混合材對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性的影響

1　前言
　　近年來，隨著建材科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，基建及房建市場的空前繁榮，建筑工程結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，超高層建筑、大跨度預(yù)應(yīng)力橋梁、特高強(qiáng)的混凝土基礎(chǔ)工程等如雨后春筍般的涌現(xiàn)，而外加劑在混凝土施工中的使用也越來越普遍?；炷镣饧觿┮驯唤ㄖ袠I(yè)公認(rèn)為是提高混凝土的強(qiáng)度、改善其性能、節(jié)約水泥總用量及節(jié)能降耗的有效措施。而高效減水劑已成為商品混凝土中不可缺少的組分之一，它可以改善新拌混凝土的性能，提高硬化混凝土的物理力學(xué)性能與耐久性，同時(shí)還可以節(jié)約水泥，改善施工條件，提高施工效率。在具體的生產(chǎn)與施工中，高效減水劑與混凝土各組分材料之間存在著適應(yīng)性問題，其中對(duì)水泥的影響最大。
　　北京新港水泥制造有限公司產(chǎn)品主要定位于P·O 42.5水泥，其28天強(qiáng)度超國家標(biāo)準(zhǔn)近一個(gè)標(biāo)號(hào)，平均強(qiáng)度55.0MPa以上，水泥各項(xiàng)性能指標(biāo)用戶普遍反應(yīng)良好，但也有極個(gè)別用戶反映水泥與外加劑的適應(yīng)性不好。為此筆者用兩種高效減水劑與三種不同成分的水泥產(chǎn)品進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)，分析了減水劑對(duì)水泥凈漿初始流動(dòng)度及1h流動(dòng)度損失的影響，以及減水劑與摻有不同混合材的水泥之間的適應(yīng)性分析。目的是為確認(rèn)水泥產(chǎn)品與外加劑的適應(yīng)性影響因素，并以試驗(yàn)結(jié)果作為調(diào)整水泥生產(chǎn)指標(biāo)的依據(jù)。
2　試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法、儀器
2.1　試驗(yàn)材料
2.1.1　水泥及混合材
　　本試驗(yàn)采用了本公司的硅酸鹽水泥熟料，通過改變生料配料方式燒出三種不同成分的熟料樣品。將三種熟料都按6.0％（重量）配入相同的石膏（SO3含量在38％左右），分別用?準(zhǔn)500mm×500mm標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)小磨粉磨制成硅酸鹽水泥（Ⅰ型）。表1列出了三種新港硅酸鹽水泥熟料的礦物組成。

　　本試驗(yàn)所使用的混合材有普通細(xì)度礦渣、超細(xì)礦渣、粉煤灰、沸石粉，分別按10％、20％、30％、40%、50%與新港自制硅酸鹽水泥混勻后制成摻混合材的水泥。
2.1.2　高效減水劑
　　UNF－5：萘磺酸鹽甲醛縮合物（萘系高效減水劑）。
　　SM：磺化三聚氰胺甲醛樹脂（密胺樹脂類高效減水劑）。
2.2　試驗(yàn)方法、儀器
　　水泥及混合材的細(xì)度測定按GB1345進(jìn)行。水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間的測定按GB1346進(jìn)行。水泥及混合材的平均粒徑用激光粒度儀測定。
　　水泥凈漿擴(kuò)散度實(shí)驗(yàn)按GB8077進(jìn)行,采用微型坍落度儀（上口?準(zhǔn)36mm、下口?準(zhǔn)64mm、高60mm的截頭圓模）測定靜態(tài)下漿體的擴(kuò)散直徑。所用儀器還包括?準(zhǔn)500mm×500mm標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)小磨、凈漿攪拌機(jī)、測定流動(dòng)度變化的玻璃尺與直尺。
　　凈漿的水膠比經(jīng)實(shí)驗(yàn)選擇0.28，改變高效減水劑的加入劑量，通過測定加水后5min（即攪拌剛結(jié)束）的初始流動(dòng)度F5及靜置1h漿體的流動(dòng)度F60，比較不同水泥與高效減水劑適應(yīng)性的差異。
試驗(yàn)是在固定水膠比（0.28）及固定UNF－5摻量（0.8％）的條件下，測定不同類型、摻量混合材與高效減水劑的適應(yīng)性。
3　試驗(yàn)結(jié)果與討論
3.1　水泥有關(guān)物理性能及混合材細(xì)度(見表2、表3)

3.2　UNF－5與自配硅酸鹽水泥的適應(yīng)性
　　一般來說,水泥凈漿流動(dòng)度F在水灰比一定時(shí)隨高效減水劑摻量增加而增加，到某一劑量之后流動(dòng)度不再增加，或增加很小，此時(shí)的減水劑摻量稱為飽和點(diǎn)。當(dāng)摻用超過該點(diǎn)過多的減水劑時(shí)會(huì)增加成本，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致水泥漿與骨料的離析。表4及圖1是三種水泥加水（W/C＝0.28）拌合在UNF－5摻量變化條件下流動(dòng)變化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

　　由圖1可看出，樣品3水泥與UNF－5的適應(yīng)性最好，表現(xiàn)為相同UNF－5摻量時(shí)流動(dòng)度值較大，且1h后流動(dòng)度損失也很小。其次是樣品1水泥，該水泥具有明顯的飽和點(diǎn)，但飽和點(diǎn)UNF－5摻量較高（為1.4％），1h流動(dòng)度損失較大。樣品2水泥與UNF－5的適應(yīng)性較差，雖然其飽和點(diǎn)較?。?.0％），且初始流動(dòng)值較高，但1h流動(dòng)度損失太大，UNF－5摻量從0.6％到1.4％，F(xiàn)60基本不增加。
3.3　SM與硅酸鹽水泥的適應(yīng)性
　　表5及圖2是SM與三種水泥適應(yīng)性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，尤其可以看出相同的水泥與不同減水劑之間適應(yīng)性存在差異。圖2表明，三種水泥與SM的適應(yīng)性都不太理想。樣品1水泥飽和點(diǎn)較為明顯，1h流動(dòng)度損失看起來較小，但初始流動(dòng)度值不高，樣品1水泥F60值似乎還未達(dá)到飽和點(diǎn)，這意味著需要摻加更多的SM。樣品2與樣品3水泥的初始流動(dòng)度在SM摻量相同的條件下比樣品1水泥高得多，但1h流動(dòng)度損失太大。這說明SM與三種水泥的適應(yīng)性不如UNF－5與三種水泥的適應(yīng)性好。
3.4　UNF－5與摻混合材水泥的適應(yīng)性
　　在水泥生產(chǎn)及施工中常用的混合材有礦渣、粉煤灰、沸石及石灰石等。近年來超細(xì)礦渣常作為高性能混凝土的摻合材料，對(duì)改善混凝土的工作性能、力學(xué)性能及耐久性都有很好的作用。本試驗(yàn)中將混凝土施工中常用的四種混合材（即礦渣、粉煤灰、沸石、超細(xì)礦渣），以不同比例摻入樣品1水泥中，在固定水膠比、固定UNF－5摻量條件下，測定初始流動(dòng)度F5及1h流動(dòng)度F60損失值，測定結(jié)果見表6及圖3。
　　當(dāng)超細(xì)礦渣摻量在20％時(shí)，就可顯著改善水泥的初始流動(dòng)度及1h流動(dòng)度，而且流動(dòng)度損失很少。隨著摻量增加至50％，流動(dòng)度增加不再明顯。粉煤灰加入水泥后與UNF－5的適應(yīng)性比較好，粉煤灰從10％至50％，F(xiàn)5及F60變化規(guī)律是一致的，兩者在該摻量范圍內(nèi)流動(dòng)度變化都不大，但以摻量30％時(shí)為最高，1h流動(dòng)度損失較少。
普通細(xì)度礦渣加入10％，水泥初始流動(dòng)度達(dá)到較高數(shù)值，以后隨礦渣摻量增加流動(dòng)度增長緩慢；1h流動(dòng)度損失較大。沸石的摻入量10％時(shí)為最好，此處F5、F60值均處于最高點(diǎn)，且損失最小；當(dāng)摻量超過10％后，水泥的流動(dòng)度F5、F60基本上呈直線下降。
　　通過比較圖3及圖1，可發(fā)現(xiàn)加入混合材后，樣品1水泥與UNF－5的適應(yīng)性得到很大的改善，其中以超細(xì)礦渣的效果為最好，粉煤灰次之，普通細(xì)度礦渣對(duì)改善初始流動(dòng)度有較大作用。

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摘自《中國水泥》2005年 03月號(hào)