外加劑的兼容性主要是指外加劑與水泥、其他外加劑以及混凝土組成材料之間相互適配的特性。
當(dāng)外加劑與水泥兼容性差時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)水泥漿體流動(dòng)性差、坍落度損失過快、混凝土異常凝結(jié)(如速凝或緩凝過度)等情況。例如,某些高效減水劑與水泥中的鋁酸三鈣含量不匹配,就容易導(dǎo)致混凝土工作性能不佳。
不同外加劑之間也有兼容性問題。如同時(shí)使用減水劑和早強(qiáng)劑,可能因化學(xué)成分相互作用而改變預(yù)期的性能效果,可能出現(xiàn)早強(qiáng)效果減弱或者減水效果降低的情況。
以下是一些常見的外加劑兼容性試驗(yàn)方法:
一,水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)
(1)試驗(yàn)材料準(zhǔn)備:
需要準(zhǔn)備水泥、外加劑和水。水泥要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),外加劑的類型(如減水劑、緩凝劑等)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康拇_定,水應(yīng)是潔凈的淡水。
(2) 試驗(yàn)步驟:
按照固定的水灰比(一般是0.29 - 0.31)將水泥和水混合,制成水泥凈漿。然后加入規(guī)定劑量的外加劑,使用特定的儀器(如截錐圓模和玻璃板)來測定凈漿的初始流動(dòng)度。之后,在規(guī)定的時(shí)間間隔(如30分鐘、60分鐘)再次測量流動(dòng)度,觀察流動(dòng)度的經(jīng)時(shí)變化。
(3) 結(jié)果判斷:
如果初始流動(dòng)度大且經(jīng)時(shí)損失小,說明外加劑與水泥兼容性良好;若初始流動(dòng)度小或者經(jīng)時(shí)損失過大,則可能兼容性不佳。
二,混凝土坍落度試驗(yàn)
(1) 材料準(zhǔn)備:
包括水泥、細(xì)集料(砂)、粗集料(石子)、外加劑和水。粗細(xì)集料要滿足級配要求,水泥和外加劑類型根據(jù)實(shí)際情況選擇。
(2) 試驗(yàn)步驟:
按照設(shè)計(jì)的混凝土配合比,將水泥、集料、外加劑和水在攪拌機(jī)中攪拌一定時(shí)間(如2 - 3分鐘),然后立即將混凝土裝入坍落度筒,分三層裝填并振搗,刮平后垂直提起坍落度筒,測量混凝土的初始坍落度。之后在規(guī)定時(shí)間間隔(如30分鐘、60分鐘)再次測量坍落度。
(3) 結(jié)果判斷:
初始坍落度滿足設(shè)計(jì)要求且坍落度經(jīng)時(shí)損失小的情況下,外加劑與水泥兼容性較好;反之,若坍落度損失過大或者初始坍落度就不符合要求,則兼容性差。
三,混凝土凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)
(1) 材料及儀器準(zhǔn)備:
除了混凝土的基本組成材料外,還需要用到貫入阻力儀。
(2) 試驗(yàn)步驟:
制備混凝土拌合物后,將其裝入規(guī)定的容器,在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下,從混凝土攪拌加水開始計(jì)時(shí)。每隔一定時(shí)間(如30分鐘),用貫入阻力儀測定貫入阻力,當(dāng)貫入阻力達(dá)到3.5MPa時(shí)為初凝時(shí)間,達(dá)到28MPa時(shí)為終凝時(shí)間。
(3) 結(jié)果判斷:
如果凝結(jié)時(shí)間在預(yù)期范圍內(nèi)(如初凝時(shí)間在45 - 600分鐘,終凝時(shí)間在8 - 720分鐘)且與外加劑的預(yù)期效果相符(如緩凝劑能適當(dāng)延長凝結(jié)時(shí)間),則外加劑與水泥兼容性良好;若出現(xiàn)凝結(jié)時(shí)間異常短或長的情況,則兼容性差。
可以從以下幾個(gè)方面判斷外加劑兼容性不良:
一,工作性能方面
(1) 流動(dòng)性差:
在進(jìn)行水泥凈漿流動(dòng)度或混凝土坍落度試驗(yàn)時(shí),如果加入外加劑后,凈漿流動(dòng)度?。ㄈ缢鄡魸{初始流動(dòng)度小于100mm)或者混凝土坍落度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求(例如設(shè)計(jì)坍落度為180mm,實(shí)際只有100mm左右),可能是外加劑與水泥或其他材料兼容性不好。而且如果經(jīng)時(shí)損失過快,像混凝土坍落度在30分鐘內(nèi)就降低了50%以上,也是兼容性差的表現(xiàn)。
(2) 泌水現(xiàn)象:
混凝土表面出現(xiàn)明顯泌水,即有水分從混凝土中分離出來,聚集在表面,這可能是外加劑和水泥等材料之間的相互作用導(dǎo)致的,說明兼容性存在問題。
二,凝結(jié)時(shí)間方面
(1) 異常凝結(jié):
如果混凝土或水泥漿體出現(xiàn)速凝,比如在幾分鐘內(nèi)就初凝,或者緩凝過度,初凝時(shí)間超過10小時(shí)甚至更長時(shí)間,而這與外加劑預(yù)期的凝結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)效果不符,就說明外加劑與水泥兼容性不良。
三,強(qiáng)度發(fā)展方面
(1)早期強(qiáng)度異常:
在檢測混凝土早期強(qiáng)度(如1天、3天強(qiáng)度)時(shí),發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度遠(yuǎn)低于預(yù)期(例如設(shè)計(jì)1天強(qiáng)度能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的30%,實(shí)際只有10%),可能是外加劑與水泥等材料不兼容,影響了水泥的水化反應(yīng),從而阻礙了強(qiáng)度的正常發(fā)展。
(2) 后期強(qiáng)度降低:
如果28天或更長期的強(qiáng)度比預(yù)期的強(qiáng)度等級低很多,并且排除了其他因素(如養(yǎng)護(hù)條件差、配合比錯(cuò)誤等),有可能是外加劑與水泥長期兼容性差,導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)不密實(shí),強(qiáng)度發(fā)展受影響。
判斷外加劑與水泥兼容性是否良好,可以采用以下幾種方法:
一,凈漿流動(dòng)度法
這是比較常用的方法。將水泥、外加劑和水按一定比例配制成水泥凈漿,然后測量其流動(dòng)度。如果流動(dòng)度大且經(jīng)時(shí)損失小,通常表明兼容性良好。比如,初始流動(dòng)度能達(dá)到200mm以上,并且在30分鐘、60分鐘后流動(dòng)度降低幅度較?。ㄈ缧∮?0mm),就說明外加劑和水泥兼容性不錯(cuò)。
二,混凝土坍落度試驗(yàn)
- 按照混凝土設(shè)計(jì)配合比,把水泥、砂、石、外加劑和水混合攪拌,觀察混凝土坍落度。坍落度滿足設(shè)計(jì)要求,且在一段時(shí)間內(nèi)(比如30分鐘、60分鐘)坍落度損失小,就代表兼容性良好。例如,初始坍落度為180 - 220mm,30分鐘后坍落度仍能保持在150mm以上,這說明外加劑與水泥能較好地兼容。
三,凝結(jié)時(shí)間測試
- 測試水泥漿或混凝土的初凝和終凝時(shí)間。當(dāng)外加劑加入后,凝結(jié)時(shí)間在正常范圍(初凝一般在45 - 600分鐘,終凝一般在8 - 720分鐘),并且和預(yù)期的外加劑對凝結(jié)時(shí)間的影響(如緩凝或早凝)相符,就說明兼容性比較好。如果出現(xiàn)急凝或者長時(shí)間不凝的現(xiàn)象,就說明兼容性差。
以下是各類外加劑兼容性試驗(yàn)的介紹:
一,減水劑
(1) 試驗(yàn)材料準(zhǔn)備:
選擇合適的水泥(如普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥)、減水劑(常見的有萘系、聚羧酸系),還有潔凈的水。
(2) 試驗(yàn)方法:
- 水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn):
按照固定水灰比(如0.29)將水泥和水混合,加入規(guī)定劑量減水劑后,用截錐圓模和玻璃板測定凈漿初始流動(dòng)度,再間隔30分鐘、60分鐘測流動(dòng)度。如果初始流動(dòng)度大(如聚羧酸系減水劑,初始流動(dòng)度可達(dá)240mm以上)且經(jīng)時(shí)損失?。?0分鐘流動(dòng)度損失小于30mm),兼容性良好。
(2) 混凝土坍落度試驗(yàn):
按混凝土配合比,將水泥、砂、石、減水劑和水?dāng)嚢?。測混凝土初始坍落度,正常范圍在180 - 220mm,且30分鐘后坍落度損失小(如損失小于20mm),表明兼容性佳。
二,緩凝劑
(1) 試驗(yàn)材料準(zhǔn)備:
水泥、緩凝劑(有機(jī)或無機(jī)緩凝劑)和水。
(2) 試驗(yàn)方法:
- 混凝土凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn):制備混凝土拌合物,裝入容器在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下,用貫入阻力儀測貫入阻力。當(dāng)貫入阻力為3.5MPa時(shí)為初凝時(shí)間,28MPa時(shí)為終凝時(shí)間。初凝時(shí)間在正常范圍(如4 - 10小時(shí))且終凝時(shí)間符合預(yù)期延長效果,兼容性好。
(2) 水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)配合使用:
同時(shí)做水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn),觀察緩凝劑對凈漿流動(dòng)性和凝結(jié)時(shí)間的綜合影響。如果流動(dòng)度正常,凝結(jié)時(shí)間延長合適,說明兼容性不錯(cuò)。
三,早強(qiáng)劑
(1) 試驗(yàn)材料準(zhǔn)備:
準(zhǔn)備水泥、早強(qiáng)劑(如氯鹽類、硫酸鹽類早強(qiáng)劑)和水。
(2) 試驗(yàn)方法:
- 混凝土強(qiáng)度試驗(yàn):
制作混凝土試件,除了正常養(yǎng)護(hù)外,還可進(jìn)行加速養(yǎng)護(hù)(如蒸汽養(yǎng)護(hù))。檢測1天、3天等早期強(qiáng)度,若1天強(qiáng)度能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的30% - 50%左右,表明早強(qiáng)劑與水泥兼容性良好。
(2) 水泥凈漿凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn):
做水泥凈漿試驗(yàn),觀察初凝和終凝時(shí)間是否提前到預(yù)期范圍(如初凝提前到1 - 3小時(shí)),同時(shí)關(guān)注凈漿流動(dòng)性是否受太大影響,來判斷兼容性。
混凝土試驗(yàn)中不同外加劑復(fù)合使用時(shí)兼容性試驗(yàn)的結(jié)果判斷標(biāo)準(zhǔn)
1. 坍落度方面
(1) 初始坍落度:
如果初始坍落度滿足混凝土設(shè)計(jì)要求(如設(shè)計(jì)坍落度為180 - 220mm,實(shí)際達(dá)到這個(gè)范圍),這是兼容性良好的一個(gè)初步標(biāo)志。這表明外加劑復(fù)合使用時(shí),在混凝土初始工作性能的調(diào)節(jié)上沒有沖突,能夠使混凝土達(dá)到預(yù)期的流動(dòng)性,方便施工操作。
(2) 坍落度經(jīng)時(shí)損失:
在30分鐘和60分鐘后再次測量坍落度,經(jīng)時(shí)損失小說明兼容性佳。例如,30分鐘坍落度損失小于20mm,60分鐘坍落度損失小于30mm。如果坍落度損失過大,如30分鐘坍落度損失超過50mm,可能是外加劑之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),或者某種外加劑對水泥的水化過程產(chǎn)生了不良影響,導(dǎo)致混凝土的保坍性能下降,這意味著外加劑的兼容性存在問題。
2. 凝結(jié)時(shí)間方面
(1) 初凝時(shí)間:
通過貫入阻力儀測量,初凝時(shí)間在正常范圍(一般是45 - 600分鐘)是兼容性良好的表現(xiàn)。例如,在預(yù)期的施工時(shí)間內(nèi)混凝土保持塑性狀態(tài),沒有出現(xiàn)急凝(初凝時(shí)間過短,如小于30分鐘)或緩凝過度(初凝時(shí)間過長,如大于10小時(shí))的情況。如果初凝時(shí)間異常,可能是外加劑中的早強(qiáng)成分和緩凝成分相互沖突,或者與水泥的化學(xué)反應(yīng)不符合預(yù)期,從而影響混凝土的凝結(jié)特性。
(2) 終凝時(shí)間:
終凝時(shí)間在8 - 720分鐘范圍內(nèi)被認(rèn)為是正常的。正常的終凝時(shí)間能保證混凝土逐漸獲得足夠的強(qiáng)度,以承受后續(xù)施工荷載等。如果終凝時(shí)間過短,混凝土可能還沒來得及完成振搗等操作就已經(jīng)硬化;如果終凝時(shí)間過長,會(huì)延長施工周期,增加成本,這兩種情況都說明外加劑復(fù)合使用時(shí)可能存在兼容性不佳的問題。
3. 強(qiáng)度方面
(1) 早期強(qiáng)度(1 - 3天):
對于一些需要早期強(qiáng)度的工程,1天強(qiáng)度能夠達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的30% - 50%左右,3天強(qiáng)度能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的50% - 70%左右,說明外加劑在促進(jìn)早期強(qiáng)度發(fā)展方面沒有相互干擾,兼容性較好。如果早期強(qiáng)度遠(yuǎn)低于預(yù)期,可能是外加劑復(fù)合使用影響了水泥的早期水化反應(yīng),如某種外加劑抑制了水泥的早期水化,而其他外加劑無法彌補(bǔ)這種抑制作用。
(2) 后期強(qiáng)度(7 - 28天):
7天強(qiáng)度應(yīng)能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的70% - 80%左右,28天強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級或在允許的波動(dòng)范圍內(nèi)(如不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的95%)。如果后期強(qiáng)度不能滿足要求,且排除了其他因素(如養(yǎng)護(hù)條件差、配合比不準(zhǔn)確等),則可能是外加劑長期兼容性差,導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)缺陷,影響了強(qiáng)度的持續(xù)發(fā)展。