用Marsh简法研究水泥与减水剂的适应性问题
    摘要:用Marsh筒法研究并评价了水泥与减水剂的适应性,讨论了减水剂对水泥净浆流动性能及混凝土流动性能的影响;同时对比Marsh筒法和GB8077—87净浆流动度法,并指出了Marsh筒法的若干特点:
  关键词:Marsh筒;水泥;减水剂;适应性
  Abstract:The compatibility of cement with water reducer was studied by Marsh cone method.and 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

  在预拌混凝土中,减水剂已成为不可缺少的重要组分:然而在实际生产过程中,并不是所有的水与减水剂都能产生很好的效果,例如掺有硬石膏的水泥与木钙类减水剂同时使用时,在较短时间内,混凝土会突然丧失流动性I卜 。减水剂的掺量不够时,混凝土的流动性能达不到要求;掺量过大时,又会导致混凝土出现离析、泌水、板结等不良现象。这些现象的出现往往是由水泥与减水剂的适应性问题引起的。水泥与减水剂适应性差,将导致混凝土的工作性能满足不了运输、施工的要求,进而影响到混凝土的密实性、均匀性,最终损害混凝土的力学性能与耐久性能。本文用Marsh筒方法研究水泥与减水剂的适应性,该方法有利于准确、快速、简便地选取减水剂的品种、确定减水剂的掺量、指导混凝土的生产。水泥生产厂家也可通过该方法及时了解本厂水泥与减水剂的适应性及所配制混凝土的工作性能等情况。
  1 试验材料与方法
  1.1 试验材料
  试验所用水泥为广州嘉华水泥厂生产的P·Ⅱ42.5R水泥;矿物掺合料为细度(0.045mm筛余)3.4% 的干排粉煤灰;细集料为细度模数2.1,位于Ⅱ级配区的北江河砂;粗集料为5~25mm花岗岩碎石,连续级配;减水剂分别为JZB-4及AP-1A 2种商品外加剂,均为水剂,固含量40% 。
  1.2 试验方法
  1)Marsh筒法:该方法由加拿大Sherbrooke大学[3]提出,用于研究掺减水剂后水泥的流动性能,Marsh简的基本形状如图1所示,用不锈钢制造,内表面平整性、光洁度要达到一定要求。将水泥、水与外加剂在水泥净浆搅拌机内搅拌均匀后,倒入Marsh简内,下部用一小块玻璃板控制浆体的流动(从搅拌至装样大约需要5min),快速抽玻璃板的同时用秒表计时,等到浆体到达200ml容量瓶的刻度线时记录所用时间,该时间称为浆体的5min Marsh时间。然后将浆体放入烧杯静置,用玻璃板覆盖防止水分散失,60min后观察泌水情况,而后搅拌均匀,测其Marsh时间,该时间称为60min Marsh时间。

  2)微型坍落度仪法:按照GB8077—87(混凝土外加剂匀质性试验方法)的规定进行。将上述测量完Marsh时间的浆体倒入微型坍落度筒内,测量提起微型坍落度筒后净浆的扩展直径,所测结果称为净浆流动度。
  3)混凝土试验按GBJ55-81规定的方法进行,强度检测按照GBJ81-85的规定进行
  2 试验结果与讨论
  2.1 减水剂对水泥净浆流动性能的影响
  在试验温度为22~24℃,水灰比W/C=0.40,水泥用量C=400g的试验条件下,分别检测减水剂JZB-4、AP-1A的掺量与水泥净浆流动性的关系,试验结果如表1、表2所示:

  分别对表1、表2中数据作图,如图2~图5所示。试验所检测的Marsh时间,可用来定性表示浆体的表观粘度,Marsh时间越长,表明浆体的流动性能越差,表观粘度越大:如图2、图3所示,浆体的表观粘度随减水剂掺量的增大而下降,当达到一定的掺量后,再继续加大减水剂掺量,浆体的表观粘度已不再有明显的降低,减水剂的这一掺量称为饱和点[4~5]。减水剂掺量超过饱和点后,浆体往往会出现泌水、板结和泛白现象?一般来说,饱和点小,5min Marsh时间短,60rain Marsh时间损失小,无泌水、板结等现象,则表示水泥与减水剂适应性好从图2、图3中还可以看出,2种减水剂与水泥的适应性不同。减水剂JZB-4的饱和点为1.3%,60min后,饱和点没变,饱和点之前,Marsh流动时间损失较大,饱和点之后,损失很少;减水剂AP-lA的饱和点为1.15%,60min后,浆体的表观粘度增加较显著,饱和点为1.3% ,减水剂掺量在1.3%之前,Marsh流动时间损失较大,1.3% 之后,损失较少。2种减水剂在5rain时达到饱和点的Marsh时间相同,超过饱和点后,浆体均出现泌水、板结和泛白现象。由图中还可以看出,要使本试验所用的水泥达到相同的流动性能,所需减水剂AP-1A的掺量较少,但1h后流动性能损失较大。

  图4、图5为净浆流动度与减水剂掺量的关系:净浆流动度的大小可间接表示浆体屈服应力的大小。由图可见,随着减水剂掺量的增大,净浆流动度数值呈增大的趋势,当到达某一掺量后,净浆流动度数值的增幅变小,与Marsh流动时间随减水剂掺量的变化有相似的规律,但从净浆流动度曲线上判断减水剂的饱和点相对较难。从流动度的损失情况来看,减水剂AP-1A的损失较大。


  2.2 减水剂对混凝土流动性能的影响
  按照表3所示的混凝土配合比,调整2种减水剂掺量,使之获得工作性能相近的混凝土,试验结果如表4所示。

  由表4可以看出, 当减水剂JZB-4掺量为1.3% ,减水剂AP一1A掺量为1.15% 时,可以配制工作性能和强度性能相近的混凝土;当减水剂AP-1A掺量为1.3%时,新拌混凝土的坍落度和扩展度明显增大,并出现较严重的离析、泌水和板结现象,在这一水灰比条件下,表现出减水剂超掺的现象。这与水泥净浆的Marsh时间试验结果较为一致,即2种减水剂在同一水灰比条件下,达到饱和点的掺量是不同的,并且在掺量超过饱和点后,混凝土会出现明显的泌水、离析和板结现象。由此可见,用Marsh筒法研究水泥与减水剂相容性,与混凝土中实际的工作性能相关性较好,这与文献[6]的研究结果也是一致的。

  由此可见,用Marsh筒法检验水泥与减水剂的适应性既简便又快速,而且可以定量判别不同减水剂作用效果的差距,对预拌混凝土的选材、配合比的调整具有直接的指导意义。预拌混凝土生产厂家可根据减水剂的作用效果与掺量、单方混凝土中减水剂的成本来选择减水剂的品种、确定减水剂的掺量:水泥生产厂家可以通过该方法快速评价本厂水泥与减水剂的适应性,将其列为一项日常质量检测项目,跟踪原燃材料变化,配方的波动、煅烧工艺制度及粉磨条件的改变、石膏和混合材品种、掺量的变更等对水泥与减水剂适应性的影响。这样一方面可以及时向客户(预拌混凝土搅拌站)反映水泥与减水剂适应性的变化,减少因水泥与减水剂适应性变化带来混凝土质量的波动及由此而造成的工程质量事故;另一方面,可从多方面来改善水泥与减水剂的适应性能,使所生产的水泥在配制混凝土时表现出良好的工作性能、力学性能和耐久性能。此外,水泥生产厂家还可通过该方法找出适合本厂水泥的减水剂,在销售水泥时为客户提供选择减水剂的参考和建议,既避免了减水剂选择不当给客户带来的经济损失,又做好了售后服务,在水泥市场竞争日益激烈的形势下,增强了产品的市场竞争力。
  3 结论
  1)相对于目前常用的GB8077-87净浆流动度法,用Marsh筒法研究水泥与减水剂的适应性效果更好,可直接确定减水剂的饱和点掺量,了解减水剂的作用效果。
  2)用Marsh筒法研究水泥与减水剂相容性简便、快速,与减水剂在混凝土中的表现具有良好的相关性。
  参考文献:
  [1] 吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社, 1999.99   [2] TAGNIT-HAMOU A,SAKAR S Ll The influence of varying sulphur content on the microstrueture of commercial clinkers and the properties of cement,World Cement,1990,21(9):389~393.   [3] Agull6 B,Toralles-Carbonari R,Gettu,A Aguado.Fluidity of cement pastes with mineral admixtures and superplasticizer-A study based on the Marsh cone test[J].Materials and Structures,1999,32(8-9).   [4] TAGNIT-HAMOU A,BAALBAKI M,AITCIN P C.Calcium-su1phate optimization in low water/cement ratio concrete for rheological purposes[M].New Deihi:Proceedings of the 9th International congress of the Chemistry-of Cement.1992,51:21-25.   [5] AITCIN P C, Carmel Jolicoeur。 James G. MacGregor.Superplasticizers: How They Work and Why They Occasionally Don’t. Concrete Internationa1.1994,(6)   [6] 徐海军.对制约当前商品混凝土质量的关键技术问题研究[D].华南理工大学硕士学位论文,2001.
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    收录时间:2016年11月16日 12:31:23 来 源:中国混凝土网作者:吴笑梅 樊粤明 简运康
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