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商品名称:不同缓凝材料聚羧酸减水剂对混凝土性能的影响
发布时间:2022-07-23 08:46:42 来源:爱游戏app手机版 作者:爱游戏直接下载
产品说明

  聚羧酸减水剂因其综合性能优异绿色环保、可调控范围宽广、减水率高可使水泥及胶凝材料的性能达最佳状态而被广泛使用,聚羧酸减水剂在复配过程中会添加一定量的缓凝组分,这不仅延长混凝土的凝结时间也有助于减少混凝土的落度、扩展度损失,在一些特殊的混凝土工程中,聚酸酸减水剂通过添加缓凝材料复配后可以延长水泥的水化热时间有效避免因水泥水化热初期水化过快产生的应力裂缝,但因缓凝材料的众多不同缓凝材料和不同的掺量对混凝土的性能也产生了不同的影响。

  目前市面上的缓凝材料众多,但按化学成分可以大致分为两大类一种是有机缓凝材料另一种是无机缓凝材料,无机类缓凝材料主要有:磷酸盐、偏磷酸盐类、硼砂、氟硅酸钠、氯化锌、碳酸锌以及镉的硫酸盐。有机类缓凝材料应用的比较广泛主要有:糖类(单糖、寡糖、多糖、二糖等)、柠檬酸、酒石酸钾钠、以及醇类衍生物(一元醇、二元醇、丙二醇、丙三醇)等。

  通常来讲聚羧酸减水剂缓凝组分在混凝土中会产生物理效应,即缓凝材料不与混凝产生化学反应不生成新的物质,对混凝土各项性能起积极作用。硅酸盐水泥水化放热分几个阶段即:诱导前期、诱导期、加速期、减速期和稳定期缓凝材料的作用区间实质只是在诱导期延长水泥水化,其作用机理通常有:沉淀假说、络盐假说、吸附假说、抑制氢氧化钙结晶生长理论等,但核心是延缓水泥的水化,推迟水化产物的结晶以达到缓凝目的。同时防止温度变形引起混凝土裂缝也提高混凝土拌合物的保坍性能,作用机理是:缓凝材料被吸附在水泥颗粒的表面,形成氢键,氢键又可以和水泥混凝土内部的水分子结合在一起,水泥混凝土颗粒的表面就会形成一层水膜,减慢了水向水泥渗透的速度,而且缓凝组分溶液也减慢水化产物的生长这样就可以抑制水泥混凝土性能的转变。

  矿物掺和料:广东新泽建筑材料有限公司S95级磨细矿渣粉,28天活性指数大于95。

  中砂:河沙,细度模数2.6,含泥量1.2%;石子:惠州5~25mm连续级配碎石,压碎指标10%,含泥量1.0%。水:自来水。

  外加剂:自制(含固量为20%),各组分保坍、减水母液材料来源东莞市洛美建材科技有限公司。

  以聚羧酸缓凝高效减水剂为溶剂,选取部分缓凝材料在常温下按不同比例掺入溶液观察缓凝材料与溶液的溶解性和12小时静止稳定性(掺量为溶液的2%、3.5%),试验结果如表3。

  从表3缓凝材料匀性试验可以看出葡萄糖酸钠、白糖、柠檬酸的溶解性和稳定性比其他缓凝材料好,三聚磷酸钠的溶解性一般但是有沉淀物,其他氟硅酸钠、木钠、硼砂、磷酸盐溶解性差而且有沉淀故选葡萄糖酸钠、白糖、柠檬酸、三聚磷酸钠为缓凝试验材料。

  从表4试验可以看出聚羧酸缓凝高效减水剂基准样在未添加缓凝组分的情况下净浆流动度为205mm这说明外加剂减水组分和保坍组分与水泥的相容分散性较好,而净浆终凝结时间为360分钟是水泥熟料中添加了缓凝成分——石膏。从表中可以看出同等掺量下添加缓凝材料白糖的初始流动性最好1.5小时后流动性损失最小终凝时间最长,柠檬酸和葡萄糖酸钠的浆体保持状态和终凝时间相当,净浆流动度最小的为添加三聚磷酸钠,净浆损失比较小但缓凝效果比较差。

  各种缓凝材料有各自不同的优缺点,从材料获取的简易程度、价格的差异、使用性能的广泛性、还有缓凝的功效都是不一样的,以下试验尝试不同缓凝材料双掺观察对水泥流动性影响和缓凝的效果。(白糖:BT,葡萄糖酸钠:PN,三聚磷酸钠:NPO,柠檬酸:CHO)

  从表5双掺缓凝材料净浆试验可以看出白糖与其他三种缓凝材料双掺的情况下,初始水泥净浆流动度都大于220mm,而且1.5小时净浆坍损比较小凝结时间也最长,说明白糖与其他三种缓凝材料双掺效果好与水泥的适应性也好,其中白糖与葡萄糖酸钠的双掺效果最好。而葡萄糖酸钠与三聚酸钠、柠檬酸双掺效果比较差净浆初始流动度小坍损比较大,凝结时间也最短。

  C30混凝土配合比配方(单位kg/m3):水泥190,煤灰75,矿粉65,砂子785,石子1090,水155,减水剂6.6,不同缓凝材料聚羧酸减水剂在混凝土中的应用试验试验环境温度:23℃湿度:70%RH,结果如表6(白糖:BT,葡萄糖酸钠:PN,三聚磷酸钠:NPO,柠檬酸:CHO)。水泥水化凝结过程原理,水泥水化热可以分为三个阶段首先钙矾石(AFt)形成期:在此阶段,C3A开始水化,在石膏存在的情况下,C3A迅速水化形成钙矾石(AFt)其次C3S水化期:在此阶段C3S开始迅速水化,生成C-S-H凝胶和Ca(OH)2晶体,最后结构形成与发展期:在此阶段C3A、C3S已经基本完成水化反应。

  从表6试验数据可以看出在外加剂掺量相同的情况下聚羧酸外加剂未添加缓凝材料时料出机初始状态良好坍落度扩展度一般,2小时有明显的坍损初凝和终凝时间比较短但7天强度最高。从同条件单掺缓凝材料葡萄糖酸钠、白糖、柠檬酸、三聚磷酸钠来看掺白糖对混凝土的效果最佳,无论是初始状态、浆体情况、保坍情况都优于其他三种,葡萄糖酸钠和三聚磷酸钠的效果相当,状态最差的是掺柠檬酸料出机包裹性差原因可能是柠檬酸与该种水泥不适应或柠檬酸的掺量过高,但柠檬酸有良好的保坍和缓凝效果这是因为柠檬酸含有较多的羟基和羧基,能与过渡金属离子形成稳定的聚合物,柠檬酸融合到水泥浆液中后,与水泥中的Ca2+形成不稳定的聚合物,在水化初期控制了Ca2+的浓度,从而产生了缓凝效果。添加四种缓凝材料后7天强度都不如基准样但是到了28天强度与基准样相当甚至略高,原因是掺入一定量的缓凝材料后,减缓了水泥的水化速度使得水泥颗粒周围溶液中的水化硅酸钙等水化产物的分布更加均匀,有利于水泥颗粒充分水化,提高混凝土的中后期强度。

  从葡萄糖酸钠、白糖、柠檬酸、三聚磷酸钠这四种缓凝材料互相双掺的试配来看,白糖与葡萄糖酸钠双掺效果最好无论是混凝土初始出机状态还是2小时保坍情况和凝结时间效果都比其他三种好,28天强度略高于基准样。原因在于糖类中的主要成分是己糖二酸钙,能吸附在水泥矿物颗粒表面形成溶剂化吸附层,一般情况下硅酸三钙影响着凝结,而铝酸三钙是引起不正常凝结的原因,在水泥水化初期虽然抑制C3S的水化,但却促进C3A的初始水解,当加入白糖和葡萄糖酸钠后促进AFt的生成,并消耗阻碍颗粒的接触和凝聚,从而破坏了水泥的絮凝结构,还有一个原因是糖钠含有多个轻基,对水泥的初期水化有较强的抑制作用,可以使游离水增多,提高了混凝土的流动性。其他葡萄糖酸钠与三聚磷酸钠互掺后混凝土出机状态有微露石现象包裹性比较差,保坍能力和凝结时间强度等效果一般,葡萄糖酸钠与柠檬酸双掺后保坍比较明显可以判断这两种缓凝材料互掺适应性差,而柠檬酸和三聚磷酸钠双掺后料混凝土出机比较干涩没有光泽度,流速比较慢坍损明显这也说明这两种缓凝材料互掺对水泥不适应,没有抑制水泥初期的水化。

  通过试验比对发现在相同的条件下不同的缓凝材料有各自不同的特点,但在混凝土强度方面有着共同的特征:掺用缓凝材料的情况下早期的强度不如未加缓凝材料的强度,这是因为掺入缓凝材料后有效延缓了水泥早期水化,阻碍了浆体初始结构的形成与发展,使得混凝土3天抗压强度比较低,随着水泥的充分水化,水化产物之间得到充分的穿插、搭接和填充、结构密实使得混凝土后期龄期的抗压强度均高于基准混凝土。

  因缓凝材料的种类比较多,不同的缓凝剂作用机理不同,对混凝土性能的影响也会有所不同。缓凝材料品种和搭配或掺量使用不当,不但会影响混凝土和易性还会出现混凝土凝结时间异常情况最后导致强度出现问题,在选择缓凝材料种类时应充分考虑与混凝土原材料之间的适应性还要考虑施工季节、经济成本等因素,确定所需缓凝缓材料后应根据各种缓凝材料特性选择单独使用还是混合使用进行试配找出一个最佳的掺量范围,从本文试验来看双掺葡萄糖酸钠和白糖的使用效果和经济效果最佳。返回搜狐,查看更多


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