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技术 | 水泥混凝土外加剂检测方法中的问题分析

中国水泥备件网2018-03-12 01:50:07


针对混凝土外加剂检测标准中的几个检测指标在检测过程中相关问题的讨论,及外加剂在实际运用过程中出现的一些问题,以外加剂中的氯离子的检测为例,简要地分析了外加剂的检测方法,以期能够提供一个借鉴。


水泥、混凝土是我国建筑业的重要建筑材料,可以用作道路、桥梁、建筑、水坝等各类设施的施工中。目前,我国水泥年产量已超过4亿t,约占世界年产水泥的1/3,混凝土的用量也位居世界前列。随着混凝土使用的日益广泛,相关的外加剂也成为了研究和应用的重点。混凝土外加剂对于混凝土的制备、浇筑和养护都起到了帮助,同时也带动了经济效益的增长。在混凝土中加入适量外加剂已经成为改善混凝土性能的必要方法。因此混凝土外加剂的发展现状以及相关的发展趋势研究对于混凝土性能的提升以及建筑行业的发展是极有必要的。

在进行混凝土搅拌之前或混凝土搅拌过程中掺入一定比例的外加物质,用以改善混凝土的某种性能即为混凝土外加剂。混凝土外加剂的掺量一般不大于水泥重量的5%。混凝土外加剂质量必须符合GB8076-2008混凝土外加剂标准的规定。最初混凝土外加剂的作用仅仅是为了节约水泥的用量,但随着科技的不断发展,混凝土外加剂的种类也越来越多,且逐渐成为改善混凝土性能的主要方式。依据混凝土外加剂的主要使用功能,将其大致归分为以下四类:


1)改变混凝土和易性能的外加剂,一般有减水剂、混凝土降粘剂、引气剂和泵送剂等;

2)改善混凝土凝结时间的外加剂,一般有缓凝剂、早强剂和速凝剂等;

3)改变混凝土耐久性的外加剂,一般有引气剂、防水剂和阻锈剂等;

4)其他改善混凝土性能的外加剂,一般有混凝土降粘剂、加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。


不同性能的外加剂有着不同的效果,大部分的外加剂都是发生物理反应,通过吸附于水泥粒子表面形成吸附膜,对水泥表面的电位有所改变从而产生了相应的吸引或排斥的效果;有的会破坏絮凝结构,提高水泥扩散体系的稳定性,改善水泥水化的条件;有的能形成大分子结构,改变水泥粒子表面的吸附状态;有的会降低水的表面张力和表面能等;还有少数能够直接发生化学反应,与水泥生成新的化合物。

在某些施工单位送检的外加剂只检测其产品性能,经检测各指标均符合产品规范要求,可是到了工程实地拌制过程中,又会遇到塌落度经时变化大、凝结时间有变化等情况。查找原因时,往往只片面考虑外加剂本身的原因,而不考虑外加剂与水泥、粉煤灰、掺合料的适应性等问题,以及搅拌工艺参数和环境的温、湿度的不同,造成外加剂检测与实际拌制混凝土过程中产生脱节。因此,从某种意义来说,适应性问题显得尤为重要。


目前,越来越多的混凝土配合比设计中,用大掺量的粉煤灰、矿粉等矿物掺合料来代替部分的水泥用量,同时,二种或二种以上的外加剂复掺也在配合比中常有出现,这样一来,就存在着下列问题:


2.1外加剂与水泥的适应性问题。

产品规范中,对于外加剂的检测都是基于基准水泥的情况下检测出的数据,但是,在实际混凝土配制中,由于水泥存在着种类、标号,成分、细度等的不同,因此也就相应地存在着水泥和外加剂的适应性问题。


2.2混凝土外加剂与矿物掺合料的适应性问题。

为了降低混凝土的成本及保证其某种特殊性能,越来越多地掺加矿物掺合料,并且有些还是大掺量,但是外加剂掺加后就会遇到掺合料与外加剂的适应性问题。


2.3多种外加剂复掺时存在着适应性问题。

目前很多配合比中,考虑到混凝土应具有多种性能,并且要求通过混凝土外加剂来实现,因此,在配合比中相应地掺入一定量的矿物外加剂和化学外加剂进行复掺,也就相应地存在着适应性问题。


2.4水泥在生产中掺加的掺合料与外加剂的适应性问题。

目前,复硅水泥在生产中所掺的掺合料量较大,就不可避免地在配制掺加外加剂的混凝土当中就存在着与外加剂的适应性问题。

3.1检测体系问题

从检测的角度看,检验方法中涉及的其他原材料数量越少、使用的设备标准化程度越高,操作环境越接近实际情况,则实验数据越准确,越能反应所检测材料的性能。从这个角度考虑,在检测混凝土外加剂性能时,最好的采用水泥净浆体系、其次是采用水泥砂浆体系、最差是采用混凝土体系。在检测混凝土外加剂的性能时,应采用砂浆体系。砂浆体系一则组成简单,砂子采用ISO标准砂,砂子的质量能够保持稳定;二则与水泥的标准实验方法也较接近,可采用水泥胶砂的设备,也便于设备和操作方法的统一。在采用砂浆休系时,基准砂浆可采用目前水泥胶砂强度检测的配比,即水灰比为0.5,灰砂比为1:3的配比;掺外加剂砂浆可采用调整用水最使砂浆的跳桌流动度与基准砂浆相同的方法。


3.2水泥的选择问题

考虑到水泥和混凝土外加剂之问存在相容性,对于任何一种混凝土外加剂而言,采用不同品种和厂家的水泥所检测的性能肯定会存在或多或少的差异。因此,在确定试脸用水泥时.各地可根据市场情况确定一种或几种有一定市场占有率、质艇优良且与混凝土外加剂相容性较好的水泥作为试验用水泥,在实验报告上需注明水泥的品种和生产厂家等信息;对于在当地稍售的外加剂.以试验用水泥的检测数据为仲裁依据。在水泥品种的选择上,不必一定要求42.5强度等级以及硅酸盐水泥,宜根据当地水泥供应情况以及混凝土外加剂的使用情况规定水泥强度等级和种类。在地域的划分上,宜以大巾型城市为主,一个省内确定一种或几种检测用水泥。


3.3检测指标问题

对于混凝土外加剂,其检测指标可分为三个部分.第一部分是外加剂本身的性能指标,如固含量、密度、细度、pH值、表面张力、泡沫性能等物理性能;第二部分是外加剂中有害物质或某些特定成分的含量,如氯离子含盖全、硫酸钠含量、碱含是、还原楷含坦等;第三部分是其与水泥的相互作用,可以用水泥净浆、砂浆和混凝土体系来进行检验,检验指标要包含工作性、力学性能、耐久性能以及特殊性能。

4.1仪器设备和试剂

ZD-2A自动电位滴定仪、银电极、甘汞电极、电磁搅拌器。以上均出自:上海埃依琪实业有限公司;电子天平,分度值:0.0001g;硝酸(1+1);氯化钠标准溶液【C(Nacl=0.1000mol/L)】;硝酸银溶液(17g/L)。


4.2试验步骤

称取外加剂样品m1=1.1799g,m2=1.0958g,详细步骤参见GB/T8077-2012。大致步骤简述如下:首先求出硝酸银溶液浓度,用选用的基准试剂先配置好,(17g/L),然后通过氯化钠标准溶液(用基准试剂直接配制)用电位滴定法来标定其浓度。接着称取试样的质量,再次用上述方法求出所消耗硝酸银溶液的体积(包括试样和空白中氯离子含量),有了硝酸银溶液的浓度和其体积数值,即可求出该样品中的氯离子百分含量。


4.3典型实例

混凝土外加剂匀质性是混凝土本身的性能,是生产厂用来控制产品质量稳定性的指标,指标中没有明确界定氯离子含量的相关数值,各指标均控制在一定波动范围内,具体指标由生产厂商自定。对于GB/T8077-2012标准中氯离子含量的测定在见证取样检测中还待普及,同时和钢筋、水泥的化学分析随着对建筑业的检测越来越严格都将走向普及,便于其他检测机构参考。

由于混凝土外加剂的诸多作用,外加剂的发展极其迅猛,新品种不断出现。但对外加剂生产和使用的管理却远远没有跟上,一些检测的依据和标准仍停留在20世纪90年代的基础上。因此,只有不断地加强对外加剂检测标准的深刻理解,同时也要联系工程实际情况,让外加剂充分发挥其优越性能,更好地服务于工程建设。


来源:《公路试验检测》


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