关于用原材料总粉量计算混凝土减水剂用量的探讨.pdf
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1、2 0 1 2年 第 1 1期 (总 第 2 7 7 期 ) N u mb e r 1 1 i n 2 0 1 2 ( To t a l No 2 7 7) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOL0GY d o i : 1 0 , 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 1 1 0 4 4 关于用原材料总粉量计算混凝土减水剂用量的探讨 柳建业 ,蒙伟国 。罗小燕 ( 广西金汇通混凝土有限公 司,广西 南宁 5 3 0 0 2 3 ) 摘要: 传统方法计算混凝土减水剂用量是以混凝土所用胶凝材料总质量乘以减
2、水剂掺量( 百分比) 。 这种计算方法在非胶凝材料含粉 率较低时没有什么不妥 , 但是, 随着建筑业高速发展引起人工砂的大量使用, 这种计算方法已经难以适用, 因为, 非胶凝材料中粉料的大 量增加, 吸附并消耗了不少减水剂, 此时仍然用胶凝材料计算减水剂用量已经不能满足混凝土对和易性 、 工作性的要求。 将非胶凝材料中 的粉料纳入减水剂用量计算范围 , 更能反映混凝土因原材料 中非胶凝材料粉料大幅增加后对减水剂的确切需求 。 关键词 : 混凝土 ;原材料 ;胶凝材料 ;非胶凝材料 ;粉料 ;减水剂 ;探讨 中图分类号 : T U5 2 8 0 4 2 2 文献标志码 : A 文章 编号 : 1
3、 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) l 1 0 1 3 6 0 3 W it h t o t a l powde r r a w ma t e r i a l s a bou t c a l c ul a t i ng o f t he a m o un t of w a t e r r e du c i ng age n t of c o nc r e t e a r e di s c us s e d LI U J i a n - y e, ME NG Wc i - g u o, LUOXi a o - y a n ( G u a n g x i J i n h u i
4、t o n g C o n c r e t e C o , L t d , , N a r mi n g 5 3 0 0 2 3, C h in a ) Ab s t r a c t : T h e t r a d i t i o n a l me t h o d t o c a l c u l a t e t h e c o n c r e t e j i a n s h u ij i d o s a g e wa s u s e d c o n c r e t e g e l l e d ma t e ri a l t o t a l w e i g h t r e d u c i n g
5、 a g e n t mu l t i p l i e db yt h emi x e dq u a n t i t y ( p e r c e n t a g e ) T h i s c a l c u l a t i o nme tho di nthe c e me n t ma t e ri a l s i n c l u d i n g p o w d e r r a t ew a s l o w e r n o t h i n gw r o n g , b u t , wi th t h e h i g h s p e e d d e v e l o p me n t o f c o
6、 ns t r u c t i o n o fa r t i fic i a l s a nd c a u s e d a l o t o f u s e, t h e c a l c u l a t i o n me t h o d h a d b e e n d i ffi c u l t t o a p ply, b e c a u s e , t h e c e me n t ma t e ria l s p o wd e r i n t h e i n c r e a s e, a d s o r p t i o n a n d c o n s u m e s a l o t o f
7、 wa t e r r e d u c i n g a g e n t , a t t hi s t i m e , s t i l l u s e d c e m e n t m a t e r i a l s d o s a g e c a l c u l a t i o n wa t e r r e d u c i n g a g e n t c o u l d n t me e t c o n c r e t e r e q u i r e me n t s W o u l d n o t g e l l e d ma t e ria l o f t h e p o wd e r i
8、n t o t h e wa t e r r e d u c i n g a g e n t d o s a g e c a l c u l a t i o n s c o p e m o r e c o u l d r e fle c t t h e c o n c r e t e f 0 r r a w m a t e ri a l s c h i n a a f r i c a g e l l e d m a t e ria l p o wd e r i n c r e a s i n g o f wa t e r r e d u c ing a g e n t a f t e r t
9、h e e x a c t r e q u i rem e n t s Keywor ds : c o n c r e t e; r a w ma t e ria l ; c e me n t i t i o u sma t e ria l ; c e me n t ma t e ria l ; p o wd e r ; wa t e r r e d u c i n g a g e n t ; e x p l o r e 0 引 言 自从 2 0世纪 6 0年代 日本和德国分别开发出萘磺酸盐和 三聚氰胺系的高效减水剂后, 混凝土的配制技术有了质的飞跃_ l _ : 克服了传统配制的混凝土流动性
10、小 、 难适应高层泵送 、 难配制 超高强度混凝土等弱点。 减水剂由于具有增加混凝土流动性 、 提高混凝土强度 、 节约水泥、 改善混凝土耐久性等优点, 在混凝 土行业很受青睐, 从而应用越来越广泛, 用量也越来越大。 然而, 人们对混凝土减水剂研究 比较多的只是旧品种的改良和新品 种的研发, 对减水剂在混凝土配制计算方法方面探讨得比较少, 至使在计算减水剂用量时仍然沿用传统方法 : 按胶凝材料的百 分比来计算。 这种计算方法不能真实反映混凝土原材料中非胶 凝材料粉料大幅增加后对减水剂的确切需求。 所以, 有必要在 计算减水剂用量的方法上再加探讨和完善, 力求计算方法更简 便、 更精准。 1
11、混凝土减水剂用量传统计算方法存在的问题 目前 , 预拌混凝土搅拌站多是根据经验设计混凝土的配合 比, 尚没有一个广泛被接受的现代混凝土配合 比设计方法 1 。 很 多混凝土企业都遇到过这样的问题: C 4 0强度等级以下的混凝 土和易性( 特别是流动性 ) 不好, 料易干 、 坍落度损失大, 强度上 收稿 日期 :2 0 1 2 - - 0 5 - 2 5 1 36 不去; C 4 0以上的又容易产生离析、 泌水、 堵塞输送管等不正常 现象; 同样的水泥、 矿粉 、 煤灰和配合比, 有时打料很正常( 和易 性好, 坍落度损失小) , 有时就变了样 , 料干、 坍落度损失大。 究其原因, 在混凝
12、土减水剂用量的计算上 , 绝大多数混凝 土企业仍然沿用传统计算方法, 这种计算方法容易引起低强度 等级混凝土减水剂用量不足而高强度等级的减水剂用量过多。 混凝土减水剂用量传统计算方法: 每立方米混凝土胶凝材料总量x P b N掺量( ) : 每立方米混凝土减水剂用量 ( 1 ) 式中: 胶凝材料包括 : 水泥、 矿粉、 煤灰。 一 些预拌混凝土搅拌站在计算减水剂用量时, 经常使用减 水剂厂家推荐的掺量上下浮动来计算 , 例如: 减水剂厂家推荐 掺量为 2 O , 则 C 2 5用 1 8 , C 3 0用 1 9 , C 3 5 用 2 1 , C 4 0用 2 2 , C 5 0用 2 4
13、, C 6 0 用 2 8 等。 然而, 这样计算只是凭经验 操作 , 没有形成系统的计算规则, 容易导致低强度等级 昆 凝土 减水剂不足而高强度等级混凝土减水剂过量。 混凝土减水剂用量传统计算方法存在一定的弊端, 主要表 现在 : ( I ) 忽视了原材料中非胶凝材料对外加剂的吸附作用。 事 实上 , 非胶凝材料中的粉料对减水剂同样具有吸附作用, 只是 比水泥稍弱而已。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ( 2 ) 只用胶凝材料计算减水剂用量不能真实反映混凝土 原材料对减水剂 的确切需求 : 粉料多了, 减水剂没有随着增 多, 从而造成混凝土和易性不好, 即使通
14、过加大用水量达到增 加坍落度目的, 牺牲的是强度下降 , 却又改变不了料易干、 坍 落度损失大的缺点 , 可谓得不偿失 ; 粉料少了, 减水剂不能随 着减少, 给用水量控制带来困难, 因为减水剂的过多容易造成 混凝土离析、 泌水 、 骨料易下沉、 堵塞输送管, 混凝土强度也将 大打折扣 。 ( 3 ) 容易造成高强度等级混凝土( C 4 0及以上) 中外加剂用 量过多, 而低强度等级混凝土( C 4 0以下) 中外加剂掺量不足。 因 为, 高强度等级混凝土虽然增加了水泥、 矿粉用量, 但同时也减 少了石子 、 砂子、 煤灰用量 , 当只用胶凝材料来计算减水剂用量 时, 用量就会无形中变多。 相
15、比之下, 低强度等级混凝土虽然胶 凝材料较少, 但石子 、 砂子却较多 , 所以其中的粉料也多, 当只 用胶凝材料来计算减水剂用量时, 用量就会显得不足。 2 用原材料总粉量计算混凝土减水剂用量的 必要 性 生产混凝土时减水剂用得适到好处( 用量不多不少 , 既保 证 昆 凝土和易性 , 强度又高, 又节约成本 ) 是广大混凝土业者或 科 研人员 的共 同心愿 , 然而 , 混凝土原 材料 的多样 性和多变 性 却让人多费周折。 昆 凝土生产所用的原材料大部分为石子和砂子, 而石子又 分天然河石和碎石 , 砂子分为天然河砂和人工砂 。 随着建筑业 的快速发展 , 天然河石和河砂资源 日渐枯竭
16、, 取而代之的是人 工石子和砂子 , 如石灰石质碎石 、 人工砂。 研究表明, 高石粉含 量人工砂取代部分天然砂还可提高混凝土强度、 降低成本 , 节 约能源3 1 。 近年来, 一些基本是惰性的矿物细粉, 如石灰石粉, 也 作为矿物掺合料加入到混凝土中, 以改善混凝土的某些性能。 石灰石粉是应将其归入胶凝材料 , 还是归入砂, 目前也是一个 悬而未决的问题 J 。 按传统方法计算减水剂用量 , 当石灰石粉归 人胶凝材料时, 减水剂用量增加; 而计入砂时, 减水剂用量不变。 有着两种不同的结果。 不管混凝土原材料是天然的, 还是人工的, 这些原材料都 免不了夹杂着粉料。 特别是石灰石质人工砂,
17、 粉料量更是高达 1 5 左右。 这样一来 , 1 m 混凝土所用的石子 、 砂子中所含粉料 就有 1 0 0 k g 左右 , 而这些粉料同样也依靠水和减水剂去分散颗 粒以达到一定 流动性 , 同样要 消耗减水剂 。 2 1 试验所用原材料 水泥: 华润水泥( 南宁) 有限公司生产的 P O 4 2 5级水泥, 2 8 d 抗压强度 5 2 0MP a 。 粉煤灰 : 广西来宾电厂 F类 I I 级粉煤灰, 0 0 4 5 mm方孔筛 细度 2 3 8 。 矿粉: 广西龙州天元伟业环保建材有限公司生产, 比表面 积 4 2 0 m2 k g , 2 8 d活性系数 1 0 2 。 河石: 广
18、西南宁河石, I I 类, 粒径 5 一 一 3 I 5 1 m。 碎石: 广西武鸣碎石, I I 类, 粒径 5 3 1 5 n l r r l 。 河砂: 南宁中砂, 细度模数 2 5 , 松散堆积密度 1 5 2 0 k g m3 , 含泥量 2 3 人工砂: 广西武鸣石灰石质人工砂, MB= I 0 , 石粉含量 9 0 。 减水剂: 山西黄腾化工有限公司生产缓凝高效减水剂, 减水 率 2 0 , 厂家推荐掺量 2 0 。 2 2 非胶凝材料粉料及含量 混凝土所常用的非胶凝材料包括: 河石、 碎石 、 河砂、 碎石 人工砂。 为了方便粉料采集和试验, 本研究中粉料指进行砂石筛 分后残留
19、在筛底( 颗粒小于 1 6 0 m) 的粉料 , 这些粉料所占原 母料的百分比即为含粉率。 对不同原料, 百分比也有差别 , 以具 体试验为准。 表 1 非胶凝材料含粉率 注 : 含粉率 月 原材料 中粉料质量 原材料质量 1 0 0 。 2 3 非胶 凝材料粉料对减水剂的吸附情况 众所周知, 混合材和水泥对减水剂具有吸附作用 , 细度越 小, 吸附量越大。 在相同细度情况下, 混合材对减水剂的吸附量 从大到小的顺序为: 煤矸石 粉煤灰 矿渣。 非胶凝材料粉料对减水剂的吸附隋况又如何? 用水泥净浆 流动度检测法做试验 , 结果如表 2所示。 水泥和矿粉比表面积 分别为 3 5 0 、 4 2
20、0 m2 k g , 粉煤灰细度为 2 5 , 河砂粉和人工砂粉 为筛分时筛底粉料。 表 2 各粉料对减 水剂 的吸附情况( 净浆流动度 ) 注 : 河砂粉试验时, 如用 8 7 g 水 , 根本测不出流动性, 主要是当 中泥粉消耗了用水, 所以应该再追加河砂通常含水率 8 的水, 即2 4 g , 共 1 1 1 g o 河石粉等同于河砂粉; 碎石粉等同于碎石人工砂粉。 从表 2中数据可以看出, 非胶凝材料粉料对减水剂同样有 吸附作用, 只是吸附量不如水泥大而已( 因为吸附量越大, 净浆 流动度越小) 。 以水泥为基准, 各粉料对减水剂的吸附比率如表3 所示 表 3 混凝土原材料粉料对减水剂
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