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隨著預(yù)拌混凝土的飛速發(fā)展，混凝土配合比設(shè)計(jì)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(píng)價(jià)水泥與減水劑相容性通常采用水泥凈漿流動(dòng)度法，但實(shí)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(yàn)選擇分散相為水泥漿的砂漿體系為對(duì)象來(lái)評(píng)價(jià)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(dòng)度法進(jìn)行對(duì)比。
1 試驗(yàn)材料與方法
1．1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)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(jiàn)表l，物理性能見(jiàn)表2。外加劑為3種萘系減水劑，品質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表3。
1．2．1 水泥膠砂擴(kuò)展度試驗(yàn)方法
1)測(cè)試儀器
①GB／T2419-2005中規(guī)定的水泥膠砂流動(dòng)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(yàn)材料用量為：水泥450g，水泥標(biāo)準(zhǔn)砂l(fā)350g，水225ml。
3)試驗(yàn)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(yàn)過(guò)程需時(shí)約3-5min。如果減水劑摻量由低到高增加，預(yù)先計(jì)算并稱(chēng)取相鄰摻量間減水劑的增加量；完成前一次擴(kuò)展度的測(cè)量后，將砂漿倒回?cái)嚢桢仯缓髮⒃黾拥臏p水劑加入，攪拌1min再測(cè)量。按此方法做至兩次擴(kuò)展度幾乎無(wú)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(yàn)即可完成，全部試驗(yàn)約為20min左右。
1．2．2 其他檢驗(yàn)方法
水泥的物理性能檢驗(yàn)按GB 1346-2000《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》及GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》進(jìn)行；水泥的凈漿流動(dòng)度及減水劑檢驗(yàn)按GB／T 8O77-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)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(yàn)按JGJ 55-2000(普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》及GB／T 5008O-2002(普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
2．1 試驗(yàn)結(jié)果
水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4；水泥膠砂擴(kuò)展度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。
2．2 結(jié)果分析
1)從表4可見(jiàn)，當(dāng)水灰比一定時(shí)，水泥凈漿流動(dòng)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(shí)際使用中混凝土早已嚴(yán)重泌水)，水泥凈漿流動(dòng)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(shí)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(shí)，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(hào)減水劑為2．2％和2．2％；2號(hào)減水劑為2．4％和2．2％ ；3號(hào)減水劑為2．2％和2．O％。可以從減水劑的飽和摻量及達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)水泥膠砂擴(kuò)展度值來(lái)評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)不同減水劑對(duì)泌水離析等性能的影響。在水泥凈漿試驗(yàn)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(dòng)度；而在膠砂試驗(yàn)中，因?yàn)樯皾{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(yàn)確定的飽和摻量較接近實(shí)際混凝土的飽和摻量。因?yàn)樵谒鄡魸{中，拌合水都用來(lái)潤(rùn)濕和分散水泥顆粒；在水泥膠砂中，一部分自由水被用來(lái)潤(rùn)濕細(xì)集料；而在混凝土中，還要吸取一部分自由水潤(rùn)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(yàn)確定的減水劑飽和摻量相近的摻量，進(jìn)行混凝土驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表6，可以看出，減水劑摻量接近或達(dá)到飽和摻量時(shí)，混凝土的強(qiáng)度與工作性能滿(mǎn)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(shí)際混凝土的配合比也相近。
3 結(jié)論
與水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)相比，水泥膠砂擴(kuò)展度試驗(yàn)可以明顯地確認(rèn)減水劑的飽和摻量，不僅可以用來(lái)評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)不同減水劑對(duì)泌水離析等性能的影響，評(píng)價(jià)減水劑對(duì)混凝土穩(wěn)定性的影響。
水泥膠砂擴(kuò)展度試驗(yàn)確定的減水劑的飽和摻量與實(shí)際混凝土的飽和摻量接近，對(duì)混凝土工作性設(shè)計(jì)有指導(dǎo)和借鑒的意義。
膠砂擴(kuò)展度試驗(yàn)與水泥凈漿流動(dòng)度和混凝土試驗(yàn)相比，為評(píng)價(jià)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(gè)理論上較完善、實(shí)際試驗(yàn)工作省時(shí)、且節(jié)約人力及材料的方法。幾年來(lái)我們使用該方法，實(shí)踐證明是可行的。
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(jì)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(píng)價(jià)水泥與減水劑相容性通常采用水泥凈漿流動(dòng)度法，但實(shí)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(yàn)選擇分散相為水泥漿的砂漿體系為對(duì)象來(lái)評(píng)價(jià)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(dòng)度法進(jìn)行對(duì)比。
1 試驗(yàn)材料與方法
1．1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)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(jiàn)表l，物理性能見(jiàn)表2。外加劑為3種萘系減水劑，品質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表3。
1．2 試驗(yàn)方法
1．2．1 水泥膠砂擴(kuò)展度試驗(yàn)方法
1)測(cè)試儀器
①GB／T2419-2005中規(guī)定的水泥膠砂流動(dòng)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(yàn)材料用量為：水泥450g，水泥標(biāo)準(zhǔn)砂l(fā)350g，水225ml。
3)試驗(yàn)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(yàn)過(guò)程需時(shí)約3-5min。如果減水劑摻量由低到高增加，預(yù)先計(jì)算并稱(chēng)取相鄰摻量間減水劑的增加量；完成前一次擴(kuò)展度的測(cè)量后，將砂漿倒回?cái)嚢桢仯缓髮⒃黾拥臏p水劑加入，攪拌1min再測(cè)量。按此方法做至兩次擴(kuò)展度幾乎無(wú)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(yàn)即可完成，全部試驗(yàn)約為20min左右。
1．2．2 其他檢驗(yàn)方法
水泥的物理性能檢驗(yàn)按GB 1346-2000《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》及GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》進(jìn)行；水泥的凈漿流動(dòng)度及減水劑檢驗(yàn)按GB／T 8O77-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)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(yàn)按JGJ 55-2000(普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》及GB／T 5008O-2002(普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
2．1 試驗(yàn)結(jié)果
水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4；水泥膠砂擴(kuò)展度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。
2．2 結(jié)果分析
1)從表4可見(jiàn)，當(dāng)水灰比一定時(shí)，水泥凈漿流動(dòng)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(shí)際使用中混凝土早已嚴(yán)重泌水)，水泥凈漿流動(dòng)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(shí)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(shí)，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(hào)減水劑為2．2％和2．2％；2號(hào)減水劑為2．4％和2．2％ ；3號(hào)減水劑為2．2％和2．O％。可以從減水劑的飽和摻量及達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)水泥膠砂擴(kuò)展度值來(lái)評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)不同減水劑對(duì)泌水離析等性能的影響。在水泥凈漿試驗(yàn)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(dòng)度；而在膠砂試驗(yàn)中，因?yàn)樯皾{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(yàn)確定的飽和摻量較接近實(shí)際混凝土的飽和摻量。因?yàn)樵谒鄡魸{中，拌合水都用來(lái)潤(rùn)濕和分散水泥顆粒；在水泥膠砂中，一部分自由水被用來(lái)潤(rùn)濕細(xì)集料；而在混凝土中，還要吸取一部分自由水潤(rùn)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(yàn)確定的減水劑飽和摻量相近的摻量，進(jìn)行混凝土驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表6，可以看出，減水劑摻量接近或達(dá)到飽和摻量時(shí)，混凝土的強(qiáng)度與工作性能滿(mǎn)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(shí)際混凝土的配合比也相近。
3 結(jié)論
與水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)相比，水泥膠砂擴(kuò)展度試驗(yàn)可以明顯地確認(rèn)減水劑的飽和摻量，不僅可以用來(lái)評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)不同減水劑對(duì)泌水離析等性能的影響，評(píng)價(jià)減水劑對(duì)混凝土穩(wěn)定性的影響。
水泥膠砂擴(kuò)展度試驗(yàn)確定的減水劑的飽和摻量與實(shí)際混凝土的飽和摻量接近，對(duì)混凝土工作性設(shè)計(jì)有指導(dǎo)和借鑒的意義。
膠砂擴(kuò)展度試驗(yàn)與水泥凈漿流動(dòng)度和混凝土試驗(yàn)相比，為評(píng)價(jià)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(gè)理論上較完善、實(shí)際試驗(yàn)工作省時(shí)、且節(jié)約人力及材料的方法。幾年來(lái)我們使用該方法，實(shí)踐證明是可行的。