2018-04-02 09:25:06 来源:互联网

为什么多数现代水泥的碱含量都未到达理想值?

  【水泥人网】作为当今世上使用最广泛的建筑材料——混凝土技术不断发展。现代的混凝土不仅仅是水泥水和粗细骨料的特殊混合物。他包含着越来越多的常用矿物成分、化学外加剂、纤维等。混凝土仍是公用建筑的主要市场,未来市场前途也很大,性能各异的未来混凝土也能快速发展。现在水泥远远优于四十年前使用及生产的水泥。智能混凝土的发展源于新兴混凝土科学的出现:种基于外加剂和运用精密科学仪器观测混凝土微观结构甚至纳米结构的科学。

  配制早强混凝土不再要求高C3S、C3A含量和高细度,仅仅是降低水灰比或水胶比便可。混凝土的抗压强度与水泥颗粒的细度和用量密切相关。实际上,配制200MPa级活性粉末混凝土(RPC)的水泥较粗,C3S和C3A的含量也较低,使用这样的水泥更容易控制流变性。当混凝土的强度为20MPa或25MPa时,现行的水泥标准非常安全;但在掺用高效减水剂配制高性能混凝土时,那些标准就不那么合适了。而且,当前我们强调得更多的是28d抗压强度,而对耐久性重视不足。在特殊环境下,使配制混凝土结构在整个服役周期都能维持28d抗压强度非常重要。最后,水泥和混凝土还将不断发展,适应各种环境,以满足可持续性发展要求。这意味着在水泥熟料中将掺入更多的矿物材料,并降低水胶比,从而提高混凝土的服役周期、尽可能延长胶凝材料和骨料的使用周期。

  根据混凝土生产商和承包商的反映,减水剂(木质素磺化盐减水剂)和水泥之间的相容性问题由来已久,尽管现在的高效减水剂不经常出现该问题。

  但是,相对与以上的观点。相容性问题的科学资料非常稀少。它似乎并没有引起外加剂和水泥生产商的重视。而且,每次都能找到解决该问题的方法:替换外加剂或不掺外加剂,没人去关心该问题怎样发生。在文献中发现罕见实例(Ranc[14]、Dodson和Hayden[15]),最常见的诱因似乎是石膏中的无水硫酸钙含量较高。当然,水泥生产商可以通过掺加石膏或石膏与无水硫酸钙混掺,使SO3的含量满足现行标准要求,但当无水硫酸钙的含量太高且使用木质素磺化盐时,硫酸根离子的溶解度将大大降低(Ranc[14])。高性能混凝土掺用高效减水剂使其水灰比或水胶比很低,不相容问题的出现概率也大大增加;换句话说,该水灰比远低于标准试验水灰比。在这种情况下,不可能去除高效减水剂来解决问题,需要更详细地研究该问题。当然,该问题在水泥工业仍然没有被充分重视。外加剂工业应当更重视该问题,因为高性能混凝土是一个非常有前景的市场:每方高性能混凝土的高效减水剂用量多达数升。不相容问题不会在每种水泥和外加剂中出现,但还是引起了外加剂公司的注意,很多大学研究者也在尽力从基础方面去分析该问题。

  据我所知,理解和解决相容性问题的强烈愿望是外加剂科学发展的原因之一。

  尽管我们还没有完全认识高效减水剂如何与所有水泥及硅酸盐水泥中的硫酸盐相反应,但从众多案例中我们已经找到了一些解决不相容问题的有效方法。双导法是其中之一。

  高效减水剂分两次加入:第一次是搅拌开始时,第二次是搅拌结束时或混凝土浇筑前,还可掺入很少量的缓凝剂或硫酸钠。但是,水泥高效减水剂的结合问题仍未解决。

  事实上,如果现在的水泥和以前水泥的SO3含量没有改变,

  则熟料中的SO3含量就不真实。不久以前,熟料中的SO3含量通常为0.5%数量级,但有时也会高达1.5%甚至更高(有关报道表明,最高可达2.5%)。水泥标准允许的最大SO3含量仍为3.5%,水泥公司有时需要限制加入熟料中的硫酸钙用量。从纯粹化学的角度来看,现在水泥的SO3含量是相同的;但从硫酸根离子的溶解度来看,化学分析测得的SO3主要来自碱性硫酸盐,或者溶解在熟料C2S中,或者在粉磨期间以石膏的形式加入熟料中。

  谢布鲁克大学Jiang等的最近研究表明,从流变学的角度来说,很多水泥都存在一个最佳可溶性碱含量。但是,为了取悦商家,满足碱含量的限制要求而毫无必要地降低碱含量,以避免潜在的或想像的碱-骨料反应,因而多数现代水泥的碱含量都未到达理想值。

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