超塑化剂与水泥的相容性

超塑化剂与水泥的相容性是超塑化剂产品化的关键,各种结构的超塑化剂对与不同的泥体系的适用性的研究是应用环节对理论研究提出的敢待解决的课题,成为近年来的研究热点。目前国内对水泥和高效减水剂之间适应性的研究还很少,一般都是根据现场情况进行调整,因此,开展此方面的研究对高效减水剂的合理使用及其推广应用意义重大。

(1)水泥组成对相容性的影响。

水泥的基本组成矿物组分由于对超塑化剂的吸附能力不同,直接影响超塑化剂的适用性。铝酸盐相矿物对超塑化剂的吸附程度大于硅酸盐相矿物。有的研究者认为由于C3A对超塑化剂的选择吸附使得吸附量显著增加,这样就会降低减水剂的减水作用。因此,在掺量相同的情况下,C3A、C4AF质量分数较高的水泥浆体中,超塑化剂的分散效果较差,C3A质量分数低而C3S质量分数高的水泥超塑化剂的适应性好。

Yamata于1999年发表的会议论文中指出水泥特性的一些轻微波动影响着超塑化剂的性能。为了弄清哪些特性影响着超塑化剂的性能,多种水泥被用来重复相容性实验。数据显示刚混合时临界用量显示出与水泥的水化热的正相关性,即水化活性越高(意味着高细度和高钙、铝离子质量分数),临界用量越高。当水泥的活性很高的时候,MCPC的性能随着临界用量的增加而降低。因此,高水化活性对超塑化剂的性能是不利的。另外,水泥的轻微风化可以降低水化活性和临界用量。

由于分散能力与泥浆的溶液相里硫酸根的浓度呈负相关性,因此有必要研究水泥体系中硫酸根离子浓度的影响因素。水泥中不同碱金属硫酸盐对硫酸根离子浓度有重要影响,提高碱金属硫酸盐质量分数会增加硫酸根离子的浓度;硫酸钙的水合物类型也会影响硫酸根离子的供给速度,半水合硫酸钙比熟石膏等二水合硫酸钙提供硫酸根离子的速度快。在分析相容性的问题时这两个因素必须被考虑进去。

(2)超塑化剂与其他外加剂的竞争吸附

德国Plank研究组最新发表的工作从不同外加剂的相互影响的角度分析了超塑化剂的适用性。在三元组分普通水泥(OPC)、铝酸盐水泥(CAC)和石育组成的自矫平砂浆体系中,羚酸系超塑化剂在与柠檬酸盐缓凝剂共同使用时没有任何塑化作用,但在与酒石酸共同使用时有好的流动性。Plank通过测量吸附量和zeta电势,比较了不同的外加剂之间的阴离子电荷密度,研究这种AMMA类超塑化剂与柠檬酸盐之间的相容性问题。研究显示,柠檬酸存在时,AMMA的吸附降至小于用量的10%,导致流动性完全损失。酒石酸存在的情况下,AMMA的吸附仍然足够高以提供好的流动性。相反,酪蛋白生物高分子作为超塑化剂受缓凝剂种类的影响不是很大,在两种缓凝剂条件下都能提供很好的流动性。比较缓凝剂特定阴离子与AMMA的电荷密度,发现吸附与阴离子电荷密度有直接关系。具有较高阴离子电荷密度的外加剂在矿物结合剂表面显示出高亲和力从而吸附得很好。当多种外加剂存在时,低阴离子电荷密度的分子只有在高阴离子电荷的外加剂吸附之后表面仍带正电且有足够的吸附面积的情况下才能吸附。自流平砂浆PC与柠檬酸不相容的问题可以通过增加阴离子电荷密度来解决。改进的AMMA吸附性质类似酪蛋白,其吸附受缓凝剂分子的影响不明显。


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