用Marsh簡法研究水泥與減水劑的適應(yīng)性問題

　　摘要：用Marsh筒法研究并評價了水泥與減水劑的適應(yīng)性，討論了減水劑對水泥凈漿流動性能及混凝土流動性能的影響；同時對比Marsh筒法和GB8077—87凈漿流動度法，并指出了Marsh筒法的若干特點：

　　關(guān)鍵詞：Marsh筒；水泥；減水劑；適應(yīng)性

　　Abstract：The compatibility of cement with water reducer was studied by Marsh cone method．a(chǎn)nd the effect of water reducer on flowability of cement paste and concrete was discussed．The characteristics of Marsh cone method have been pointed out compared with GB8077-87 cement paste flowability method．

　　Key words： Marsh cone； cement；water reducer； compatibility

　　在預(yù)拌混凝土中，減水劑已成為不可缺少的重要組分：然而在實際生產(chǎn)過程中，并不是所有的水與減水劑都能產(chǎn)生很好的效果，例如摻有硬石膏的水泥與木鈣類減水劑同時使用時，在較短時間內(nèi)，混凝土?xí)蝗粏适Я鲃有訧卜 。減水劑的摻量不夠時，混凝土的流動性能達不到要求；摻量過大時，又會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)離析、泌水、板結(jié)等不良現(xiàn)象。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)往往是由水泥與減水劑的適應(yīng)性問題引起的。水泥與減水劑適應(yīng)性差，將導(dǎo)致混凝土的工作性能滿足不了運輸、施工的要求，進而影響到混凝土的密實性、均勻性，最終損害混凝土的力學(xué)性能與耐久性能。本文用Marsh筒方法研究水泥與減水劑的適應(yīng)性，該方法有利于準確、快速、簡便地選取減水劑的品種、確定減水劑的摻量、指導(dǎo)混凝土的生產(chǎn)。水泥生產(chǎn)廠家也可通過該方法及時了解本廠水泥與減水劑的適應(yīng)性及所配制混凝土的工作性能等情況。

　　試驗所用水泥為廣州嘉華水泥廠生產(chǎn)的P·Ⅱ42．5R水泥；礦物摻合料為細度(0．045mm篩余)3．4％ 的干排粉煤灰；細集料為細度模數(shù)2．1，位于Ⅱ級配區(qū)的北江河砂；粗集料為5～25mm花崗巖碎石，連續(xù)級配；減水劑分別為JZB-4及AP-1A 2種商品外加劑，均為水劑，固含量40％ 。

　　1．2 試驗方法

　　1)Marsh筒法：該方法由加拿大Sherbrooke大學(xué)^[3]提出，用于研究摻減水劑后水泥的流動性能，Marsh簡的基本形狀如圖1所示，用不銹鋼制造，內(nèi)表面平整性、光潔度要達到一定要求。將水泥、水與外加劑在水泥凈漿攪拌機內(nèi)攪拌均勻后，倒入Marsh簡內(nèi)，下部用一小塊玻璃板控制漿體的流動(從攪拌至裝樣大約需要5min)，快速抽玻璃板的同時用秒表計時，等到漿體到達200ml容量瓶的刻度線時記錄所用時間，該時間稱為漿體的5min Marsh時間。然后將漿體放入燒杯靜置，用玻璃板覆蓋防止水分散失，60min后觀察泌水情況，而后攪拌均勻，測其Marsh時間，該時間稱為60min Marsh時間。

　　2)微型坍落度儀法：按照GB8077—87(混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法)的規(guī)定進行。將上述測量完Marsh時間的漿體倒入微型坍落度筒內(nèi)，測量提起微型坍落度筒后凈漿的擴展直徑，所測結(jié)果稱為凈漿流動度。

　　3)混凝土試驗按GBJ55-81規(guī)定的方法進行，強度檢測按照GBJ81-85的規(guī)定進行

　　2 試驗結(jié)果與討論

　　在試驗溫度為22～24℃，水灰比W／C=0．40，水泥用量C=400g的試驗條件下，分別檢測減水劑JZB-4、AP-1A的摻量與水泥凈漿流動性的關(guān)系，試驗結(jié)果如表1、表2所示：

　　分別對表1、表2中數(shù)據(jù)作圖，如圖2～圖5所示。試驗所檢測的Marsh時間，可用來定性表示漿體的表觀粘度，Marsh時間越長，表明漿體的流動性能越差，表觀粘度越大：如圖2、圖3所示，漿體的表觀粘度隨減水劑摻量的增大而下降，當達到一定的摻量后，再繼續(xù)加大減水劑摻量，漿體的表觀粘度已不再有明顯的降低，減水劑的這一摻量稱為飽和點^[4~5]。減水劑摻量超過飽和點后，漿體往往會出現(xiàn)泌水、板結(jié)和泛白現(xiàn)象?一般來說，飽和點小，5min Marsh時間短，60rain Marsh時間損失小，無泌水、板結(jié)等現(xiàn)象，則表示水泥與減水劑適應(yīng)性好從圖2、圖3中還可以看出，2種減水劑與水泥的適應(yīng)性不同。減水劑JZB-4的飽和點為1．3％，60min后，飽和點沒變，飽和點之前，Marsh流動時間損失較大，飽和點之后，損失很少；減水劑AP-lA的飽和點為1．15％，60min后，漿體的表觀粘度增加較顯著，飽和點為1．3％ ，減水劑摻量在1．3％之前，Marsh流動時間損失較大，1．3％ 之后，損失較少。2種減水劑在5rain時達到飽和點的Marsh時間相同，超過飽和點后，漿體均出現(xiàn)泌水、板結(jié)和泛白現(xiàn)象。由圖中還可以看出，要使本試驗所用的水泥達到相同的流動性能，所需減水劑AP-1A的摻量較少，但1h后流動性能損失較大。

　　圖4、圖5為凈漿流動度與減水劑摻量的關(guān)系：凈漿流動度的大小可間接表示漿體屈服應(yīng)力的大小。由圖可見，隨著減水劑摻量的增大，凈漿流動度數(shù)值呈增大的趨勢，當?shù)竭_某一摻量后，凈漿流動度數(shù)值的增幅變小，與Marsh流動時間隨減水劑摻量的變化有相似的規(guī)律，但從凈漿流動度曲線上判斷減水劑的飽和點相對較難。從流動度的損失情況來看，減水劑AP-1A的損失較大。

　　按照表3所示的混凝土配合比，調(diào)整2種減水劑摻量，使之獲得工作性能相近的混凝土，試驗結(jié)果如表4所示。

　　由表4可以看出， 當減水劑JZB-4摻量為1．3％ ，減水劑AP一1A摻量為1．15％ 時，可以配制工作性能和強度性能相近的混凝土；當減水劑AP-1A摻量為1．3％時，新拌混凝土的坍落度和擴展度明顯增大，并出現(xiàn)較嚴重的離析、泌水和板結(jié)現(xiàn)象，在這一水灰比條件下，表現(xiàn)出減水劑超摻的現(xiàn)象。這與水泥凈漿的Marsh時間試驗結(jié)果較為一致，即2種減水劑在同一水灰比條件下，達到飽和點的摻量是不同的，并且在摻量超過飽和點后，混凝土?xí)霈F(xiàn)明顯的泌水、離析和板結(jié)現(xiàn)象。由此可見，用Marsh筒法研究水泥與減水劑相容性，與混凝土中實際的工作性能相關(guān)性較好，這與文獻^[6]的研究結(jié)果也是一致的。

　　由此可見，用Marsh筒法檢驗水泥與減水劑的適應(yīng)性既簡便又快速，而且可以定量判別不同減水劑作用效果的差距，對預(yù)拌混凝土的選材、配合比的調(diào)整具有直接的指導(dǎo)意義。預(yù)拌混凝土生產(chǎn)廠家可根據(jù)減水劑的作用效果與摻量、單方混凝土中減水劑的成本來選擇減水劑的品種、確定減水劑的摻量：水泥生產(chǎn)廠家可以通過該方法快速評價本廠水泥與減水劑的適應(yīng)性，將其列為一項日常質(zhì)量檢測項目，跟蹤原燃材料變化，配方的波動、煅燒工藝制度及粉磨條件的改變、石膏和混合材品種、摻量的變更等對水泥與減水劑適應(yīng)性的影響。這樣一方面可以及時向客戶(預(yù)拌混凝土攪拌站)反映水泥與減水劑適應(yīng)性的變化，減少因水泥與減水劑適應(yīng)性變化帶來混凝土質(zhì)量的波動及由此而造成的工程質(zhì)量事故；另一方面，可從多方面來改善水泥與減水劑的適應(yīng)性能，使所生產(chǎn)的水泥在配制混凝土?xí)r表現(xiàn)出良好的工作性能、力學(xué)性能和耐久性能。此外，水泥生產(chǎn)廠家還可通過該方法找出適合本廠水泥的減水劑，在銷售水泥時為客戶提供選擇減水劑的參考和建議，既避免了減水劑選擇不當給客戶帶來的經(jīng)濟損失，又做好了售后服務(wù)，在水泥市場競爭日益激烈的形勢下，增強了產(chǎn)品的市場競爭力。

　　3 結(jié)論

　　1)相對于目前常用的GB8077-87凈漿流動度法，用Marsh筒法研究水泥與減水劑的適應(yīng)性效果更好，可直接確定減水劑的飽和點摻量，了解減水劑的作用效果。

　　2)用Marsh筒法研究水泥與減水劑相容性簡便、快速，與減水劑在混凝土中的表現(xiàn)具有良好的相關(guān)性。

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