高效减水剂对微硅粉的作用
高效减水剂比较理想品种有聚羧酸盐、FDN(萘磺酸盐)、SM(三聚氰胺盐甲醛缩合物)。
聚羧酸系减水剂相对于目前市场用量最大的萘系高效减水剂(及其复配产品),微硅粉其具有更好的施工和易性、更强的保坍性能、更小的混凝土收缩,能有效缓解初期水泥水化热、控制温度裂缝和增强混凝土抗压强度比等功能,硅灰是目前商品混凝土市场上萘系、脂肪族类(缓凝)高效减水剂、泵送剂的理想替代产品。
若与粉煤灰、磨细矿渣等掺合料复合使用,能预防和控制大体积混凝土出现温度裂缝,阻止收缩裂缝的产生,提高工程质量,改善混凝土的孔结构,大幅度提高混凝土的抗渗、抗碳化、抗干湿循环和抗冻融循环等耐久性指标,从某种程度上实现普通混凝土的高性能化,有效改善新拌混凝土的综合性能,提高与掺和料的适应性,增强混凝土的耐久性。产品已经成功的应用于我国一些大型工程,如三峡大坝工程、上海金茂大厦、上海磁悬浮列车、杭州湾跨海大桥等。
但是目前国内聚羧酸产品由于价格较贵,与其他外加剂相容性差,掺量过低难以控制等问题的限制,主要用于高性能、高强(C45以上)混凝土中,极少用于中低强度等级的混凝土中。这大大限制了聚羧酸的应用领域,尤其是在商品混凝土中的推广应用受到了很大阻力。
高效减水剂也是微硅粉必不可少的外加剂。它主要作用有两个,一个是提高微硅粉的强度,弥补其强度差的不足,高效减水剂在配合活性掺和料,可提高强度25%-40%,对强度的影响相当大。二是可提高料浆的和易性,增加泵送的流动性,缩短搅拌时间,并避免在搅拌中水泥出现泥团,使料浆更加均匀。
微硅粉稳泡剂的作用
什么是稳泡剂?凡是能增加微硅粉中泡沫稳定性,延长泡沫寿命,有利于泡沫留存时间的外加剂,都是稳泡剂。
稳泡剂在微硅粉中具有以下作用:
1、 提高发泡体系黏度,提高液膜机械强度;
2、 提高泡沫液膜弹,减少受外力作用的破损率;
3、 增加液膜自我修复能力,减少破裂机率;
4、 使气变得更加细小均匀。
稳泡剂作用在于稳泡效果,最有效且使用成本较低的稳泡剂,首选蛋白质类,其次是高分子化合物类,最后是表面活性剂类。
稳泡剂加入方式有两种,一种是在向水泥浆体混泡时,将稳泡剂直接加入浆体,其加量较大。加入后除了增加泡稳定性之外,还可以起稳定浆体,防止固体颗粒下沉和浆体分层的作用。另一种是将稳泡剂加入发泡剂中,成为发泡剂的一部分。这种稳泡剂加入量一般较少,起增黏稳泡作用。
微硅粉强度的影响因素及质量控制
1 微硅粉的制备原理
微硅粉通常是用机械或压缩空气的方法将泡沫剂的水溶液制备成泡沫,再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中,经混合搅拌、浇筑成型、养护而成的一种内部含有大量封闭气孔的混凝土。
2 影响微硅粉强度的因素
与普通混凝土一样,微硅粉的强度并不是一个固定的数值,不同的胶凝材料种类、水泥用量、混凝土配合比、水灰比、泡沫用量(不同的体积质量)、发泡剂、养护制度及其他外加剂的采用与否等都影响微硅粉的强度。本文仅对水灰比、配合比及外加剂的选择做重点讨论。
2.1水灰比的影响
在普通混凝土的制备中,混凝土的强度随成型水灰比的减小而增大,但在微硅粉试验中发现的情况却不尽相同。
1)在浆体的流动性主要依靠外加剂的用量来控制时(即浆体已经具备良好的流动性),随着水灰比的减小,强度增大;反之,减小。分析原因:随着水灰比的减小,混凝土中的游离水量减少,微硅粉的吸水率降低,有效增加了混凝土强度;但当水灰比继续降低时,由于水泥水化的需水量不足会吸收泡沫中的水分,使得泡沫破裂,从而引起封闭气泡数量减少和混凝土均匀性下降,造成强度降低。
2)在浆体的流动性主要依靠水的用量来控制时,随着水灰比的增大,强度增大;反之,减小。
分析原因:较高的成型水灰比,保证了浆料的良好流动性,能确保将泡沫均匀引入到水泥浆料中并均匀分布,从而实现强度的增长。相反,水灰比的降低,浆体材料流动性不足,将引起气泡分布不均,从而降低混凝土的强度。
综合以上情况,微硅粉的水灰比对强度的影响是多方面的,应结合具体情况具体分析,调整水灰比的大小,使微硅粉内部材料结构均匀而多封闭独立气泡是提高微硅粉强度的重要途径。
2.2 配合比的影响
微硅粉制备时可以单独采用水泥,也可能同时采用除水泥以外的混合材(如硅灰、矿渣、粉煤灰等),还可能同时采用细集料(砂子)。第一种情况:单独采用水泥时相对简单,所用水泥的强度等级越高、用量越多,制备的微硅粉强度也就越大。所以,当希望制备较高强度的微硅粉时,需要选择高强度等级的水泥。第二种情况:混合材料的引入会导致微硅粉早期强度的显著降低,而对后期强度影响不大。如果填入适当的强度激发剂,则可有效减缓前期强度降低。实际施工中往往以同时掺用混合材料和砂子的情况最为多见,因此,微硅粉的配合比存在一个适宜的范围,需要根据试验确定。
2.3 外加剂用量的影响
微硅粉使用的外加剂主要包括水泥强度激发剂、减水剂和发泡剂。
2.3.1发泡剂
从微硅粉的制备原理分析,利用发泡剂引入大量气孔赋予其普通混凝土所没有的轻质、隔音、保温、高流动性等功能是微硅粉制备的基础;但从结构和力学的角度看,同时也引起结构致密性大大降低,从而降低了微硅粉的强度。那么,如何将发泡剂的用量控制在既能实现轻质、隔音、保温和高流动性等功能,同时混凝土强度又不低于预期目标是混凝土生产科研的一个新课题。
能产生泡沫的物质很多,但并非所有能产生泡沫的物质都可以用作发泡剂。只有发泡倍数足够大,在泡沫和浆料混合时薄膜不致破坏,具有足够的稳定性,对胶凝材料的凝结和硬化不起有害影响的发泡剂,才适合用来生产微硅粉。
发泡剂对微硅粉强度的影响主要体现在泡沫的尺寸、均匀性(尺寸均匀性和分布均匀性)、泡沫的稳定性、发泡能力等。要求发泡剂的发泡能力强、密度低、单位携水量小,泡沫牢固、细小、均匀分布,对混凝土的副作用小。
2.3.2水泥强度激发剂
水泥强度激发剂主要在水泥混合材的场合采用,可以减轻微硅粉早期强度降低的程度。但是,使用激发剂往往会降低微硅粉的最终强度。
2.3.3减水剂
混凝土减水剂使微硅粉即使在较低水灰比下仍然能够顺利完成浆料与泡沫的混合,制备出泡沫分布均匀的微硅粉。所以,掺加适量的高效减水剂是制备高强微硅粉的重要手段之一。但是,因为减水剂的价格比较贵而且有些减水剂与发泡剂在某些性能方面有相反的作用,所以减水剂的种类和添加量必须由试验确定。
掺加不同减水剂对微硅粉早期强度的影响(见表1)。
从表1中可以看出,掺加减水剂后微硅粉的早期强度显著增加:掺入高浓萘系减水剂对强度的贡献更大。其原因在于,通过掺高浓萘系减水剂,使得水泥水化产物结构更加致密,CSH胶凝较多,而且与Ca(OH)2晶体穿插搭接成网状结构。