外加剂的兼容性主要是指外加剂与水泥、其他外加剂以及混凝土组成材料之间相互适配的特性。
当外加剂与水泥兼容性差时,可能会出现水泥浆体流动性差、坍落度损失过快、混凝土异常凝结(如速凝或缓凝过度)等情况。例如,某些高效减水剂与水泥中的铝酸三钙含量不匹配,就容易导致混凝土工作性能不佳。
不同外加剂之间也有兼容性问题。如同时使用减水剂和早强剂,可能因化学成分相互作用而改变预期的性能效果,可能出现早强效果减弱或者减水效果降低的情况。
以下是一些常见的外加剂兼容性试验方法:
一,水泥净浆流动度试验
(1)试验材料准备:
需要准备水泥、外加剂和水。水泥要符合相关标准,外加剂的类型(如减水剂、缓凝剂等)根据试验目的确定,水应是洁净的淡水。
(2) 试验步骤:
按照固定的水灰比(一般是0.29 - 0.31)将水泥和水混合,制成水泥净浆。然后加入规定剂量的外加剂,使用特定的仪器(如截锥圆模和玻璃板)来测定净浆的初始流动度。之后,在规定的时间间隔(如30分钟、60分钟)再次测量流动度,观察流动度的经时变化。
(3) 结果判断:
如果初始流动度大且经时损失小,说明外加剂与水泥兼容性良好;若初始流动度小或者经时损失过大,则可能兼容性不佳。
二,混凝土坍落度试验
(1) 材料准备:
包括水泥、细集料(砂)、粗集料(石子)、外加剂和水。粗细集料要满足级配要求,水泥和外加剂类型根据实际情况选择。
(2) 试验步骤:
按照设计的混凝土配合比,将水泥、集料、外加剂和水在搅拌机中搅拌一定时间(如2 - 3分钟),然后立即将混凝土装入坍落度筒,分三层装填并振捣,刮平后垂直提起坍落度筒,测量混凝土的初始坍落度。之后在规定时间间隔(如30分钟、60分钟)再次测量坍落度。
(3) 结果判断:
初始坍落度满足设计要求且坍落度经时损失小的情况下,外加剂与水泥兼容性较好;反之,若坍落度损失过大或者初始坍落度就不符合要求,则兼容性差。
三,混凝土凝结时间试验
(1) 材料及仪器准备:
除了混凝土的基本组成材料外,还需要用到贯入阻力仪。
(2) 试验步骤:
制备混凝土拌合物后,将其装入规定的容器,在标准养护条件下,从混凝土搅拌加水开始计时。每隔一定时间(如30分钟),用贯入阻力仪测定贯入阻力,当贯入阻力达到3.5MPa时为初凝时间,达到28MPa时为终凝时间。
(3) 结果判断:
如果凝结时间在预期范围内(如初凝时间在45 - 600分钟,终凝时间在8 - 720分钟)且与外加剂的预期效果相符(如缓凝剂能适当延长凝结时间),则外加剂与水泥兼容性良好;若出现凝结时间异常短或长的情况,则兼容性差。
可以从以下几个方面判断外加剂兼容性不良:
一,工作性能方面
(1) 流动性差:
在进行水泥净浆流动度或混凝土坍落度试验时,如果加入外加剂后,净浆流动度小(如水泥净浆初始流动度小于100mm)或者混凝土坍落度达不到设计要求(例如设计坍落度为180mm,实际只有100mm左右),可能是外加剂与水泥或其他材料兼容性不好。而且如果经时损失过快,像混凝土坍落度在30分钟内就降低了50%以上,也是兼容性差的表现。
(2) 泌水现象:
混凝土表面出现明显泌水,即有水分从混凝土中分离出来,聚集在表面,这可能是外加剂和水泥等材料之间的相互作用导致的,说明兼容性存在问题。
二,凝结时间方面
(1) 异常凝结:
如果混凝土或水泥浆体出现速凝,比如在几分钟内就初凝,或者缓凝过度,初凝时间超过10小时甚至更长时间,而这与外加剂预期的凝结时间调节效果不符,就说明外加剂与水泥兼容性不良。
三,强度发展方面
(1)早期强度异常:
在检测混凝土早期强度(如1天、3天强度)时,发现强度远低于预期(例如设计1天强度能达到设计强度等级的30%,实际只有10%),可能是外加剂与水泥等材料不兼容,影响了水泥的水化反应,从而阻碍了强度的正常发展。
(2) 后期强度降低:
如果28天或更长期的强度比预期的强度等级低很多,并且排除了其他因素(如养护条件差、配合比错误等),有可能是外加剂与水泥长期兼容性差,导致水泥石结构不密实,强度发展受影响。
判断外加剂与水泥兼容性是否良好,可以采用以下几种方法:
一,净浆流动度法
这是比较常用的方法。将水泥、外加剂和水按一定比例配制成水泥净浆,然后测量其流动度。如果流动度大且经时损失小,通常表明兼容性良好。比如,初始流动度能达到200mm以上,并且在30分钟、60分钟后流动度降低幅度较小(如小于30mm),就说明外加剂和水泥兼容性不错。
二,混凝土坍落度试验
- 按照混凝土设计配合比,把水泥、砂、石、外加剂和水混合搅拌,观察混凝土坍落度。坍落度满足设计要求,且在一段时间内(比如30分钟、60分钟)坍落度损失小,就代表兼容性良好。例如,初始坍落度为180 - 220mm,30分钟后坍落度仍能保持在150mm以上,这说明外加剂与水泥能较好地兼容。
三,凝结时间测试
- 测试水泥浆或混凝土的初凝和终凝时间。当外加剂加入后,凝结时间在正常范围(初凝一般在45 - 600分钟,终凝一般在8 - 720分钟),并且和预期的外加剂对凝结时间的影响(如缓凝或早凝)相符,就说明兼容性比较好。如果出现急凝或者长时间不凝的现象,就说明兼容性差。
以下是各类外加剂兼容性试验的介绍:
一,减水剂
(1) 试验材料准备:
选择合适的水泥(如普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥)、减水剂(常见的有萘系、聚羧酸系),还有洁净的水。
(2) 试验方法:
- 水泥净浆流动度试验:
按照固定水灰比(如0.29)将水泥和水混合,加入规定剂量减水剂后,用截锥圆模和玻璃板测定净浆初始流动度,再间隔30分钟、60分钟测流动度。如果初始流动度大(如聚羧酸系减水剂,初始流动度可达240mm以上)且经时损失小(60分钟流动度损失小于30mm),兼容性良好。
(2) 混凝土坍落度试验:
按混凝土配合比,将水泥、砂、石、减水剂和水搅拌。测混凝土初始坍落度,正常范围在180 - 220mm,且30分钟后坍落度损失小(如损失小于20mm),表明兼容性佳。
二,缓凝剂
(1) 试验材料准备:
水泥、缓凝剂(有机或无机缓凝剂)和水。
(2) 试验方法:
- 混凝土凝结时间试验:制备混凝土拌合物,装入容器在标准养护下,用贯入阻力仪测贯入阻力。当贯入阻力为3.5MPa时为初凝时间,28MPa时为终凝时间。初凝时间在正常范围(如4 - 10小时)且终凝时间符合预期延长效果,兼容性好。
(2) 水泥净浆流动度试验配合使用:
同时做水泥净浆流动度试验,观察缓凝剂对净浆流动性和凝结时间的综合影响。如果流动度正常,凝结时间延长合适,说明兼容性不错。
三,早强剂
(1) 试验材料准备:
准备水泥、早强剂(如氯盐类、硫酸盐类早强剂)和水。
(2) 试验方法:
- 混凝土强度试验:
制作混凝土试件,除了正常养护外,还可进行加速养护(如蒸汽养护)。检测1天、3天等早期强度,若1天强度能达到设计强度等级的30% - 50%左右,表明早强剂与水泥兼容性良好。
(2) 水泥净浆凝结时间试验:
做水泥净浆试验,观察初凝和终凝时间是否提前到预期范围(如初凝提前到1 - 3小时),同时关注净浆流动性是否受太大影响,来判断兼容性。
混凝土试验中不同外加剂复合使用时兼容性试验的结果判断标准
1. 坍落度方面
(1) 初始坍落度:
如果初始坍落度满足混凝土设计要求(如设计坍落度为180 - 220mm,实际达到这个范围),这是兼容性良好的一个初步标志。这表明外加剂复合使用时,在混凝土初始工作性能的调节上没有冲突,能够使混凝土达到预期的流动性,方便施工操作。
(2) 坍落度经时损失:
在30分钟和60分钟后再次测量坍落度,经时损失小说明兼容性佳。例如,30分钟坍落度损失小于20mm,60分钟坍落度损失小于30mm。如果坍落度损失过大,如30分钟坍落度损失超过50mm,可能是外加剂之间发生了化学反应,或者某种外加剂对水泥的水化过程产生了不良影响,导致混凝土的保坍性能下降,这意味着外加剂的兼容性存在问题。
2. 凝结时间方面
(1) 初凝时间:
通过贯入阻力仪测量,初凝时间在正常范围(一般是45 - 600分钟)是兼容性良好的表现。例如,在预期的施工时间内混凝土保持塑性状态,没有出现急凝(初凝时间过短,如小于30分钟)或缓凝过度(初凝时间过长,如大于10小时)的情况。如果初凝时间异常,可能是外加剂中的早强成分和缓凝成分相互冲突,或者与水泥的化学反应不符合预期,从而影响混凝土的凝结特性。
(2) 终凝时间:
终凝时间在8 - 720分钟范围内被认为是正常的。正常的终凝时间能保证混凝土逐渐获得足够的强度,以承受后续施工荷载等。如果终凝时间过短,混凝土可能还没来得及完成振捣等操作就已经硬化;如果终凝时间过长,会延长施工周期,增加成本,这两种情况都说明外加剂复合使用时可能存在兼容性不佳的问题。
3. 强度方面
(1) 早期强度(1 - 3天):
对于一些需要早期强度的工程,1天强度能够达到设计强度等级的30% - 50%左右,3天强度能达到设计强度等级的50% - 70%左右,说明外加剂在促进早期强度发展方面没有相互干扰,兼容性较好。如果早期强度远低于预期,可能是外加剂复合使用影响了水泥的早期水化反应,如某种外加剂抑制了水泥的早期水化,而其他外加剂无法弥补这种抑制作用。
(2) 后期强度(7 - 28天):
7天强度应能达到设计强度等级的70% - 80%左右,28天强度达到设计强度等级或在允许的波动范围内(如不低于设计强度等级的95%)。如果后期强度不能满足要求,且排除了其他因素(如养护条件差、配合比不准确等),则可能是外加剂长期兼容性差,导致水泥石结构缺陷,影响了强度的持续发展。