商品混凝土应用的复合泵送剂不同于一般的高效减水剂,它在满足大的初始坍落度要求时,还能控制坍落度损失,减小泌水和离析。因为商品混凝土首先必须有好的工作性,否则不能进行正常施工。通常复合泵送剂的主要成分应包括高效减水剂、缓凝剂、引气剂、稳定剂等。
复合泵送剂的组成和掺量取决于胶凝材料的组成和混凝土配合比。在相同原材料构成系列(C20~C100)流态混凝土时,因为胶凝材料用量变化较大,所以复合泵送剂用量变化范围也较大。但是对于一定的混凝土体系所要求的缓凝组分的成分和剂量是相对固定的。这样在变化的掺加量与相对固定的缓凝组分之间产生了矛盾。外加剂生产厂为了满足工程应用的要求需频繁调整外加剂配方是为了解决这种矛盾。复合泵送剂配方设计是针对一定的混凝土体系的,能较好地解决这种'变化与固定'的矛盾,得到适应性好的复合泵送剂配方。
复合泵送剂配方设计参数是由商品混凝土的原料性质、配合比、施工工艺和环境温度等确定的。
1.泵送剂减水率的确定
复合泵送剂的减水率取决于混凝土基础坍落度、基准混凝土用水量和初始坍落度值,根据多年研究我们得出的结论是在合理的配合比设计中,减水剂主要起到增加混凝土拌合物流动性的作用,外加剂的减水率正比于混凝土拌合物的坍落度。当混凝土要求的坍落度为180mm时外加剂的减水率应该控制在18%;当混凝土要求的坍落度为220mm时外加剂的减水率应该控制在22%;当混凝土要求的坍落度为250mm时外加剂的减水率应该控制在25%。
2.泵送剂的掺量的确定
经过多年研究,我们确定复合泵送剂的掺量以水泥标准稠度用水量为基准进行检验,当外加剂配方已经确定时,外加剂的掺量以水泥净浆流动扩展度数值等于混凝土拌合物坍落度时的掺量(%)为合理掺量;当配制混凝土时,外加剂的掺量(%)是固定的,其质量以检测水泥净浆流动扩展度数值等于混凝土拌合物坍落度为准确的控制指标。当混凝土要求的坍落度要求为180mm时,检测外加剂时水泥净浆流动扩展度也是180mm;当混凝土要求的坍落度为220mm时,检测外加剂时水泥净浆流动扩展度也是220mm;当混凝土要求的坍落度为250mm时,检测外加剂时水泥净浆流动扩展度也是250mm。并且水泥净浆的流动扩展度损失与混凝土拌合物的坍落度损失一一对应。
3.等效缓凝系数
为了实现混凝土在不同气温下都能在6h~8h初凝,7h~9h终凝,以20℃为基础,以1℃每吨外加剂添加1千克葡萄糖酸钠缓凝达到6h~8h初凝,7h~9h终凝为基准,则葡萄糖酸钠的等效缓凝系数是0.001,配制1000千克外加剂混凝土缓凝剂的用量为施工现场温度乘以等效缓凝系数和环境温度求得。为了实现通用性,针对含泥量大的砂石复配泵送剂时,可以用氨基三甲叉膦酸ATMP或者1,2,4—三羧酸磷丁烷PBTC代替一半的葡萄糖酸钠,按照0.3千克~0.5千克ATMP或者PBTC代替10千克葡萄糖酸钠。
4.凝结时间差
各种缓凝剂不但缓凝作用不同,而且对水化速度也不相同。因此除了设置等效缓凝系数之外,还需设置第二个参数,即凝结时间差:
式中:
t1-掺一定量缓凝剂时混凝土的初凝时间(h);
t2-相同条件下的终凝时间(h);
Δt-凝结时间差(h)。
在掺量相同时Δt:三乙醇胺<葡萄糖酸钠<柠檬酸钠<糖
根据这四个参就可以确定用于混凝土泵送剂的组成及掺量,实现复合泵送剂配方设计。
1.一元复配的方法及计算公式
一元复配的主体是利用一种高效减水剂和缓凝剂复配泵送剂,必要时适量掺加引气剂,主要考虑减水剂的临界掺量c10和饱和掺量c11以及推荐掺量c,减水剂的临界掺量减水率n10和饱和掺量减水率n11以及推荐掺量下的减水率n,检测外加剂的水泥的标准稠度用水量W、C3A和SO3。则每吨泵送剂中各种原材料的用量为(单位均为kg):
减水剂的用量
缓凝剂的用量
引气剂的用量
溶剂水的用量
是否缺硫:
2.一元复配人工计算实例
【例2-1】水泥的标准稠度用水量为29,SO3为2,C3A为7,减水剂的临界掺量c1为0.5%,饱和掺量c2为0.75%),推荐掺量c为2%,缓凝成分使用葡萄糖酸钠,环境温度25℃。
减水剂的用量
缓凝剂的用量
引气剂的用量
溶剂水的用量
是否缺硫:
3.二元复配的方法及计算公式
二元复配是利用一种高效减水剂、一种普通减水剂和缓凝剂复配泵送剂,主要考虑高效减水剂和普通减水剂的饱和掺量c21、.c22以及推荐掺量c,检测外加剂的水泥的标准稠度用水量W0、C3A和SO3。则每吨泵送剂中各种原材料的用量为(单位均为kg):
高效减水剂的用量
普通减水剂的用量
缓凝剂的用量
引气剂的用量
溶剂水的用量
是否缺硫:
4.二元复配人工计算实例
【例2-2】水泥的标准稠度用水量为27,SO3为2.3,C3A为7,高效减水剂的临界掺量c11为0.5%,饱和掺量c21为0.75%,普通减水剂的临界掺量c12为0.2%,饱和掺量c22为0.3%),推荐掺量c为2%,缓凝成分使用葡萄糖酸钠,环境温度25℃。
高效减水剂的用量
普通减水剂的用量
缓凝剂的用量
引气剂的用量
溶剂水的用量
是否缺硫:
5.三元复配的方法及计算公式
三元复配是利用两种高效减水剂和一种普通减水剂复配泵送剂,主要考虑两种高效减水剂和普通减水剂的饱和掺量c31、c32、c33以及推荐掺量c,检测外加剂的水泥的标准稠度用水量W0、C3A和SO3。则每吨泵送剂中各种原材料的用量为(单位均为kg):
高效减水剂1的用量
高效减水剂2的用量
普通减水剂的用量
缓凝剂的用量
引气剂的用量
容剂水的用量
是否缺硫:
6. 三元复配人工计算实例
【例2-3】水泥的标准稠度用水量为30,SO3为3,C3A为7,高效减水剂1的临界掺量c11为0.5%,饱和掺量c21为0.75%;高效减水剂2的临界掺量c12为0.4%,饱和掺量c22为0.6%;普通减水剂的临界掺量c13为0.2%,饱和掺量c23为0.3%),推荐掺量c为2%,缓凝成分使用葡萄糖酸钠,环境温度25℃。
高效减水剂1的用量
高效减水剂2的用量
普通减水剂的用量
缓凝剂的用量
引气剂的用量
溶剂水的用量
是否缺硫:
高效减水剂对水泥的适应性是通过坍落度损失程度判断的。高效减水剂在低水胶比的混凝土中一个突出的问题是不同程度上存在坍落度损失快:而在另一些情况下,水泥和水接触后,在开始60min~90min内,大坍落度仍能保持,没有离析和泌水现象。前者,外加剂和水泥是不适应的,后者是适应的。适应性取决于水泥矿物组成(主要是C3A、C3S)、可溶SO3和碱含量。
(1)适应性好(充分兼容):高可溶SO3和高碱量水泥;
(2)适应性稍差(兼容稍差):中等可溶性硫酸盐和碱含量的水泥;
(3) 不适应(不兼容):可溶性硫酸盐少和低碱水泥。最佳可溶性碱量为0.4%~0.6%。
解决泵送剂对水泥适应性问题必须针对不同的胶凝材料采用相应的复合泵送剂组成体系,泵送剂配方设计的优点就在如此。
掺外加剂能控制水泥早期水化过程(预诱导期和诱导期),使诱导期延长,这样就能减小坍落度损失。根据这一观点能延长水化诱导期的不仅是缓凝剂,而且可以是早强剂和特殊高分子化合物。
在泵送剂中三乙醇胺的作用是早强、降低黏聚性和延长水化诱导期。掺三乙醇胺使初期水化减慢、峰值降低,因此能降低拌合物的流动度损失。
由于三乙醇胺促进钙矾石(AFt)的形成使C3A的水化受到阻碍,因此延长水泥水化诱导期,使流动度损失减慢。相反、含碱量增加使石膏溶解度减小,生成Aft量減少,使C3A的水化加速、流动度损失增加。
某些硅酸盐水泥配制流态混凝土时,用调整复合泵送剂中缓凝剂的掺量和品种的方法不能控制坍落度损失,即使缓凝组分超剂量掺用坍落度损失仍然较快,我们将此种情况称为“欠硫化”现象。产生“欠硫化”现象的原因是由于水泥中可溶性SO3的含量不足,或外部因素使石膏溶解度降低,破坏了SO3与C3A和碱含量的平衡,使水泥凝结较快,浆体很快失去流动性。产生这种“欠硫化”现象的原因是:
(1) 泵送剂降低了石膏的溶解度,使SO3不足;
(2)最佳石膏量是在W/C=0.50时经强度和干缩试验确定的,而掺泵送剂配制高性能混凝土时水胶比一般小于0.50,因此使SO3总量减小;
(3) 掺含碱量高的外加剂改变了石膏与C3A的平衡。
采用高浓萘系高效减水剂配制复合泵送剂,使坍落度损失加快,而改用萘系高效减水剂配制的泵送剂,坍落度损失减小。因为低浓萘系高效减水剂中硫酸钠含量高(20%左右),补充SO3的不足。另外,泵送剂中含增加石膏溶解度或代替石膏作用的辅助剂,也可以减小坍落度损失。因此为了避免欠硫化现象的产生,泵送剂应由高效减水剂、缓凝剂和辅助剂组成。影响泵送剂对水泥适应性的因素比较复杂,同一配方的泵送剂在不同胶凝材料体系中可以得到相反的结果。我国水泥的成分和品种变化复杂,因此必须针对胶凝材料的变化建立相应的泵送剂配方体系才能解决水泥适应问题。
作者:朱效荣
信息来源:混凝土第一视频网
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