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影响泵送混凝土离析的因素及应对措施有哪些?

作者:马清浩来源:水泥混凝土外加剂550问 浏览次数: 日期:2012-09-26

一、离析及其危害

离析是指混凝土拌合物组成材料之间的粘聚力不足以抵抗粗集料下沉的一种现象,主要表现为混凝土集料分离和分层、抓底、和易性差等。

混凝土离析将严重影响混凝土的各方面性能,混凝土离析所造成的危害主要表现在以下几个方面:

(1)影响混凝土的泵送施工性能,造成粘罐、堵管、影响工期等,降低经济效益。

(2)致使混凝土结构部位出现砂纹、集料外露、钢筋外露等现象,破坏混凝土钢筋保护层,影响混凝土的表观效果。

(3)混凝土的匀质性差,致使混凝土各部位的收缩不一致,易产生混凝土收缩裂缝。特别是在施工混凝土楼板时,由于混凝土离析使表层的水泥浆层增厚,收缩急剧增大,出现严重龟裂现象。

(4)使混凝土强度大幅度下降,严重影响混凝土结构承载能力,破坏结构的安全性能,严重的将造成返工,造成巨大的经济损失。

(5)极大地降低了混凝土抗渗、抗冻等混凝土的耐久性能。

二、混凝土离析的影响因素及措施

一般的,混凝土拌合物的用水量过大、碎石级配较差、减水剂掺量过大等都容易造成混凝土离析。但造成混凝土离析的原因远不止这些,其原因是多方面的,事实上如果不加强控制,所有混凝土所必须的原材料的变化都可能导致混凝土出现离析现象。下面将逐项分析原材料对混凝土离析现象的影响。

(一)水泥

水泥是混凝土中最主要的胶凝材料,水泥质量的稳定直接影响混凝土质量的稳定。水泥质量的变化将会导致混凝土出现离析的现象,而且水泥中有多种因素影响混凝土拌合物性能。

(1)水泥细度的变化

众所周知,水泥的细度越高,其活性越高,水泥的需水量也越大,同时水泥细度越大,其水泥颗粒对混凝土减水剂的吸附能力也越强,极大地减弱了减水剂的减水效果。因此,在实际生产中,当水泥的细度大幅度降低时,混凝土外加剂的减水效果将得到增强,在外加剂掺量不变的情况下,混凝土的用水量将大幅度减少。水泥细度的下降,容易造成混凝土外加剂的过量,引起混凝土产生离析现象,而且这种离析通常发生在减水剂掺量较高的高强度等级混凝土中。

(2)水泥矿物组分的变化

水泥中最主要的矿物成分为CS,CS,CA,CAF等,其中CA,CS对减水剂的吸附活性较强,因此CA,CS含量高的水泥对外加剂适应性较CA,CS含量低的水泥差。当水泥中CA,CS的含量较高时,表现为混凝土对外加剂的需求量大;反之,则可适当降低减水剂的掺量,否则混凝土容易出现离析现象。

(3)水泥中含碱量变化

碱含量对水泥与外加剂的适应性影响很大,水泥含碱量降低,减水剂的减水效果增强,所以当水泥的含碱量发生明显的变化时,有可能导致混凝土在黏度、流动度方面产生较大的影响。

(4)水泥存放时间的影响

水泥是一种水硬性胶凝材料,如果存放不好,极易受潮,水泥受潮后需水量将降低;同时水泥存放时间越长,水泥本身温度有所降低,水泥细粉颗粒之间经吸附作用互相凝结为较大颗粒,降低了水泥颗粒的表面能,削弱了水泥颗粒对减水剂的吸附,在混凝土试验时往往表现为减水剂的减水效果增强,混凝土新拌合物出现泌浆、抓底的现象。在实际生产中,如果使用长时间存放的水泥,即使混凝土配合比同以前相同(以前用该配比生产时混凝土的和易性良好),也可能造成混凝土的离析现象。当然,水泥存放时间对不同品种的水泥其影响是不一致的,这需要通过试验去了解。表1是我们对A,B两种不同厂家P·O32.5水泥的流动度试验数据。从表1可看出水泥的存放时间将会导致水泥与外加剂的适应性发生明显的变化。特别是在做混凝土配合比试配工作时,应特别注意试配时水泥样品与批量供应时水泥的一致性,这样可有效地保证试配工作的可行性。在生产过程中,水泥存放时间如果过长,最好应将水泥与外加剂做适应性试验,重新确定外加剂的合理掺量,保证混凝土和易性的良好。

综上所述可以看出,水泥中影响混凝土和易性的因素是很多的,也较为复杂,但不管是何种因素的影响,其表现出来的结果是相同的,即:水泥需水量的变化和水泥与外加剂的适应性变化。因此,如果是因为水泥的原因导致混凝土的离析,一般都可以采取以下措施解决:

①水泥进厂后,必须按要求试验项目进行检测,特别注意水泥的需水量情况,发现需水量异常时,及时做水泥与现使用的外加剂的适应性试验。必要时重新做混凝土配合比试验。

②在保证混凝土水灰比不变的前提下(基本能保证混凝土的28d强度),适当的调整减水剂的用量。

③在保证强度的基础上,改用粉煤灰等掺合料的用量较大的配合比进行生产(商品混凝土公司应具备相同强度等级的不同配比),这必须以试验为基础。

④用硅粉、沸石粉等少量取代水泥,将能很好地控制混凝土的离析现象,改善混凝土和易性。

(二)外加剂

混凝土中使用的外加剂,大多是由减水剂同其他如引气剂、缓凝剂、保塑剂等复合而成的多功能产品,是泵送混凝土不可或缺的重要材料,外加剂的掺入极大地改善混凝土拌合物的性能(新拌性能和长久性能),但外加剂使用不当将可能导致混凝土的离析。

(1)如果混凝土减水剂的掺量过大,减水率过高,单方混凝土的用水量减少,有可能使减水剂在搅拌机内没有充分发挥作用,而在混凝土运输过程中不断地发生作用,致使混凝土到现场的坍落度大于出机时的坍落度。此种情况极易造成混凝土的严重离析,且常表现在高强度等级混凝土中,对混凝土的危害极大。

(2)外加剂中缓凝组分、保塑组分掺量过大,特别是磷酸盐或糖类过量,也容易造成混凝土离析。当由于外加剂的原因造成混凝土的离析时,可从以下几方面进行调整:

①调整配合比,降低减水剂的用量。

②在混凝土外加剂中复合一定量的增稠剂,如羧甲基纤维素等,或更换外加剂中保塑和缓凝组分或调整掺量。

③在外加剂中复合一定量的引气剂,如松香热聚物、烷基磺酸盐等,可增强混凝土的粘聚性,提高混凝土的抗离析性。

④在混凝土试配时,应使混凝土在静态的条件下有20~30mm的坍落度损失(1h),在实际生产中混凝土不易出现离析现象,混凝土生产过程比较。

(三)粉煤灰

粉煤灰是混凝土重要的掺合料之一,粉煤灰在混凝土中的微珠效应、填充效应和火山灰效应极大改善了混凝土的和易性、密实性及强度性能。优质的粉煤灰是配制混凝土的理想材料,能取代10%~30%的水泥,极大地降低了混凝土生产成本。但现在市场上的粉煤灰供应紧张,大部分厂家都不能很好地保证粉煤灰品质,粉煤灰质量波动很大,增加了混凝土质量控制的难度,有时会造成混凝土出现离析的情况。

(1)当粉煤灰的质量突然变好时(如细度从19%变为4%),粉煤灰的需水量降低很大,容易造成混凝土出现突然离析的现象。

(2)同样当粉煤灰的质量突然变差时(如细度从19%变为38%),由于粉煤灰的很大一部分重量已失去胶结料的功能,因而外加剂相对胶结料掺量实际上已经提高了,所以会出现混凝土的离析现象(表2是对某厂不同细度粉煤灰的试验情况,强度等级为C40)。表2中细度最差的粉煤灰配制的混凝土坍落度反而最大。

当然,对于等级不够二级的粉煤灰,在普通混凝土中是不许使用的,但不许使用并不代表在实际生产中不会遇到这种情况,现在许多粉煤灰厂家在装罐时采取不正当的手法,让使用的混凝土厂家防不胜防。对于粉煤灰应采取如下措施:

①加强检测,最好能对每车进厂的粉煤灰对进行检测,对不合格的材料坚决不能进场,起到预防作用。

②调整粉煤灰的用量,选用掺量较低的配合比进行生产。

③当粉煤灰质量较好时,可适当地减少用水量,加强搅拌,或选用外加剂掺量较低的配合比进行生产。

(四)砂、石集料

砂石料是混凝土中用量最大的材料,砂石料的质量直接影响混凝土的质量,砂石质量的波动容易造成混凝土的离析,而且其造成离析的因素是多方面的。

(1)碎石粒径增大、级配变差、单一级配都容易造成混凝土的离析现象。

(2)砂子中的含石量过大,特别是含片状石屑量过大将严重影响混凝土的和易性,导致混凝土的严重离析。

(3)砂石的含水率过高(特别是砂子含水率过高,大于10%),将使混凝土的质量难以控制,容易出现混凝土离析现象。由于砂子中含水过大,砂子含水处在过饱和状态,当混凝土拌合料在搅拌机中搅拌时,砂子表层毛细管中的含水不能及时释放出来,因此在搅拌时容易使拌合水用量过大;同时混凝土在运输过程中,集料毛细管中的水不断地往外释放,破坏了集料与水泥浆的粘结,造成混凝土的离析泌水。

(4)砂石的含泥量过大,将使水泥浆同集料的粘结力降低,水泥浆对集料的包裹能力下降,导致集料的分离,引起混凝土离析现象。

对于由集料的原因导致的混凝土离析的现象,可采取以下措施进行调整:

①为避免因集料的问题造成混凝土的离析问题,首先应以预防为主,严格集料进场的检查制度,保证集料的质量。

②针对第1条原因,可以适当地提高砂率来调整混凝土配合比,解决离析问题。

③对于因集料中含片状石屑过大造成的离析问题,单靠调整砂率是不能解决问题的,应提高混凝土胶结材料(特别是掺合料)的用量,同时调整外加剂用量。

④对于应集料含水率问题造成的混凝土离析问题应采取延长搅拌时间的手段来解决,提高粉煤灰等掺合料的用量对控制这类离析现象也很有效果。

(五)矿物掺合料的品种、细度

在混凝土中掺入一定量的矿物掺合料,一则改善混凝土的各种性能,二则能收到良好的经济效益。因此,矿物掺合料的使用在各混凝土搅拌站非常普遍,如矿渣粉、钢渣粉、硅粉、沸石粉等。各种矿物掺合料对混凝土离析的影响程度不一样,从我们的使用情况来看,硅粉、沸石粉对抵抗混凝土的离析现象的能力很强,能极大改善混凝土的和易性。

钢渣粉由于其比重较大,掺入后能提高砂浆的密度,对改善混凝土和易性也较强。矿渣粉的掺入,在一定程度上提高混凝土黏度,混凝土容易离析,其影响程度与矿渣粉的细度关系很大。一般的,细度越高抗混凝土离析性能越好,在使用时应引起重视。

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