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SRA减缩剂浓度对溶液表面张力、砂浆凝结时间、水泥水化的影响(三)

来源:材料导报 浏览 222 次 发布时间:2024-11-27

材料温度/℃压力/Pa最大溶解度/(mol·L-1)去离子水去离子水+5%减缩剂K2SO422±21.01×1050.710.58从图5中可以看出,A、B组中最初溶解的K2SO4量分别为1.11g和0.78g,说明掺入SRA会降低K2SO4的溶解量,与前面的结果吻合。这里只列出曲线总体的拟合结果,掺入SRA的溶液中K2SO4浓度曲线斜率比只含有去离子水的溶液浓度曲线斜率小42.9%.实际上,各个时间段中K2SO4在A组中的溶解速率基本都要小于K2SO4在B组中的溶解速率。这证实了SRA的存在降低了K2SO4溶解和电离到这种“低极性”溶剂中的能力。

图5减缩剂对硫酸盐溶解速度的影响


因为碱性的硫酸盐是促凝成分的一种,所以SRA抑制硫酸盐的溶解会使得水化速度出现延迟,与前面观察到的水泥累积放热量降低和砂浆终凝时间滞后相一致。同时,溶液中OH-浓度的降低会使得砂浆孔隙溶液的碱度也降低,同样不利于产物的生成与稳定存在,这些是SRA使得混凝土强度发展出现延迟的原因。


此外,许多研究表明,由于SRA的蒸发速率与被产物或骨料吸附的速率小于水,SRA在混凝土孔隙溶液中的浓度会随着水化反应的进行而增加。SRA使得K2SO4溶解速度和最大溶解度降低,对于低水胶比的混凝土,其本身水分含量少,若由于环境的干燥效应再流失过快,会使得SRA的浓度进一步增加,导致K2SO4的溶解进一步被抑制,可能会使得混凝土前期强度降幅增大。因此,对于在干燥环境下浇筑的低水胶比混凝土,需要格外注意SRA的掺量与养护措施。


2.4减缩剂对浆体的水化程度和砂浆抗压强度的影响


图6显示了掺入SRA对砂浆强度和浆体水化程度的影响。掺入SRA后,砂浆3d、7d抗压强度分别降低了32.5%和17.4%,但28d抗压强度只降低了5.2%,说明掺入SRA对砂浆前期抗压强度的影响明显。随着水化反应的进行,虽然SRA降低了K2SO4的溶解速度和孔隙溶液的碱度,但是K2SO4的量在浆体中不足以达到过饱和,还是会被持续消耗掉以生产AFm、AFt等水化产物,而溶液中的碱度也会增加,砂浆后期强度得以回升。这可以从A、B组在不同龄期的水泥水化程度得到验证。虽然3d时A组中的水泥水化程度比B组高30.6%,但是在28d时二者仅相差4.0%.重新拌合的C、D组也出现了一种十分值得关注的现象。


尽管部分水化产物在15min时被破坏,但是A、C组的强度基本相同,而B、D组的强度出现了较大差异。延迟加入SRA的D组在3d、7d和28d时的抗压强度比B组分别高15.4%、7.4%和2.8%,而且28d抗压强度只比A组低2.5%,这表明延迟掺入SRA有利于砂浆强度发展,与前面研究的砂浆凝结时间呈现一致性。在掺入SRA前使水泥进行一段时间的水化,生成部分水化产物,可以降低掺入SRA带来的负面影响。从水泥水化程度情况来看,这一结论同样可以得到印证。

图6减缩剂对(a)砂浆抗压强度和(b)水泥水化程度的影响


D组中的水泥水化程度在3d、7d时分别比B组高15.3%和6.1%,28d的水化程度也只比A组低1.6%.由此可以得出,在实际施工中,混凝土搅拌机可以采用两步拌合的方式掺入SRA,从而降低SRA对前期强度发展的不利影响。


3结论


(1)掺入减缩剂延长了砂浆的凝结时间,使得水泥96h内的水化放热速率降低,且累积放热量减少了19.8%.减缩剂主要使砂浆前期强度显著降低,龄期为3d时降低了32.5%,28d时只降低了5.2%,水泥水化程度与此类似。


(2)含有减缩剂的合成孔隙溶液、去离子水溶液表面张力与减缩剂浓度呈双线性关系。在达到阈值前减缩剂显著降低溶液表面张力,超过阈值后减缩剂会在溶液内部累积,延迟水泥水化进程,并不会在气液界面继续起到降低表面张力的作用。


(3)因为减缩剂会降低混合溶液的极性,从而降低类似硫酸盐的碱性物质溶解和电离到这种“低极性”溶剂中的能力,所以碱性离子浓度比普通水泥浆体孔隙溶液中的要小。因此,通过提高碱度和降低促凝成分之一的硫酸盐的溶解速度可直接影响水泥的水化速度、水化程度,延缓砂浆的强度发展。(4)采用两步混合的方法延迟掺入减缩剂有利于降低减缩剂对砂浆强度的负面影响。在实际施工中,混凝土搅拌机可以预先加入部分水搅拌适当时间,再加入余下水和SRA的混合液在路途中完成第二阶段的搅拌,从而降低强度发展滞后的程度。