泵送剂与掺量.doc

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1、减水剂和泵送剂的临界掺量2009-11-0509:59:36作者：zgjsjwcom来源：浏览次数：157网友评论0条          K——德拜-黑格尔常数，双电层厚度的倒数，离子浓度的函数；           H———哈马克常数；    [摘要]　本文根据对减水剂研究、开发和应用中的体会并结合国内外的研究资料，从理论和实践上对临界掺量问题加以分析和评价。0　前言   混凝土减水剂和泵送剂具有减水、增强、改善工作性和提高耐久性的良好作用，在现场搅拌和预拌混凝土中得到越来越广泛的应用。对于减水剂没有深

2、入研究的工程技术人员，总以为减水剂和泵送剂掺量越大效果越佳，所以在应用高强、大流动性混凝土时为了得到更大流动性混凝土，将减水剂和泵送剂的掺量提的很高，而结果适得其反，混凝土性能不仅没有提高，反而产生一些副作用，也浪费了减水剂、泵送剂和提高了成本。这主要是不了解减水剂和泵送剂有个临界掺量问题。作者根据对减水剂和泵送剂的研究、开发、应用中的体会并结合国内外的研究资料，从理论和实践上对此问题加以分析。1　临界掺量的概念    混凝土外加剂是指在混凝土拌和时或拌和前掺入的，掺量不大于水泥重量5%（特殊情况除外），

3、并能对混凝土的性能按要求而改善的产品。按其改性功能可分为改善混凝土拌合物流变性能；调节混凝土凝结硬化性能；改善混凝土耐久性能；为混凝土提供特殊性能等四类。对于各种外加剂可能具有一种功能或数种功能。作为减水剂或泵送剂，其作用是：在和易性不变下，可减水，从而提高混凝土强度；在水灰比不变下，使坍落度增大100mm～200mm，从而满足施工工艺的要求；在强度不变下，降低单位水泥用量10%～20%。外加剂功能的多少和大小，主要由其品质和掺量所决定。当品质一定时，主要由掺量决定。    混凝土外加剂对混凝土的改性功能

4、，并不是随着掺量的增大而增大，当外加剂掺量超过某一数值后，改性作用不再增加，或者对性能产生副作用。各种文章、资料对于这个点的命名和提法不一，有的称为平衡点，有的称为饱和点，也有的称为极限掺量。我们延伸、引用吴中伟教授关于养护的临界初始结构强度的概念（它是指在一定养护制度下，能使残余变形最小，并获得最大密实度及最高强度的最低初始结构强度）以及混凝土冬期施工临界强度的概念（它是指新浇混凝土达到某一强度时，遭至冻结，但恢复正温养护后，混凝土的后期强度还能增大，并达到一数值要求）。因此，混凝土外加剂临界掺量定义为

5、：在一定的原材料、配比和环境条件下，掺加某种外加剂的数量，使混凝土或其拌合物的一种或多种性能达到最大效果，再掺加则效果不增加，甚至使某些性能变坏，这一掺量为临界掺量。所以，水泥颗粒之间相互作用的总电势能为   可以看到：当粒子间距较大或较小时，粒子以相互吸引为主，范德华引力占主导。在中间状态时，则要考虑斥力和引力的共同作用。在总的电位能曲线上有两个极小值，较深的一个称作第一极小值，较浅的称作第二极小值，表明了粒子间距较大和粒子间距较小时，范德华引力占优势。在总的电位能曲线上，还有一个极大值Vb称作位能势垒

6、。  粒子布朗运动平均位能为3/2·KT。溶胶粒子热运动能量与位能曲线上两个极小值和位能势垒的大小相比较，如果位能势垒比热运动能小，即Vb<3/2·KT，或者由于固体表面电位ψ比较低，或电解质浓度ε比较小，或哈马克常数H比较大等各种原因，而使总电位能曲线上没有位能势垒，由于引力，胶粒就要互相粘结，直到第一极小值，此时发生胶体聚结。    加入表面活性物质的外加剂后，由于外加剂含有可电离的基因，水泥颗粒间双电位斥力增加；外加剂含有吸附层使哈马克常数大大地减小，导致水泥颗粒间范德华引力减弱；外加剂大分子物质吸

7、附在水泥颗粒表面，高分子链伸入到介质中，当水泥颗粒彼此靠近时，引起这些键之间产生相互作用，同时伴随着熵的减少，则斥力位能VR增加，总的位能V总升高，因而位能势垒也增加，使水泥颗粒间要达到凝聚必须克服更高的位能势垒，因而在相当长的时间内保持稳定的分散状态。 2　减水剂（泵送剂）临界掺量机理2．1　减水剂的减水机理    DLVO理论（憎水性胶体安定性理论）影响混凝土流动性最基本的组分是水泥浆体。它是浓稠的分散体系，在其中的分散相——水泥颗粒具有相当大的比表面积即具有较大的界面自由能，为降低它就要从溶液中吸收

8、种种物质。减水剂之类的有机化合物一经吸附到水泥颗粒表面，便形成扩散双电层，ξ电位发生变化，颗粒间静电斥力作用使颗粒趋向分散而难以凝聚，释放出凝聚结构中的水，达到减水或增大流动性的作用。    分散体系中的分散相——水泥颗粒众多，颗粒之间还受到范德华引力的作用，使水泥颗粒趋向凝聚。   因此，两个颗粒之间的总电位V总由静电斥力电位VR和范德华引力电位VA构成。                           V总=VR+VA