泥对掺聚羧酸减水剂的水泥浆体分散性的影响

而明显影响到混凝土的质量时$一般 采用冲洗作为常用解决手段$但冲洗会污染环境&损 害砂的良好级配$不利于有效控制混凝土的水灰比$ 因而冲洗在很多情况下并不经济合理(=)'国家标准 +T+")<)**? 规定了骨料中泥的鉴定并限制了 其含量(D)'有研究表明(#*<##)可以通过复配技术制备 具有抑制集料含泥量影响的功能型聚羧酸减水剂$ 但也仅处于起步摸索阶段'因此$为了寻求更加有 效的解决措施$研究泥对聚羧酸减水剂分散能力的 影响机理是较为基础性的工作'然而$目前关于该 方面的研究主要集中于砂石含泥量对水泥混凝土流 变性能的影响$碱性环境中分散剂对某些特定黏土 流变性质影响或者非碱性环境下关于某些特定黏土 如蒙脱土对聚羧酸减水剂的吸附研究(A$#)<#")$这些研 究对深入分析泥的存在对聚羧酸减水剂分散能力的 影响及机理有较好的参考作用$却不够系统和深入$ 有待进一步深入研究' 减水剂对混凝土工作性能的影响主要是通过改 变水泥浆的流变性质来体现的(#?)$并且净浆流动度 和黏度是表征水泥净浆流变性质的重要参数'笔者 研究含泥量"泥取代水泥的质量百分比#对聚羧酸减 水剂分散能力的影响&聚羧酸减水剂掺量对含泥水 泥浆体流变性质的影响$并通过对比研究泥的滤液 对水泥浆体流变性质以及聚羧酸减水剂分子结构的 影响$重点通过模拟试验研究泥颗粒在碱性环境中 对聚羧酸减水剂的吸附能力$探讨了泥对聚羧酸减 水剂分散能力的影响机理' 9 ! 试验原材料及试验方法 9<9 ! 试验原材料 试验采用重庆拉法基 R'U@)'"S 水泥$其主要 性能见表 # %泥来自重庆白市驿镇$经烘干" #*"k # 粉磨过 *'*=GG 筛后待用$其 >SX 谱图见图 # %砂! 中砂$细度模数为 !'* $经淘洗并在 #**j"k 下烘 干待用%减水剂!聚羧酸减水剂$ R1<# "聚醚类#$ R1< ) "聚酯类#%萘系高效减水剂" KX( #$最佳折固掺量 分别为粉料"水泥 _ 泥#用量的 *'#=c & *'!)c 和 *'?c ' 表 9 ! 水泥的主要性能 安定性 细度 * c 凝结时间* G5. 抗压强度* QR/ 抗折强度* QR/ 初凝 终凝 !J )=J !J )=J 合格 *'D ##A ))= )A'" @='A "'A D'# 图 9 ! 泥的 ZM[ 图谱 9<: ! 试验方法 # #黏度的测定!称取粉料"水泥 _ 泥# @"* 3 $水 灰比 *')D $加入相应掺量的减水剂$用搅拌器搅拌 )G5. $静置所需的不同时间$通过数字旋转黏度计 (X+<"B 在恒定的转速 #)- * G5. 测定浆体的黏度' ) #净浆流动度的试验参照 TE"*##D 3 )**! 4混 凝土外加剂应用技术规范5'胶砂强度试验参照 TE * C#A?A# 3 #DDD 4水泥胶砂强度检验方法" dBU 法#5' ! #红外光谱" dS #分析!取一定量的减水剂样品$ 加入乙醚使聚合物沉淀与共存物质分离$用乙醚洗 涤沉淀 @ # " 次$真空干燥'用 NE- 压片$在 (5I%&8: L7/:/-!?* 红外光谱仪上扫描红外吸收光谱图' @ #吸附量的测定!准确称取泥的质量 5 " 3 #&水 泥试样置于烧杯中$加入体积为 _ " GO #已知浓度 * * " 3 * O #的聚羧酸减水剂溶液$液固质量比为 #* $在 一定的温度下搅拌 )G5. 后$静置所需时间$抽滤$ 取上 层清 液$用 CTO<#* 台 式离 心机 "转速为 @***- * G5. #离心 #*G5. $稀释分离出的液相$使之 符合朗伯 < 比耳定律的浓度范围'采用 C6<#D*# 紫 外可见分光光度计测定液相的浓度$记为 * # '然后 按照公式计算泥&水泥对减水剂的吸附量 4 " G 3 * 3 #' 4" _ B " * * # * # # 5 ' A= 第 # 期 !!!!!!!!!! 李有光$等!泥对掺聚羧酸减水剂的水泥浆体分散性的影响 http://qks.cqu.edu.cn : ! 试验结果与讨论 :<9 ! 含泥量对掺聚羧酸减水剂的水泥浆体分散性 的影响 !! 减水剂分散能力的优劣$可以通过掺加减水剂 的水泥净浆的流变性质来表征'通常水泥净浆的流 变性质主要通过浆体的黏度和流动度来表征$前者 主要表征浆体抵抗剪切变形的特性$后者主要反映 净浆的屈服应力及其与流动度的关系' 根据标准(D)和工程经验配比计算得出$大于或 等于 1!* 等级混凝土中砂石含泥量上限值为水泥质 量的 #)c 左右$因而$笔者特别选择范围为 * # #"c 的含泥量进行对比试验研究' )'#'# ! 对掺聚羧酸减水剂的水泥净浆黏度的影响 掺减水剂的水泥净浆的流变特征符合一般宾汉 姆流体模型或牛顿流体模型$水泥浆体系要求具有 良好流动性的同时$且尽量分散稳定'试验采用旋 转黏度计测试掺不同减水剂的水泥净浆在恒定剪切 速率下的黏度相对值$从侧面反映了聚羧酸减水剂 的分散能力' 图 ) 是含泥量对掺不同减水剂的水泥净浆初始 黏度的试验结果'由图 ) 可知$掺 KX( 的水泥净浆 体系的黏度随着含泥量的增大略有增加$但变化幅 度较平缓%当含泥量超过 !c 时$掺 R1<# 和 R1<) 水 泥净浆体系的黏度均随着含泥量增大而迅速增加$ 特别是当含泥量为 #"c 时$浆体黏度已达到 A*** # #****GR/ + 9 $为纯水泥浆体黏度的 #* # #" 倍' 可见$当含泥量超过一定限值时$泥将会对聚羧酸减 水剂的分散能力起显著的负面作用' 图 : ! 含泥量对掺不同减水剂的水泥 浆体初始粘度的影响" - ! .XQ<:D # 图 ! 是 * # #"c 含泥量对掺 R1<# 的水泥净浆 体系时间 < 黏度曲线'由图 ! 可知$当水泥水化时间 不超过 )2 时$不同含泥量的掺 R1<# 的浆体黏度随 时间的变化并不明显'因此可以认为$在泥和减水 剂接触的初始时间内泥已经充分影响了其对水泥颗 粒的分散能力' 图 ; ! Q " 9@T 含泥量对掺 \G49 的水泥净 浆体系时间 4 粘度曲线" - ! .XQ<:D # )'#') ! 对掺聚羧酸减水剂的水泥净浆流动度的 影响 !! 图 @ 为含泥量对掺不同减水剂的水泥净浆流动 度的试验结果'由图 @ 可知$泥的存在不利于减水 剂分散能力的发挥'无减水剂的水泥体系$含泥量 的增大对流动度影响不明显%掺 KX( 的水泥体系$ 随着泥掺量的增大$初始流动度和 #2 流动度变小$ 但变化幅度均比较小%掺 R1<# 的水泥体系$当泥掺 量小于 @'"c 时$含泥量的变化基本上对净浆的流 动性无影响$但当泥掺量大于 @'"c 时$曲线出现拐 点$净浆的初始流动度和 #2 流动度均急剧减小$掺 R1<) 的水泥体系$流动度随着泥掺量的增加则一直 均匀快速降低'当泥掺量达到 #"c 时$聚羧酸减水 剂由于泥的存在已几乎无分散效果$其净浆流动度和 无减水剂的水泥净浆体系相当$均在 #)*GG 左右' 可见$泥的量达到一定程度后将明显影响聚羧 酸减水剂的分散能力$所选择的聚醚类减水剂与聚 酯类减水剂由于具有不同的化学结构导致其受泥的 影响规律略有不同$但这两种聚羧酸减水剂受含泥 量影响的敏感性程度均大于萘系减水剂'这些结果 与上述黏度的试验结果基本一致' 图 " 为含泥量对掺不同减水剂的水泥胶砂强度 试验结果'由图 " 可知$当淘洗的砂混掺一定量的 泥时$由于泥一定程度上改善了砂的级配$均利于 ! 种砂浆体系强度的提高'其中$无减水剂的水泥砂 浆体系$当泥取代淘洗砂质量的 !c 时$砂浆强度最 大%掺 KX( 的水泥砂浆体系$当泥取代淘洗砂质量 大于 )c 时$砂浆强度变化不大%掺 R1<# 的水泥砂 浆体系$当泥掺量大于 #c 时$随着含泥量的增大砂 == 重 庆 大 学 学 报 !!!!!!!!!!!!!!!!!!! 第 !" 卷 http://qks.cqu.edu.cn 浆强度出现较大幅度的降低'分析原因$一方面泥 是惰性材料$另一方面泥降低了聚羧酸减水剂对水 泥颗粒的分散能力$进一步导致掺聚羧酸减水剂的 水泥砂浆抗压强度降低明显' 图 = ! 含泥量对掺不同减水剂的水泥净浆流动度的影响 "无减水剂的水泥体系 - ! .XQ,=@ $掺减水剂的水泥体系 - ! .XQ,:D # 图 @ ! 含泥量对掺不同减水剂的水泥胶砂强度的影响" - ! .XQ<= $胶砂比 X9]; # :<: ! 聚羧酸减水剂掺量对含泥水泥浆体流变性质 的影响 !! 鉴于当泥含量超过某一限值时将对聚羧酸减水 剂的分散能力起到显著的负作用$试验固定含泥量 为 Dc $聚羧酸减水剂选用 R1<# $研究聚羧酸减水剂 掺量对该含泥水泥浆体流变性质的影响$探讨增大 聚羧酸减水剂掺量能否改善泥对其分散能力的负面 影响$结果如图 ? 所示' 由图 ? 可知$含泥量为 Dc 的水泥净浆体系是 可以通过增加聚羧酸减水剂的掺量来获得较高的净 浆流动度和较低的黏度'当聚羧酸减水剂的掺量由 *'#=c 增大到 *'"@c 左右时$水泥净浆流动度从 #A!GG 增加至与不掺泥的净浆" )=*GG #相当%当 聚羧酸减水剂的掺量由 *'#=c 增大到 *'Ac 时$水 泥净浆黏度从 "*?*GR/ + 9 减少至与不掺泥的净 浆黏度" ?=*GR/ + 9 #相当'因此$试验条件下需要 再增加 ) # ! 倍掺量的聚羧酸减水剂才可以抵消泥 图 A ! 聚羧酸减水剂掺量对含泥水泥净浆体系流动度 和黏度的影响"含泥量为 DT $ - ! .XQ<:D # ) 初始流动度"无泥# <)=*GG % * #2 流动度 "无泥# <)D*GG % + 初始黏度"无泥# d(T5 1 /. $ 125./' ( B'&' )! 18G8.:E-/.I2%0125.89818-/G5IB%I58: ; $ )**? ! #"?*< #"??' ( #" ) NU(L(NO $ RFaSLCU6C1 $ BQdCM L $ 8:/&' 1%G Y /-59%.%09,-0/I8 Y -% Y 8-:589P8:Z88.[/%&5./.J G8:/[/%&5.5.I%.I8.:-/:8J&5G89%&,:5%.9 ( + ) '+%,-./&%0 1%&&%5J/.Jd.:8-0/I8BI58.I8 $ )**D $ !!D " # #! #*!<#*D' ( #? ) aLQLXL N $ CLNLMLBMdC $ ML(FMLSL B $ 8:/&'F008I:9%0:28I28G5I/&9:-,I:,-8%.:28 Y -% Y 8-:589 %0 Y %& ; I/-P%W ; &/:8<: ;Y 89, Y 8- Y &/9:5I5\8- ( + ) '18G8.:/.J 1%.I-8:8S898/-I2 $ )*** $ !* " ) #! #DA<)*A' ( #A )周亚栋 ' 无机材料物理化学( Q ) ' 武汉!武汉工业大学出 版社$ #DD@ ! )@#<)@)' "编辑 ! 王维朗# )D 重 庆 大 学 学 报 !!!!!!!!!!!!!!!!!!! 第 !" 卷