水泥與減水劑相容性的評價方法——膠砂擴(kuò)展度法

　　0 引言 

　　隨著預(yù)拌混凝土的飛速發(fā)展，混凝土配合比設(shè)計除了考慮混凝土的強(qiáng)度、耐久性之外，還更注重其工作性能。水泥與減水劑的相容性是影響混凝土工作性能的重要因素。目前，評價水泥與減水劑相容性通常采用水泥凈漿流動度法，但實踐表明，水泥凈漿的流變性能不能完全代表混凝土的流變性能，這主要是由于分散相為水的水泥漿體系與分散相為砂漿的混凝土體系中的粒徑差別太大所致。本試驗選擇分散相為水泥漿的砂漿體系為對象來評價水泥與減水劑相容性，確定混凝土減水劑的飽和摻量及最佳摻量，并與凈漿流動度法進(jìn)行對比。

　　1 試驗材料與方法

　　1．1 試驗材料

　　試驗用水泥為日本佐伯產(chǎn)的小野田水泥P·Ⅱ52.5、P·O42.5，其化學(xué)成分見表l，物理性能見表2。外加劑為3種萘系減水劑，品質(zhì)指標(biāo)見表3。

　　1．2 試驗方法

　　1．2．1 水泥膠砂擴(kuò)展度試驗方法

　　1)測試儀器

　?、貵B／T2419-2005中規(guī)定的水泥膠砂流動度截錐試模，高60mm，上FI內(nèi)徑70mm，下口內(nèi)徑lOOmm；②玻璃板500mm*500mm*5mm；③水泥膠砂攪拌機(jī)。

　　2)材料

　　一次試驗材料用量為：水泥450g，水泥標(biāo)準(zhǔn)砂l(fā)350g，水225ml。

　　3)試驗方法

　　摻減水劑的砂漿先干拌30s，加拌和水，攪拌3min。一次性將攪拌后的砂漿裝入試模，刮平后，將試模提起。擴(kuò)展度值取砂漿縱向及橫向直徑的平均值。

　　一次性膠砂擴(kuò)展度試驗過程需時約3-5min。如果減水劑摻量由低到高增加，預(yù)先計算并稱取相鄰摻量間減水劑的增加量；完成前一次擴(kuò)展度的測量后，將砂漿倒回攪拌鍋，然后將增加的減水劑加入，攪拌1min再測量。按此方法做至兩次擴(kuò)展度幾乎無變化或擴(kuò)展度縮小，或砂漿出現(xiàn)泌水環(huán)為止。一般3～4次試驗即可完成，全部試驗約為20min左右。

　　1．2．2 其他檢驗方法

　　水泥的物理性能檢驗按GB 1346-2000《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》及GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗方法(ISO法)》進(jìn)行；水泥的凈漿流動度及減水劑檢驗按GB／T 8O77-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》、GB 8076-1997(混凝土外加劑》及GB 50119-2003《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行；混凝土試驗按JGJ 55-2000(普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》及GB／T 5008O-2002(普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

　　2 試驗結(jié)果與分析

　　2．1 試驗結(jié)果

　　水泥凈漿流動度試驗結(jié)果見表4；水泥膠砂擴(kuò)展度試驗結(jié)果見表5。

　　2．2 結(jié)果分析

　　1)從表4可見，當(dāng)水灰比一定時，水泥凈漿流動度隨減水劑摻量的增加不斷加大，特別是P·O42．5水泥，3種減水劑的摻量加到2.8%(實際使用中混凝土早已嚴(yán)重泌水)，水泥凈漿流動度還在增大，不易確認(rèn)減水劑的飽和摻量。從表5可以看出，減水劑摻量增加到一定值時水泥膠砂擴(kuò)展度達(dá)到最大值，減水劑摻量繼續(xù)增加時，水泥膠砂擴(kuò)展度反而降低，由此可以清楚地判斷得出減水劑的飽和摻量。P·Ⅱ52.5、P·O42.5水泥的減水劑飽和摻量分別為：1號減水劑為2．2%和2．2%；2號減水劑為2．4%和2．2% ；3號減水劑為2．2%和2．O%?？梢詮臏p水劑的飽和摻量及達(dá)到飽和狀態(tài)時水泥膠砂擴(kuò)展度值來評價水泥與減水劑的相容性及減水劑的減水性能。

　　2)水泥膠砂擴(kuò)展度還能夠評價不同減水劑對泌水離析等性能的影響。在水泥凈漿試驗中，由于水泥漿中被分散的細(xì)顆粒隨著泌出的水分繼續(xù)擴(kuò)大，即使達(dá)到全分散狀態(tài)也難區(qū)別泌水現(xiàn)象，不能確定極限流動度；而在膠砂試驗中，因為砂漿顆粒達(dá)到全分散狀態(tài)之后，隨著減水劑摻量的增加，吸附的水量也增加，當(dāng)達(dá)到飽和摻量后，導(dǎo)致膠砂擴(kuò)展度的減小，并出現(xiàn)泌水環(huán)。

　　3)水泥膠砂擴(kuò)展度試驗確定的飽和摻量較接近實際混凝土的飽和摻量。因為在水泥凈漿中，拌合水都用來潤濕和分散水泥顆粒；在水泥膠砂中，一部分自由水被用來潤濕細(xì)集料；而在混凝土中，還要吸取一部分自由水潤濕粗集料，后二者的界面效應(yīng)差異比水泥凈漿小。選擇與水泥膠砂擴(kuò)展度試驗確定的減水劑飽和摻量相近的摻量，進(jìn)行混凝土驗證試驗，結(jié)果見表6，可以看出，減水劑摻量接近或達(dá)到飽和摻量時，混凝土的強(qiáng)度與工作性能滿足混凝土攪拌站的質(zhì)量控制要求。例如P·Ⅱ52．5水泥，MN-SP(T)減水劑的最佳摻量2．0%，飽和摻量為2．2%；FDN-HP減水劑的最佳摻量為2．2%，飽合摻量為2．4%。與實際混凝土的配合比也相近。

　　3 結(jié)論

　　與水泥凈漿流動度試驗相比，水泥膠砂擴(kuò)展度試驗可以明顯地確認(rèn)減水劑的飽和摻量，不僅可以用來評價水泥與減水劑的相容性及減水劑的減水性能，而且還能夠評價不同減水劑對泌水離析等性能的影響，評價減水劑對混凝土穩(wěn)定性的影響。

　　水泥膠砂擴(kuò)展度試驗確定的減水劑的飽和摻量與實際混凝土的飽和摻量接近，對混凝土工作性設(shè)計有指導(dǎo)和借鑒的意義。

　　膠砂擴(kuò)展度試驗與水泥凈漿流動度和混凝土試驗相比，為評價水泥與減水劑的相容性、確定減水劑在混凝土中最佳摻量，提供了一個理論上較完善、實際試驗工作省時、且節(jié)約人力及材料的方法。幾年來我們使用該方法，實踐證明是可行的。