搅拌站对泵送型外加剂的进场检验方法探讨

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[摘要] 　对比分析了目前搅拌站对泵送型外加剂的进场检验方法的优缺点,侧重介绍了一种简捷有效的检验方法——砂浆坍落扩展度试验方法。[关键词] 　搅拌站;外加剂;进场检验;砂浆坍落扩展度引言 随着近年来国内建筑市场的迅速发展,混凝土及混凝土外加剂的生产与应用技术也快速提高,使得泵送混凝土已经成为用量最大的混凝土品种之一。商品混凝土搅拌站已经遍布全国各地,各种大型的铁路、公路和水电工程等也都开始采用搅拌站集中搅拌的方式生产混凝土。众所周知,泵送混凝土的生产离不开泵送型外加剂(包括泵送剂和泵送防冻剂) 。而外加剂与水泥、粉煤灰和矿碴粉等胶凝材料之间存在适应性问题。最常见的不适应表现在对混凝土工作性的影响上,如达不到应有的减水率使混凝土坍落度不够、超过应有的减水率或保水性不佳使混凝土离析泌水、混凝土坍落度保留性能达不到要求等。影响外加剂与胶凝材料之间适应性的因素很多,仅就水泥而言就有新鲜程度[1] 、矿物组成、碱含量、石膏、掺合料和工艺外加剂的品种及掺量等等。因此,搅拌站需要经常检测泵送型外加剂与胶凝材料之间的适应性,对这类外加剂的进场检验也主要是适应性检验。1 搅拌站对泵送型外加剂的进场检验方法目前,搅拌站对泵送型外加剂的进场检验方法主要有比重检测、含固量检测、水泥净浆流动度检测和混凝土坍落扩展度检测等方法,这些方法各有优缺点,下面分述之。1.1 　比重检测(液体外加剂) 大多数搅拌站都把检测液体外加剂的比重作为进场检验项目之一,它可以大致反映外加剂的固体含量的变化。由于比重计(波美度仪) 质量变化较大,每次测量时应使用同一个比重计。此方法需要与其它方法结合使用。1.2　含固量检测(液体外加剂) 有条件的搅拌站有时会检测液体外加剂的含固量。此方法需要与其它方法配合使用,因为它测定的是固体含量,并不能测出固体的成分。另外,要精确测定含固量需要8 小时左右,这对于进场检验来说是不可接受的。1.3　水泥净浆流动度检测 水泥净浆流动度试验因其具有省时、省料和简捷的特点被大多数搅拌站用于外加剂的进场检验。但是,由于新拌水泥浆与新拌混凝土组成之间的明显差异(如水胶比、固相颗粒组成及其分布、流动变形时的内磨擦机制及流变性能等) 以及这两种试验方法对一些影响因素的敏感性差异,两者试验规律经常不一致。例如,搅拌站经常被迫使用热水泥(温度有时可达70 ℃甚至更高),用水泥净浆试验时,达到正常的流动性要求的减水类外加剂掺量可高达混凝土试验的2 倍左右。水泥净浆试验结果有时难以指导混凝土的试配和生产,甚至误导。因此,用水泥净浆流动度试验作为进场检验方法时应该确保水泥性能的稳定。1.4 混凝土坍落度检测 传统的混凝土坍落度试验方法因其简单易行等优点而被广泛采用。但是其缺点也很明显,如费时、费力、费料、试验受人为因素的影响大等。这些缺点对于采用混凝土坍落度试验检测外加剂与水泥的相容性的混凝土外加剂生产厂家和搅拌站的影响有时相当严重。例如,搅拌站需要经常地选择水泥和外加剂,尤其是冬季施工前后;而外加剂生产厂家则必须随时根据搅拌站的水泥和掺合料品种的变化调整其外加剂组成以获得良好的适应性。此外,搅拌站在更换水泥时从水泥供应商所取得的水泥样品数量有限,而外加剂厂家又是从搅拌站获得样品,数量更少。甚至有时搅拌站要求外加剂厂家在一天甚至半天的时间内提供与新换的水泥相容性良好的外加剂样品。因此,工程施工过程中,如果外加剂厂家不能及时提供相容性良好的产品,搅拌站不能用有限的水泥样品及时完成试配试验都可能导致严重后果。以上分析表明,混凝土搅拌站需要一种更加省时省料、快速有效的试验方法用作外加剂的进场检验。下面介绍的砂浆坍落扩展度试验方法则是合适的外加剂进场检验方法之一。2 　砂浆坍落扩展度试验方法 砂浆坍落扩展度试验以砂浆为研究对象。砂浆配合比为对应混凝土配合比中除去粗集料后的配合比,如某混凝土的配合比为,水∶水泥∶细集料∶粗集料∶粉煤灰=A ∶B ∶C ∶D ∶E,则对应的砂浆的配合比即为,水∶水泥∶细集料∶粉煤灰=A ∶B ∶C ∶E。2.1　砂浆坍落扩展度试验方法的依据[2] 水泥浆体是影响新拌混凝土性能的主要因素,但由于混凝土中粗细集料的参与,新拌水泥浆的流变性能并不能等同于新拌混凝土的流变性能。这主要是因为水-水泥悬浮体系与水-水泥-集料悬浮体系中的颗粒粒径差别较大。前者属于微米级,后者属于毫米级和厘米级,这种尺度差别使得不同体系在粘性流动中,颗粒之间的磨擦机制及其相对大小存在显著不同。因此,作为粗悬浮体系的新拌混凝土常常被研究者分为3 个层次来研究:即,以水为分散相的水泥浆体系,以水泥浆为分散相的砂浆体系和以砂浆为分散相的混凝土。 水泥粉体与水拌和后的浆体中由于水泥颗粒的高比表面能和水化活性而形成颗粒凝聚结构,凝聚结构中颗粒之间的结合强度取决于颗粒的大小、表面反应活性的高低、颗粒间的间距等因素,存在从较弱的物理吸附到较强的化学键合的不同状态,结合强度存在一个分布,水泥浆体的这种结构特性已被许多流变学试验研究证实[3-5] 。减水剂对新拌水泥浆体中颗粒的分散效应即对颗粒的分散程度取决于减水剂的性能和掺量。对不同性能的减水剂来说,由于使浆体中颗粒达到全分散状态所需的量不同,因而在相同掺量下的浆体结构的分散状态也就不同。此外,如果减水剂分子结构性能不同,即使在相同的颗粒分散状态下,新拌水泥浆的流变性能也不一定相同,因而在集料组成相同的情况下,新拌混凝土的工作性也不一定相同。在一些评价不同减水剂的减水率大小的标准试验中,砂浆试验以达到基准流动度(扩展度) 140mm 为准,混凝土试验以达到基准坍落度8cm 为准[6] 。这种人为的评价基准并不科学,因为新拌水泥浆体和混凝土是在不同的而且也不清楚的分散状态下进行的性能比较。评价混凝土减水剂的减水率或对水泥的适应性,应该在相同的浆体分散状态下进行,而这个可以实现并能有效控制的分散状态应该是浆体中颗粒的全分散状态。ISO 胶砂搅拌机一台, 跳桌试验用截锥圆模( 上口下口Φ100mm、高70mm) 一个, 5mm 厚平板玻璃。2.2 　砂浆坍落扩展度试验的仪器与试验方法[7] 2.2.1 　试验仪器 Φ60mm、(400mm ×400mm) 一块,坍落度试验仪器一套。2.2.2 试验方法 每盘砂浆用胶凝材料为500 克。按设计配合比配料,将胶凝材料和砂子装入ISO 搅拌机的搅拌锅(若是粉体外加剂此时加入) 。采用自动控制搅拌程序,开机干拌30 秒后以同掺法加入泵送剂水溶液。将玻璃板和试验圆模用湿毛巾润湿,把试模置于水平放置的玻璃板中央。搅拌完毕,快速用砂浆盛满试模,慢慢地垂直提起试模,待砂浆流动停止后测量其两个垂直方向上的直径,取其平均值为砂浆坍落扩展度(精确至5mm) , 同时,观查记录砂浆的离析泌水状态(也可观察到表面气泡状态),然后将砂浆全部收回,盛入适当容器(如小塑料桶),盖盖以防止水分蒸发。静置1 小时观察泌水情况,然后人工搅拌均匀,测其1 小时的坍落扩展度。再次将砂浆全部收入容器静置半小时后观察1.5 小时的泌水情况并测量其坍落扩展度。测定外加剂饱和掺量的试验方法请参阅文献[2 、8] 。2.3　砂浆与混凝土工作性的相关性 文献[7]中对砂浆与混凝土工作性的相关性进行了研究, 这里只给出几个试验结果。2.3.1 砂浆与混凝土的稳定性的相关性 表1 中的观察结果对比清楚地显示:若砂浆出现严重的离析泌水时,则混凝土也出现严重的离析泌水;若砂浆只有很轻微的离析泌水或无离析泌水,则混凝土基本上没有离析泌水。可见,砂浆稳定性能够反映混凝土的稳定性。2.3.2　砂浆与混凝土的流动性的相关性 本文只给出搅拌之后1.5小时的混凝土与砂浆坍落扩展度的相关性。图1 的试验结果表明,在正常泵送混凝土工作性范围内,混凝土与砂浆坍落扩展度的线性相关性良好。相关系数为0.8176 。可见,砂浆的流动性可以很好地反映混凝土的流动性。2.3.3　砂浆与混凝土流动性保持能力的相关性 考虑到各个等级混凝土初始工作性不同,从工作性随时间变化的角度对砂浆与混凝土坍落扩展度损失的相关性进行考察,图2 反映了它们之间的相关关系。从回归方程可清楚地看到,混凝土坍落扩展度经时损失率与砂浆坍落扩展度经时损失率之间具有很高的线性关系,相关系数为0.97。可见,砂浆坍落扩展度经时损失率也可以很好地反映混凝土坍落扩展度经时损失率。2.4 　砂浆坍落扩展度试验的主要特点砂浆坍落扩展度试验有如下4 个突出特点。(1) 能明确区分减水剂作用下砂浆悬浮体系中颗粒极限分散物理状态,即全分散状态。 (2) 可以评价减水剂对混凝土稳定性的影响。(3) 能够获得与混凝土相近的减水剂饱和掺量。(4) 对相同砂浆组成的泵送混凝土,砂浆工作性参数(坍落扩展度及其经时损失率,泌水性) 能够很好地反映相应的混凝土工作性参数。3 　结语综上所述,目前搅拌站对泵送型外加剂的进场检验的几种方法各有不足之处,若几种方法同时使用又会造成不必要的浪费,而砂浆坍落扩展度试验方法则能很好地满足使用要求。原作者： 张维超,彭杰

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