2010年结构工程师考试辅导资料-外加剂对混凝土坍落度的影响分析

1.前言
    随着时间的推移，新拌的混凝土就会由于硬化而失去和易性——这种现象叫做“坍落度损失”。因为早期的水化作用逐渐地减少了混凝土中的游离水，各种化学的和物理的因素使混凝土的稠度发生了变化，造成了混凝土内部的骨架结构。
    在天气温和的情况下，通过短期的搅拌，混凝土稠度的正常变化是没有实际困难的，混凝土保持和易性的时间较长，足以促进浇筑和抹面。然而在搅拌时间较长，特别是在暑期的情况下，混凝土坍落度的损失率就会大大加快，这在浇筑作业期间会造成严重困难。
    用一种质量勉强合格的F级粉煤灰取代部分细砂的混凝土，人们已经研究了其对坍落度的影响。但是对于掺或不掺减水—缓凝剂的混凝土和粉煤灰混凝土，以及对掺或不掺高效减水剂（超塑化剂）的混凝土和粉煤灰混凝土，当它们在中等温度（21℃）较高温度（32℃）中，连续搅拌达180分钟后的坍落度情况又会是怎样的呢？这就是本文所要探讨的问题。
    2.材料
    2.1 水泥——所用水泥为普通硅酸盐水泥，5%粉煤灰（以重量计）与水泥磨在一起。
    2.2 粉煤灰——所用的粉煤灰是从烟煤中产生的，其分类为F级粉煤灰。用X—射线的衍射分析法所得的主要成分是莫来石（mullite，也叫富铝红柱石）和石英。其少量的组份是赤铁矿、石灰石和方解石。
    2.3 化学外加剂——采用两种D型减水—缓凝剂，还有两种G型超塑化剂。
    第一种减水—缓凝剂WRR—Ⅰ，其化学成份为葡糖酸钠（sodium  gluconate）。第二种减水—缓凝剂WRR—Ⅱ，其化学成份为磺化木质素和合成材料。
    第一种超塑化剂SP—Ⅰ，化学上是以磺化甲醛萘基钠（sodium  naphthalene  formaldehyde  sulfonate）为基础的合成聚合物。第二种超塑剂SP—Ⅱ，从化学上说是一种合成聚合物。
    2.4　骨料——粗骨料是中、粗型的轧碎的白云石，其最大粒径为19mm.细骨料是一种很细的天然硅质海砂，其细度模量为1.58.
    3. 配合比
    掺和不掺粉煤灰以及掺和不掺化学外加剂根据需要的坍落度16mm来调整。根据生产厂家推荐的掺量，第一种外加剂WRR—Ⅰ的掺量在21℃时为每100kg水泥0.125L；在32℃时则为每100kg水泥0.190L.第二种外加剂WRR—Ⅱ的掺量在21℃时为每100kg水泥0.4L；在32℃时则为每100kg水泥0.7L.生产厂家推荐的第一种超塑化剂SP－Ⅰ的最佳掺量为每100kg水泥0.7L.第二种超塑化剂SP—Ⅱ的掺量在21℃时为每100kg水泥1.0L，而在32℃时则为每100kg水泥1.2L.
    4. 试验程序
    第一组实验是在21℃的温度中做的，第二组实验是在32℃的温度中做的，所有的混凝土拌合物都用调整其拌合水的用量，来达到初始的160±10mm目标坍落度。
    5. 试验方法
    混凝土拌合物都是在一个温控实验室中制备的，所有的材料都经过秤量，并在拌合前至少在实验室中存放24小时。混凝土在一台自由落下的搅拌机中拌合5分钟。为了模拟在混凝土拌和车中发生连续的搅拌作用，搅拌机的鼓筒在几乎是垂直的状态下连续转动。搅拌机的自由落下作用减少得越多，混凝土所受到的搅拌作用就越不强烈。为了避免水份的蒸发，鼓筒的开口是盖着的。
    坍落度试验是在搅拌5、25、45、90和180分钟后进行的。在混凝土出料之前，搅拌机的鼓筒回到其搅拌位置，混凝土再拌合2分钟。

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