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外加剂对混凝土坍落度的影响分析

来源:http://www.zgxzst.com/news/17.html
发布时间:2018-06-05

外加剂对混凝土坍落度的影响分析

随着时间的推移,新拌的混凝土就会由于硬化而失去和易性——这种现象叫做“坍落度损失”。因为早期的水化作用逐渐地减少了混凝土中的游离水,各种化学的和物理的因素使混凝土的稠度发生了变化,造成了混凝土内部的骨架结构。
在天气温和的情况下,通过短期的搅拌,混凝土稠度的正常变化是没有实际困难的,混凝土保持和易性的时间较长,足以促进浇筑和抹面。然而在搅拌时间较长,特别是在暑期的情况下,混凝土坍落度的损失率就会大大加快,这在浇筑作业期间会造成严重困难。
用一种质量勉强合格的F级粉煤灰取代部分细砂的混凝土,人们已经研究了其对坍落度的影响。但是对于掺或不掺减水—缓凝剂的混凝土和粉煤灰混凝土,以及对掺或不掺高效减水剂(超塑化剂)的混凝土和粉煤灰混凝土,当它们在中等温度(21℃)较高温度(32℃)中,连续搅拌达180分钟后的坍落度情况又会是怎样的呢?这就是本文所要探讨的问题。
2.材料
2.1 水泥——所用水泥为普通硅酸盐水泥,5%粉煤灰(以重量计)与水泥磨在一起。
2.2 粉煤灰——所用的粉煤灰是从烟煤中产生的,其分类为F级粉煤灰。用X—射线的衍射分析法所得的主要成分是莫来石(mullite,也叫富铝红柱石)和石英。其少量的组份是赤铁矿、石灰石和方解石。
2.3 化学外加剂——采用两种D型减水—缓凝剂,还有两种G型超塑化剂。 
一种减水—缓凝剂WRR—Ⅰ,其化学成份为葡糖酸钠。第二种减水—缓凝剂WRR—Ⅱ,其化学成份为磺化木质素和合成材料。
一种超塑化剂SP—Ⅰ,化学上是以磺化甲醛萘基钠为基础的合成聚合物。第二种超塑剂SP—Ⅱ,从化学上说是一种合成聚合物。
2.4 骨料——粗骨料是中、粗型的轧碎的白云石,其极大粒径为19mm。细骨料是一种很细的天然硅质海砂,其细度模量为1.58。
3. 配合比
和不掺粉煤灰以及掺和不掺化学外加剂根据需要的坍落度16mm来调整。根据生产厂家推荐的掺量,一种外加剂WRR—Ⅰ的掺量在21℃时为每100kg水泥0.125L;在32℃时则为每100kg水泥0.190L。第二种外加剂WRR—Ⅱ的掺量在21℃时为每100kg水泥0.4L;在32℃时则为每100kg水泥0.7L。生产厂家推荐的一种超塑化剂SP-Ⅰ的合适掺量为每100kg水泥0.7L。第二种超塑化剂SP—Ⅱ的掺量在21℃时为每100kg水泥1.0L,而在32℃时则为每100kg水泥1.2L。
4. 试验程序
一组实验是在21℃的温度中做的,第二组实验是在32℃的温度中做的,所有的混凝土拌合物都用调整其拌合水的用量,来达到初始的160±10mm目标坍落度。
5. 试验方法
混凝土拌合物都是在一个温控实验室中制备的,所有的材料都经过秤量,并在拌合前至少在实验室中存放24小时。混凝土在一台自由落下的搅拌机中拌合5分钟。为了模拟在混凝土拌和车中发生连续的搅拌作用,搅拌机的鼓筒在几乎是垂直的状态下连续转动。搅拌机的自由落下作用减少得越多,混凝土所受到的搅拌作用就越不强烈。为了避免水份的蒸发,鼓筒的开口是盖着的。
坍落度试验是在搅拌5、25、45、90和180分钟后进行的。在混凝土出料之前,搅拌机的鼓筒回到其搅拌位置,混凝土再拌合2分钟。
6. 试验结果
坍落度的实验数据。表清楚地说明了粉煤灰对保持坍落度的积极作用。与不掺粉煤灰的普通拌合物相比较,所有的粉煤灰混凝土之坍落度损失都要少得多。
如果我们认为100mm的坍落度是许多混凝土工程中的常用稠度,那么由图1可见,试验的三种粉煤灰混凝土(只掺粉煤灰的和与两种减水—缓凝剂一起掺入的),在经过180多分钟的搅拌后,其坍落度仍然在100mm以上。掺有超塑化剂的粉煤灰的混凝土,在较短的时间内都能达到100mm的坍落度(掺有SP—Ⅰ的粉煤灰混凝土在搅拌180分钟以后,而掺有SP—Ⅱ的粉煤灰混凝土则在搅拌110分钟以后)。
然而所有未掺粉煤灰的混凝土,其坍落度的损失率则都要高得多,所以能保持100mm坍落度的时间就会更短些。对比的普通混凝土在60分钟后达到100mm的坍落度。掺有减水—混凝剂的两种混凝土则要45分钟。掺有超塑化剂SP—Ⅰ的混凝土要经历50分钟,而掺有超塑化剂的SP—Ⅱ的混凝土则在40分钟后就达到了100mm的坍落度。 
在整个搅拌期间,粉煤灰对保持坍落度的作用贯彻始终。坍落度的差别随搅拌时间的延长而增大,这反映了粉煤灰混凝土的坍落度损失率减慢了。
失的减少幅度同未掺粉煤灰的同样拌合物相比较,。粉煤灰混凝土拌合物的坍落度损失减少幅度(不包括掺SP—Ⅱ的粉煤灰混凝土,因其曲线突然偏离),在搅拌25分钟后为20~50mm,搅拌45分钟后为40~60mm,搅拌90分钟后为55~70mm,搅拌135分钟后为65~80mm,搅拌180分钟后则为70~85mm。
如果我们仍然把各种拌合物达到100mm坍落度的搅拌时间标出来,可见,只有不掺外加剂的粉煤灰混凝土,在搅拌时间为180分钟时的坍落度略高于100mm。掺有SP—Ⅱ的粉煤灰混凝土搅拌75分钟后达到100mm的坍落度,掺有WRR—Ⅰ的粉煤灰混凝土和对比的普通混凝土要搅拌40分钟,掺有SP—Ⅱ的混凝土要搅拌35分钟,掺有WRR—Ⅰ的普通混凝土则搅拌10~15分钟左右。掺有化学外加剂的混凝土之坍落度损失曲线的差值,在形式上看也是有差别的。在21℃时随着搅拌时间的延长,坍落度的差别也增大了。 掺与不掺减水—缓凝剂或超塑化剂的粉煤灰混凝土,在21℃的温度中经过长期搅拌,其坍落度增大了40~80mm,在32℃的温度中搅拌时,与无粉煤灰的同样混凝土相比较,则其坍落度增大了30~65mm。
对于掺有普通减水—缓凝剂的混凝土,业已发现粉煤灰也有利于保持其之坍落度,而化学外加剂则会增大坍落度的损失率。这也与硫酸盐离子和颗粒可利用性有关。实验业已证明,对于掺有减水—缓凝剂的混凝土,掺入1%SO3即可大大改善其坍落度的保持能力。此外,采用含有P2O5粉煤灰,则对于这种混凝土的水化过程也会有一定的抑制作用。因为粉煤灰、硅酸盐水泥和化学外加剂的来源不同,彼此之间的化学反应也各不相同。所以要在与工地相同的条件下,用规定的拌合物之实际成份进行初步试验,以便正确地评价其之实际性能。

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