水泥混凝土中外加剂的试验研究分析

郭鹏飞

(山西省交通规划勘察设计院,山西太原 030000)

水泥混凝土中外加剂的试验研究分析

郭鹏飞

(山西省交通规划勘察设计院,山西太原 030000)

原材料要求、各项指标试验要点、各种外加剂试验区别、匀质性试验难点。

外加剂混凝土性能检验

1 外加剂混凝土性能检验原材料要求

(1)水泥:基准水泥是检验砼外加剂性能的专用水泥P．I42．5型硅酸盐水泥,必须由经中国建材联合会砼外加剂分会与有关单位共同确认具备生产条件的工厂供给。

(2)砂:符合GB/T14684中Ⅱ区要求的中砂,但细度模数为2．6～2．9,含泥量小于1%。

(3)石子:符合GB/T14685要求的公称粒径为5～20mm的碎石或卵石,其中10～20mm:5～10mm=60%:40%,满足连续级配要求,针片状含量小于10%,空隙率小于47%,含泥量小于0．5%,如有争议,以碎石结果为准。

(4)外加剂掺量:按生产厂家指定掺量。如果没有推荐掺量可以根据水泥与减水剂相容性试验方法做出饱和掺量点。

(5)配合比:高性能减水剂或泵送剂的水泥用量为360kg/m3,砂率为43～47%,坍落度控制在(210±10)mm。掺其它外加剂的水泥用量为330kg/m3,砂率为36～40%,坍落度控制在(80±10)mm。

2 各项指标试验重点

(1)坍落度测定:当砼坍落度为(210±10)mm时,分两层装料,每层用插捣棒插捣15次,其它为分三次装料,每层用插捣棒插捣25次。测定1h经时变化量时,先把预留砼装入湿布擦拭过的筒内,加盖静置1h,然后到出,在铁板上用铁锹翻拌均匀,再进行测试。用出机时的坍落度减去1h后的坍落度即为坍落度1h经时变化量。

(2)减水率:按规定的水泥、砂率和假定的砼容重,进行配合比计算,往搅拌机里加水可以缓慢适量的加入,目测砼坍落度,倒出进行坍落度测试,然后进行调整用水量和砂率,直到一次性加入水可以达到需要坍落度的砼,再进行三次平行试验。

(3)泌水率:吸水前5min应将筒底一侧垫高20mm,吸水后再放平。试验时前60min,每隔10min吸水一次,以后每隔20min吸水一次,直至连续三次无泌水为止。

(4)含气量:测试方法和砼含气量试验一样,气压表一定时间需要进行自校,并绘制对应坐标图,保证测得数据的准确性。

(5)凝结时间差:将砼拌合物用5mm圆孔筛筛出砂浆,测试针分为三种100mm2,50 mm2,20mm2,对应的单位面积贯入阻力范围分别为(0．2-3．5)MPa,(3．5-20．0)MPa,(20．0-28．0)MPa,换算为贯入阻力,要及时换针。以贯入阻力为纵坐标,测试时间为横坐标,绘制贯入阻力值与时间关系曲线,求出贯入阻力值达到3．5MPa时,对应的时间为初凝时间,贯入阻力值达到28MPa时,对应的时间为终凝时间。注意,从水泥与水接触时开始计算凝结时间,测试时要扣除筒和砼的自重。

(6)抗压强度比:以受检砼与基准砼同龄期抗压强度之比表示。

(7)收缩率比:试件成型后应带模养护(1-2)d,并保证拆模时不损伤试件,拆模后应立即送至温度为(20±2)℃、相对湿度为95%以上的标准养护室养护,试件在3d时从标养室取出立即测试初始长度,此后按(20±2)℃,相对湿度为(60±5)%进行养护和试验。一个试块要重复测试三次,共三个试块进行平行试验,中间还需用标准杆进行验证零点。初始长度测试后测钉不能掉下否则试块作废。测钉上需有凹型,3d和再过28d才能找到最佳“尖顶尖”位置,保证试验数据的准确性。

3 其它外加剂试验特点

(1)泵送剂:水泥用量采用卵石时为(380±5)kg/m3,采用碎石时为(390±5)kg/m3。砂率宜为44%,用水量应使基准砼坍落度为(100±10)mm,受检砼坍落度为(210±10)mm。

(2)防水剂:砼坍落度可以选择(80±10)mm,或者(180±10)mm,当采用(180±10)mm坍落度砼时,砂率宜为38%-42%。但需注意渗透高度比试验的砼一律采用坍落度为(180±10)mm的配合比。

(3)防冻剂:坍落度控制在(80±10)mm,抗压强度比需要注意,掺防冻剂受检砼在规定时间预养(20±3)℃后移入冰箱内并用塑料布覆盖试件,其环境温度应于3-4h内均匀地降至规定温度,养护7d后脱模,放置在(20±3)℃环境温度下解冻,解冻时间按下表规定进行,解冻后进行抗压强度试验或转标准养护。(如表1）

需要引起注意的是,防冻剂的抗压强度比,基准全为28d标准养护试件强度,受检砼强度为规定的负温度养护7d或负温度养护7d后再转入标准养护28d或56d的强度。

(4)速凝剂。

1)凝结时间:搅拌锅直径400mm、高100mm,拌合铲直径100mm,按推荐掺量将速凝剂加入400g水泥中,干拌合均匀后,加入160ml水,迅速搅拌25-30s。凝结时间和水泥测试方法一样。标准要求为一等品初凝≤3min,终凝≤8min,合格品初凝≤5min,终凝≤12min。

2)(1d)抗压强度和(28d)抗压强度比:为基准水泥900g,标准砂1350g,水450ml,人工迅速搅拌40-50s,然后迅速装入40×40×160mm的试模中,振动30s,养护和试验方 法和水泥胶砂强度一样,但强度数据取值可以去掉3个,需要引起注意。受检配比需掺入推荐掺量的速凝剂。标准要求为一等品1d强度≥7．0MPa,28d强度比≥75%,合格品1d强度≥6．0MPa,28d强度比≥70%。

表1

不管凝结时间还是强度试验,液体速凝剂要从水中扣去速凝剂中的水量。

(5)膨胀剂:凝结时间和抗压强度膨胀剂内掺10%,试验方法和水泥一样。限制膨胀率指标为强制性的,配合比中水泥607．5±2．0g,膨胀剂67．5±0．2g,标准砂1350．0±5．0g,拌合水270．0±1．0g。制件时需放入纵向限制器。脱模时间以抗压强度达到(10±2)MPa的时间确定,然后放入水中养护,测量第7d的长度。再放入恒温恒湿箱养护,测第21d长度。取相近的2个试件测定值平均值作为限制膨胀率的测量结果。

(6)锚固剂。

1)凝结时间:锚固剂放试验室24h以上,称量300g锚固剂,90ml水,进行拌合。空心式锚固卷含骨料,在试验时应筛除骨料后进行。

2)将300g锚固剂,90ml水1min内迅速搅匀,夯棒夯实后,振动60s,8min时拆模,测试0．5h,1h,24h的强度,抗压强度用31．6×31．6×50mm三联钢模。

(7)水泥孔道压浆剂。

1)搅拌器的转速不低于1000r/min,一般水胶比0．26-0．28,水泥P．052．5,内掺10%压浆剂,进行配合比试验。

2)凝结时间和胶砂抗折抗压强度与水泥试验方法一样。

3)流动度试验前,需要用水对测试仪进行校准,容积1725±5ml,水流出时间为8．0±0．2s。

4)压力泌水装置需保证能按相应的时间稳定在规定压力下。

5)自由泌水率和自由膨胀率试验时,需注意JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中符号标识有误,必须引起注意。试验结束后,需对试块用硬物进行用力按压,防止表面形成虚装泡沫层。

4 外加剂匀质性试验难点

4.1 氯离子含量(电位滴定法)

先用蒸馏水滴定空白,加入4ml硝酸(1:1)和10ml氯化钠(0．1000mol/L)溶液,然后用硝酸银(17g/L)溶液滴定,电位突变后,再加入10ml氯化钠(0．1000mol/L)溶液,电位再发生突变后试验终止,进行计算。

4.2 总碱量(火焰光度法)

(1)分别向100ml容量瓶中注入0．00ml,1．00ml,2．00ml,4．00ml,8．00ml,12．00ml的氯化钾和氯化钠标准溶液,进行绘制氧化钾及氧化钠的工作曲线。

(2)用火焰光度计测试配制的外加剂溶液,先用蒸馏水进入清洗,开始出水,打开燃气阀,按住点火不动,往小调直到火焰中心无黄色(应该为蓝色,实在不行换蒸馏水)。注意用合适的档位,不能使仪器“打表”。

(3)测试完后再到工作曲线上找到相应的溶液浓度,然后进行计算。

4.3 氯离子和总碱量共同注意点

这两个试验测试时,都必须做空白试验,而且最好用同一批的蒸馏水,减小误差。

5 结语

现代混凝土是以外加剂和矿物掺和料的大规模使用为特征,掺外加剂后能赋予新拌混凝土和硬化混凝土优良的性能,与时代特点有关。外加剂是在一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝土和(或)硬化混凝土性能的材料,是生产各种高性能混凝土和特种混凝土必不可少的组分,而且对原材料特别敏感,所以试验时必须认真、谨慎。

[1]《混凝土外加剂》GB 8076-2008.

[2]《混凝土外加剂匀质性试验方法》GB 8077-2012.

[3]《混凝土泵送剂》JC473-2001.

[4]《砂浆、混凝土防水剂》JC474-2008.

[5]《混凝土防冻剂》JC475-2004.

[6]《喷射混凝土用速凝剂》JC477-2005.