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混凝土增效劑的作用機(jī)理與效果探討

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2016-05-05  來源:中國混凝土網(wǎng)  作者:閻培渝 李玉琳
核心提示:本文討論了混凝土增效劑的作用機(jī)理與效果。目前提出的增效劑在水泥混凝土中的作用機(jī)理不科學(xué);混凝土增效劑通過提高混凝土28d強(qiáng)度的方法來降低水泥用量的技術(shù)路線不嚴(yán)謹(jǐn),這種說法會對混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性產(chǎn)生負(fù)面影響,不符合可持續(xù)發(fā)展的理念。

本文討論了混凝土增效劑的作用機(jī)理與效果。目前提出的增效劑在水泥混凝土中的作用機(jī)理不科學(xué);混凝土增效劑通過提高混凝土28d強(qiáng)度的方法來降低水泥用量的技術(shù)路線不嚴(yán)謹(jǐn),這種說法會對混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性產(chǎn)生負(fù)面影響,不符合可持續(xù)發(fā)展的理念。


混凝土增效劑是近年來新出現(xiàn)的一種混凝土外加劑。根據(jù)生產(chǎn)廠家的介紹,混凝土增效劑的摻量一般為膠凝材料用量的0.6%,在混凝土28d強(qiáng)度相同時,可節(jié)省10%的水泥用量;混凝土增效劑主要是有機(jī)物,是一種強(qiáng)力的分散劑,其作用機(jī)理為:現(xiàn)在的水泥材料顆粒很細(xì),會有一些粘連的顆粒團(tuán),普通減水劑不能分散這些特細(xì)顆粒聚集體,而混凝土增效劑可以分散這些聚集體,因而使水泥顆粒更充分地與水接觸,提高其反應(yīng)活性?;炷猎鲂┻€可以充分活化具有潛在活性的礦物摻和料,從而提高膠凝材料的水化程度,達(dá)到提高混凝土強(qiáng)度或降低水泥用量的目的。


根據(jù)成熟的水泥化學(xué)基本理論,目前使用的通用水泥,其顆粒粒徑分布在0.1μm~100μm范圍內(nèi)。加水以后,小于1μm的顆粒很快水化,對于混凝土的強(qiáng)度發(fā)展沒有明顯作用。對于混凝土強(qiáng)度發(fā)展起決定性作用的是1μm~30μm范圍內(nèi)的顆粒?;炷林械哪z凝材料不可能全部水化。圖中顯示的是一個水灰比為0.4的純硅酸鹽水泥漿體經(jīng)過長時間蒸養(yǎng)后的顯微形貌。該圖為拋光斷面上的背散射電子圖像,分散分布的白色顆粒為未水化的水泥,深色基底為水化產(chǎn)物。該樣品水化時未使用減水劑分散水泥顆粒的團(tuán)聚體。經(jīng)過長時間水化后,剩下的未水化的水泥均為單個顆粒,未見有團(tuán)聚的細(xì)顆粒。


根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果,各種具有減水效果的外加劑都能有效分散各種粒徑范圍內(nèi)的膠凝材料顆粒。未見有研究者報告說使用減水劑后膠凝材料顆粒仍有團(tuán)聚的現(xiàn)象?;炷猎鲂┑难邪l(fā)者迄今也沒有發(fā)表相關(guān)研究成果,來證明在使用一般減水劑或是高效外加劑后的膠凝材料漿體中,仍有未解聚的膠凝材料顆粒團(tuán)聚體存在。所以混凝土增效劑的作用原理可能不是現(xiàn)在生產(chǎn)廠家所給出的“強(qiáng)力分散”,而是另外的作用機(jī)理,如堿激發(fā)等等。只有堿性激發(fā),才能充分活化具有潛在活性的礦物摻和料,改變膠凝材料的水化程度。但是摻加強(qiáng)堿性激發(fā)劑,可能對混凝土的耐久性等造成不利影響。混凝土生產(chǎn)企業(yè)貿(mào)然使用一種作用機(jī)理不清楚的外加劑,用于混凝土結(jié)構(gòu)中會存在較大風(fēng)險。目前混凝土增效劑生產(chǎn)廠家對其產(chǎn)品的組成采取嚴(yán)格保密措施,其產(chǎn)品說明書中不提供準(zhǔn)確的成分表。


這一方面為生產(chǎn)廠家隨意改變組成提供了方便,另一方面也使用戶和建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗單位無法對其進(jìn)行質(zhì)量檢驗和品質(zhì)監(jiān)管。


即使增效劑真的能夠分散細(xì)顆粒聚集體,提高水泥水化效率,這也不是混凝土結(jié)構(gòu)真正所需要的?,F(xiàn)在實際工程中使用的混凝土的強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律常表現(xiàn)為早期(3d、7d)強(qiáng)度很高,甚至可以達(dá)到強(qiáng)度等級標(biāo)準(zhǔn)值的100%,但是28d強(qiáng)度卻沒有明顯提高,甚至偶爾會低于7d強(qiáng)度值。這些問題主要是由于顆粒過細(xì)而導(dǎo)致水泥早期過度水化所致(不排除某些助磨劑的作用)。當(dāng)混凝土中摻加增效劑后,會進(jìn)一步增加水泥熟料的早期水化,加劇負(fù)面效應(yīng)。摻加混凝土增效劑后,在有可能提高混凝土早期強(qiáng)度的同時,膠凝材料水化反應(yīng)更加劇烈,放熱量增大,放熱速率提高,導(dǎo)致混凝土的溫峰早、高而陡峭,收縮增大,開裂敏感性更明顯,不利于混凝土結(jié)構(gòu)的開裂風(fēng)險控制。


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