定性能夠反映混凝土的穩(wěn)定性。

2.3.2　砂漿與混凝土的流動(dòng)性的相關(guān)性

    本文只給出攪拌之后1.5小時(shí)的混凝土與砂漿坍落擴(kuò)展度的相關(guān)性。圖1 的試驗(yàn)結(jié)果表明,在正常泵送混凝土工作性范圍內(nèi),混凝土與砂漿坍落擴(kuò)展度的線性相關(guān)性良好。相關(guān)系數(shù)為0.8176 ?？梢?砂漿的流動(dòng)性可以很好地反映混凝土的流動(dòng)性。

2.3.3　砂漿與混凝土流動(dòng)性保持能力的相關(guān)性

     考慮到各個(gè)等級(jí)混凝土初始工作性不同,從工作性隨時(shí)間變化的角度對(duì)砂漿與混凝土坍落擴(kuò)展度損失的相關(guān)性進(jìn)行考察,圖2 反映了它們之間的相關(guān)關(guān)系。從回歸方程可清楚地看到,混凝土坍落擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失率與砂漿坍落擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失率之間具有很高的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為0.97?？梢?砂漿坍落擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失率也可以很好地反映混凝土坍落擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失率。

2.4 　砂漿坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)的主要特點(diǎn)砂漿坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)有如下4 個(gè)突出特點(diǎn)。

(1) 能明確區(qū)分減水劑作用下砂漿懸浮體系中顆粒極限分散物理狀態(tài),即全分散狀態(tài)。

(2) 可以評(píng)價(jià)減水劑對(duì)混凝土穩(wěn)定性的影響。

(3) 能夠獲得與混凝土相近的減水劑飽和摻量。

(4) 對(duì)相同砂漿組成的泵送混凝土,砂漿工作性參數(shù)(坍落擴(kuò)展度及其經(jīng)時(shí)損失率,泌水性) 能夠很好地反映相應(yīng)的混凝土工作性參數(shù)。

 

3 　結(jié)語

綜上所述,目前攪拌站對(duì)泵送型外加劑的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)的幾種方法各有不足之處,若幾種方法同時(shí)使用又會(huì)造成不必要的浪費(fèi),而砂漿坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)方法則能很好地滿足使用要求。

 

原作者： 張維超,彭杰