混凝土外加剂和水泥的适应性问题研究

2008年3月文章编号:100926825(2008)0820003202

SHANXI　ARCHITECTURE

西建

34No.8筑　　　　　　　　　　　　　Vol.

Mar.　2008

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混凝土外加剂和水泥的适应性问题研究3

翁家瑞

摘　要:分析了影响混凝土外加剂与水泥适应性的因素及其内在机理,提出了改善混凝土外加剂与水泥适应性的措施,

并对混凝土外加剂与水泥适应性问题的研究方向进行了展望,以充分发挥混凝土外加剂的作用。关键词:混凝土外加剂,水泥,适应性中图分类号:TU528文献标识码:A

　　外加剂是除水泥、砂、石和水之外,混凝土中的第五组分,外

加剂的应用是使混凝土材料实现高性能化和绿色化的重要措施之一[1],而要充分发挥混凝土外加剂的作用,除了要求外加剂具有良好的性能外,还要求外加剂与水泥具有良好的适应性,由于受到水泥、外加剂、混凝土所处环境等多方面因素的影响,外加剂与水泥的适应性一直是一个难以解决的问题。4)水泥的颗粒细度。

水泥颗粒细度对其与外加剂之间的适应性有较大影响。水泥细度越大,水泥颗粒对外加剂分子的吸附能力越强。细度越大,水泥水化时的絮凝作用越明显,破坏絮凝所需的外加剂就越多,外加剂的塑化效果就越差。

5)水泥的新鲜程度。水泥越新鲜,减水剂的塑化效果越差。由于干燥度高,早期水化快,发热量大,对外加剂的吸附能力强,所以新鲜水泥(特别是出厂日期12d内)具有需水量大、坍落度损失快、易速凝等特点。

1　影响因素

研究外加剂与水泥适应性的影响因素,对减少工程质量隐患

及其造成的经济损失有重要意义。影响水泥和外加剂适应性的因素主要包括以下几个方面。

1.2　外加剂

外加剂的品种、形态等对适应性也会产生很大影响。

聚羧酸系减水剂的分子中,由于主链和侧链上带有多个极性很强的活性基团,使其在水泥颗粒表面形成面积较大且吸附能力较强的吸附区,有利于保持水泥浆体的流动性。萘系减水剂分子的聚合度为10左右时,其塑化效果最理想。

相同掺量时,粉状外加剂比液状外加剂的分散效果约降低5%,其原因是粉状外加剂的分子呈缠绕状结构,溶解在水中1d以上的外加剂分子呈直链结构,直链结构在吸附性能上优于缠绕状结构。

1.1　水泥

1)水泥的矿物成分。

水泥中主要矿物成分C3S,C2S,C3A,C4AF对外加剂分子的吸附作用是不一样的,其吸附顺序为C3A>C4AF>C3S>C2S,可见铝酸盐矿物对外加剂分子的吸附能力大于硅酸盐矿物,其原因是C3A和C4AF在水化初期动电电位(Zeta电位)呈正值[2],因而对外加剂分子的吸附能力较强,而C3S和C2S在水化初期其动电电位呈负值,因此对外加剂分子的吸附能力较弱。在外加剂掺量相同的情况下:水泥中C3A和C4AF含量越高,外加剂的分散效果越差,外加剂对水泥的适应性越差;水泥中C3S和C2S含量越高,外加剂对水泥的适应性越好。

2)水泥中石膏的形态和含量。为了调节水泥的凝结、硬化速度,使混凝土在搅拌、运输过程中工作性能得到保证,在熟料磨细时,一般在水泥中掺入适量二水石膏。由于在粉磨过程中磨机内温度升高,会使一部分二水石膏脱去部分结晶水转变为半水石膏或无水石膏,所以水泥中可能存在石膏的三种结晶形态:半水石膏、无水石膏和二水石膏。石膏中的结晶水越多,水泥和外加剂的适应性越好。例如,三种结晶形态的石膏对木钙、糖钙这两种外加剂的吸附能力为:无水石膏>半水石膏>二水石膏。

3)水泥中的碱含量。水泥中的碱含量主要指Na2O和K2O的含量。水泥中的碱含量取决于水泥生产的原料、燃料和生产工艺。由于水泥厂多采用新型干法工艺生产水泥,这种工艺生产的水泥碱含量较高,这给混凝土碱骨料反应[3]的发生提供了必要条件。碱的存在有助于C3A和C4AF的溶出,增加水泥颗粒对外加剂的吸附能力,所以水泥中碱含量的增加会使外加剂的塑化效果变差,还会导致混凝土凝结时间的缩短和坍落度损失的加剧。掺加高浓型高效减水剂的混凝土,如果选用碱含量较大的水泥,将得不到理想的减水率[4]。

1.3　矿物掺合料的影响

混凝土的矿物掺合料主要有:粉煤灰、矿渣、磷渣、沸石、火山灰、硅灰等。在混凝土中掺入粉煤灰等矿物掺合料,有利于提高水泥浆体的流动性,提高外加剂的使用效果,改善外加剂与水泥间的适应性。由于具有颗粒表面接近球形、活性低、吸水量少、改善颗粒级配等特点,粉煤灰是目前使用最广泛、效果最好的矿物掺合料。

1.4　骨料级配对适应性的影响

骨料级配越好,外加剂与水泥的适应性就越好。良好骨料级配的混凝土,由于细骨料有效地填充粗骨料间的空隙,使填充骨料间空隙和包裹粗、细骨料所需的水泥浆体减少,节约的水泥浆体用来改善混凝土的流动性,所以外加剂使用效果更好。相反,骨料级配不良的混凝土,即使增加外加剂掺量也无法解决流动性差的问题。

1.5　环境因素的影响

水泥和外加剂的适应性与温度、湿度等环境因素存在很大关系。当环境温度较高时,混凝土表面水分蒸发和水泥的水化反应速度都将加快,而混凝土内部游离水通过毛细管补充到混凝土表面,并被蒸发而减少。由于这两方面的原因,将使新拌混凝土坍落度损失加快。因此在高温环境中,需要提高混凝土外加剂的掺量并采取措施减少混凝土表面的水分蒸发。环境湿度较高时,混

收稿日期:2007211216　　3:福建省教育厅科技项目(项目编号:JA07193);武夷学院科技项目(项目编号:XQL06007)作者简介:翁家瑞(19802),男,助教,武夷学院建筑与土木工程系,福建武夷山　354300

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第34卷第8期　　　　　　　　　　Vol.34No.8山西建筑　　　　　　　　　　　　　　　　　　2008年3月Mar.　2008SHANXI　ARCHITECTURE

文章编号:100926825(2008)0820004203

我国城市道路径流水质及污染物控制研究现状3

赵慧芳　花伟军　赵会娟

摘　要:根据我国城市道路径流水质以及污染物控制的研究现状,建议今后应结合现有雨水利用手段,针对不同城市、不

同区域、不同路面形式、不同季节、不同降雨类型对雨水径流水质进行系统研究,并利用各种方式对雨水污染物加以控制,以利于更好地开展雨水水质研究工作。关键词:城市道路,道路径流水质,污染物控制中图分类号:TU992.3文献标识码:A

引言

在我国城市化进程中,市政道路里程快速增长,不透水路面

面积的急剧增加,导致径流系数增大,暴雨汇流迅速,径流量成倍增加,道路积水严重。一方面,我国面对严重缺水的现状,另一方面宝贵的雨水资源全部从污水管网中白白流走。城市道路雨水的利用,可以缓解城市水资源短缺的压力,减轻城市排水系统负担,避免洪涝灾害,涵养地下水源,改善水资源环境。

道路径流水质特点直接影响雨水利用方式和效率。城市化的快速发展不仅导致不透水地面面积的迅速增长,雨水径流的污染性也相应增加,同时也增大了城市道路雨水利用的难度。因此,有必要对我国现有城市道路径流水质研究现状以及污染物控制的研究现状进行分析和总结,以便今后更好地开展雨水水质研究工作,进而为道路雨水利用提供借鉴。

凝土表面的水分蒸发会减少,混凝土坍落度损失也将减少,所以环境湿度也会对水泥与外加剂的适应性产生影响。

1　我国城市道路径流水质研究进展城市道路径流水质直接影响到道路雨水的利用形式和效率。近几年,我国很多学者已经开始了此方向的初步研究。侯立柱认为在北京城区不同的下垫面中,机动车道径流水质最差[1]。在对于道路污染物浓度的研究中,汪慧贞认为初期降雨所形成径流的污染物浓度最强,随后其COD逐渐降低并趋向于一个相对稳定值[2];然而杨新民认为雨天时交通活动并未停止,随时都有污染物输入,研究机动车路面径流的TP,SS浓度有时却随降雨的进行而增加,当降雨强度较小时,污染物的累积现象将更加明显[3];张亚东等从主要污染指标之间相关性入手进行研究,结果表明,COD和SS有很好的相关性,COD与TOC及与TN,TP都具有一定的相关性,为道路雨水径流水质检测、定量分析及制定有效的控制措施等提供依据[4];车伍等人分别对季节、气温、降雨强度和由于水泥与外加剂的适应性问题涉及到水泥和外加剂的物理化学性质、施工方法等因素,所以需要联合水泥生产企业、外加剂生产企业、混凝土搅拌站、施工方等方面的力量共同解决。

把研究外加剂与水泥的适应性与研究新拌混凝土的工作性以及混凝土的耐久性等综合起来。物体的宏观性能是其细观特性的宏观体现。所以可利用环境扫描电镜实验、X射线粉末衍射实验等,从细观层面上研究水泥与外加剂的适应性问题。参考文献:

[1]孙振平,蒋正武,王培铭.混凝土外加剂与水泥适应性的改善措施[J].建筑材料学报,2003,6(4):4042409.

[2]刘秉京.高效减水剂与水泥的适应性[J].混凝土,2002,155

(9):20225.

[3]陈建奎.混凝土外加剂的原理与应用[M].北京:中国计划出版社,1996.

[4]孙振平,蒋正武,王玉吉,等.水泥碱含量对萘系高效减水剂作用效果的影响[J].混凝土,2002,150(4):627.

2　改善措施

为了改善混凝土外加剂与水泥的适应性,可采取以下几项措施:

1)水泥生产企业与外加剂生产企业合作,共同减少导致适应性问题的不利因素影响,提高水泥、外加剂的质量检验标准,并保证产品质量的稳定性。

2)严格按照GB5011922003混凝土外加剂应用技术规范的要求,在混凝土进场前完成水泥与外加剂的适应性试验,并确定出最优化的混凝土配合比。

3)改变外加剂的掺入时间,即采用后掺法、多次添加法等方法,保持混凝土的流动性。在水化反应的整个过程中,保证水泥浆体中外加剂浓度,避免因外加剂数量下降,使大部分的新生水化产物没有得到外加剂的吸附,引起水化产物相互搭接而产生凝结。

3　结语

Researchsonthecompatibilitybetweenconcreteadmixturesandcement

WENGJia2rui

Abstract:Analyzedonthefactorsandtheintrinsicmechanisminfluencingthecompatibilitybetweenconcreteadmixturesandcement,someusefulmeasureswhichcanbetakentoimprovethecompatibilityareproposed,theresearchdirectionofthecompatibilitybetweenconcretead2mixturesandcementhavebeenforecast,todisplaytheactionofconcreteaddition.Keywords:concreteadmixtures,cement,compatibility

收稿日期:2007210220　　3:国家科技支撑计划课题资助(项目编号:2006BAD16B09)

作者简介:赵慧芳(19822),女,北京林业大学森林培育教育部重点实验室硕士研究生,北京　100083

花伟军(19742),男,工程师,北京市丰台区园林局,北京　100071

赵会娟(19822),女,北京林业大学森林培育教育部重点实验室硕士研究生,北京　100083