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  南京友西科技集团股份有限公司是一家致力于新型建筑材料、高性能砼工程技术、混凝土外加剂等产品的开发、生产和推广应用的企业。公司通过ISO9001质量体系认证,为江苏省高新技术企业,江苏省民营科技型企业,中国外加剂协会会员单位,江苏省混凝土协会会员单位,南京市混凝土协会会员单位,南京市再生资源协会会员单位。

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2021-11-21 14:46:46
水泥使用中容易忽视的一些问题
  水泥是混凝土的重要组成材料,没有水泥,混凝土就失去胶结性能。水泥使用中有些问题,还是要注意的。

  (一)水泥用量越多越好

  水泥是混凝土的重要胶结材料,没有水泥,混凝土就很难谈上强度。因此,在大多数人的心理水泥用量多,用量足,强度富裕系数高,就安全,心理就踏实。尤其是在砂、石等原材料质量不稳定的情况下,砂、石质量一旦变差,首先想到的就是提高水泥强度,先保住混凝土强度再说。其实,水泥用量过高的弊端,有时很清楚,但有时很无奈。

  (1)水泥用量越大,混凝土收缩变形相对增大,体积稳定性变差,再加上各种收缩拉应力的叠加,一旦超过混凝土的抗拉强度,就会造成混凝土开裂。此外,水泥用量的增加,其水化热越多,温升大(快),由此产生的温度变形也相应越大,造成混凝土开裂的几率也相应增加。工程实践证明,当混凝土的内外温差大于25℃、表面与大气温差大于20℃时,混凝土就有可能开裂。

  (2)水泥用量的增加,会提高混凝土浆体用量,包裹在骨料表面的浆体厚度增加,进而降低骨料间的摩擦力,增加混凝土的流动性,改善混凝土的和易性。但水泥用量过大,会造成浆体过多,容易产生跑浆现象,降低混凝土的粘聚性,从而影响混凝土拌合物的和易性。

  (二)水泥的强度问题

  现在工程施工速度比较快,为了满足拆模和施工要求,要求混凝土早期强度高。再加上搅拌站普遍使用矿物掺合料,所选用的水泥早期强度一般不能过低,相应也要求水泥早期强度高些。但也不是早期强度越高越好,随着水泥技术的进步和粉磨工艺的发展,提高混凝土早期强度基本不是什么难事。为了满足早期强度要求,普遍水泥细度较细,硅酸三钙及铝酸三钙的含量增加。这些变化虽然对混凝土的强度及早期强度的提高有利,但却增加了混凝土的温度收缩和干燥收缩,再加上较低水灰比产生的自收缩,混凝土极易开裂。

  混凝土早期强度的提高使得混凝土的弹性模量在早期迅速增加,而此时的抗拉强度却增加得很慢,有时几乎没有增长。因为混凝土收缩受到约束引起的拉应力σ与混凝土的收缩应变ε及弹性模量E成正比,弹性模量的增长速度远远大于混凝土抗拉强度的增长,从而大大增加了混凝土收缩产生的拉应力。与此同时,很高的早期强度使得徐变很小,无法缓解收缩应力,从而使混凝土开裂。选择3d强度不太高,28d强度高的水泥,早期水化速度不太快,后期水泥强度增长幅度大,在使用中比较容易操作。

  (三)应根据具体情况选择水泥

  不同工程部位对水泥性能要求也不相同,应根据工程部位、环境条件选择水泥。例如,路面混凝土选择一些抗折性能好的水泥,大体积混凝土选择水化热较低的低热水泥,冬季选择早期强度稍高的水泥。

  (四)合理使用矿物掺合料

  一些搅拌站的管理者常常认为,掺加矿物掺合料就是为了降低水泥用量,节约水泥,利益的驱使总希望,试验室技术人员多用掺合料。其实,在生产实践中我们发现,矿物掺合料的使用可以增加混凝土的粘聚性,减少离析、泌水,改善混凝土拌合物的工作性。

  流动性大的普通混凝土拌合物很容易出现离析和泌水,从而使混凝土的均质性受到破坏,并在内部形成泌水通道和沉降裂缝,掺入矿物掺合料可使拌合物的粘聚性增加,减少离析和泌水,改善混凝土拌合物的和易性。在生产混凝土时,掺用矿物掺合料可以降低水泥水化热,降低温升,相应降低混凝土的内外温差、表面与环境大气的温差、使温度裂缝。当然不同的矿物掺合料对混凝土的收缩影响也不相同,用粉煤灰取代一定量的水泥可以减少混凝土的收缩;而以硅粉和粒化高炉矿渣粉为掺合料时,则使混凝土的收缩有不同程度的增加,尤其是硅粉较甚。此外,在混凝土中掺入矿物掺合料后,使得某些技术性能得以改善和提高。如,利用矿物掺合料的二次水化,增加混凝土的密实性,改变混凝土的强度增长规律,提高混凝土的耐久性,不同品种矿物掺合料的复合掺用可起到“超叠加作用”。

  (五)注意水泥和外加剂的适应性

  商品混凝土普遍使用外加剂,实践发现同品种、同掺量的外加剂,对于不同厂家的水泥,其效果有很大差别,甚至同一厂家的水泥生产批次不同,对外加剂效果也差别很大。同样,不同厂家出厂的同种外加剂,对于同一厂家生产的同品种水泥,甚至同批号的水泥,其作用效果也有很大差别,主要表现在凝结时间、坍落度损失、减水效果及对流动性影响的不同,甚至会造成混凝土强度的降低和耐久性的下降。因此,要重视外加剂与水泥适应性的检验,时刻关注水泥质量或外加剂的变化,发现问题,及时采取措施,避免工程事故的发生。(来源:微信公众号砼话,如涉及作品内容、版权和其它问题,请及时联系,我们将尽快处理。)
2021-11-19 14:46:12
混凝土泌水、离析、扒底和滞后泌水现象
  混凝土拌合物是由水泥、粗细骨料,水、外加剂以及矿物掺合料等组成的,由于各组成材料的密度、颗粒大小的差异以及配合比的不同,在重力和外力的作用下,各组分材料间会出现相互分离的现象,称为混凝土离析。拌合物中的颗粒大而重的粗骨料下沉速度比较快,易于沉降到底部,而拌合物中的水分由于比重小,上浮从拌合物中分离出来,在混凝土表面产生泌水现象,泌水是混凝土粘聚性不良的表现。混凝土离析一般有两种现象,一种是拌合物中的粗骨料易于从拌合物中分离出来,即拌合物的包裹性差,另一种是拌合物中浆体易于分离出来。混凝土保水性是以拌合物中稀浆或水析出的程度来衡量的,当坍落度提起后,有稀浆从底部析出,混凝土拌合物因浆体流出而骨料外漏,则说明拌合物保水性不好。

  (一)泌水产生的原因有哪些

  (1)水泥中的C3A含量低,凝结时间偏长,或水泥比表面积小。

  (2)粉煤灰质量差,含碳量高,碳呈海绵体,吸附水和外加剂,造成用水量增加,振捣后部分水分释放出来形成泌水。此外,矿粉用量过大也容易泌水。

  (3)泵送剂中使用磷酸盐、柠檬酸、糖以及葡萄糖等缓凝组分,易产生泌水,使用脂肪族高效减水剂和氨基磺酸盐系高效减水剂也会加剧泌水现象发生。

  (4)砂细度模数偏大,0.315mm的颗粒含量不足15%,使混凝土保水性下降,出现泌水。粗细骨料的表观密度偏大,也会造成泌水现象。

  (5)混凝土砂率偏小,或者大坍落度混凝土的胶凝材料用量不足300kg/m3。

  (二)哪些原因会造成混凝土离析

  泌水是混凝土拌合物发生离析的前提,先泌水,随之各组分分离形成离析。严重离析会造成施工过程中堵泵,影响施工进度。离析的混凝土浇筑到墙、柱等竖向结构,容易使结构分层,严重时柱墙上部形成厚厚的砂浆层,无粗骨料。离析混凝土浇筑到板面结构,容易发生沉降,产生顺筋裂缝。使用泌水的混凝土浇筑到柱、桥墩等竖向结构,拆模后容易发现漏砂的现象称为砂线,砂线就是混凝土泌水过程中带走水泥等胶凝材料使砂子裸露出现形成的。

  造成离析的原因有一下几种:

  (1)粗骨料粒径过大,级配不连续,拌合物稍以静止,粗骨料下沉造成离析。

  (2)混凝土砂率偏低,混凝土粘聚性差。

  (3)外加剂用量偏大。

  (4)砂含水率控制不当,或罐车内有积水,造成用水量偏大。

  (5)外加剂阀门失灵或者关闭不严,造成外加剂掺量过大,造成离析。

  若由于运输车内水为倒净或外加剂阀门失灵或者关闭不严造成的严重离析,应作报废处理。如果离析不太严重,可倒掉部分稀浆,再适当掺入部分水泥或稠度较大的高两个以上强度等级的砂浆。充分搅拌,检测合格方可出厂。

  若因骨料不合格、粒径过大、级配不良造成的离析,可根据实际情况加入部分细石进行生产。

  若离析混凝土浇筑到工程部位,应根据实际情况及时处理,严重时应及时拆除,重新浇筑。板面结构离析不太严重,只是上层浮浆较多,可在混凝土凝结前撒细石,在进行抹压。

  (三)混凝土拌合物扒底、板结

  混凝土泌水和扒底是一对孪生兄弟,一般情况下同时出现。混凝土泌水,水和浆体上浮,骨料下沉与底板黏结在一起,很难用铁锹等工具翻动,这种现象就是扒底、板结。

  产生扒底的主要原因就是外加剂用量偏高,尤其是使用氨基磺酸盐系和聚羧酸系高性能减水剂时,对掺量十分明显,掺量稍微高一点或用水量波动5kg/m3左右,就会出现泌水、扒底现象。在运输罐车内很难分辨,卸出泵车料斗或者小推车中,一停止搅拌,混凝土拌合物骨料下沉,浆体上浮。将拌合物倒在地上,往往是石子堆积,浆体慢慢流淌到远处。发生扒底板结的混凝土拌合物容易浆石分离,容易堵泵管,即使勉强进行浇筑,也会造成混凝土结构分层或严重跑浆,使结构出现严重缺陷,甚至返工。

  要预防混凝土拌合物产生泌水、扒底现象,应注意以下几点:

  (1)对外加剂反复试验,寻找最佳掺量。要注意水泥与外加剂的相容性,更换水泥或外加剂应通过试验寻找饱和点。

  (2)严格控制外加剂用量和用水量,使用聚羧酸减水剂时,应选用固含量10%左右的,降低掺量的敏感性。

  (3)加强混凝土出厂检测,包括动态和静态检查,并跟踪观察现场混凝土的可泵性和保水性。

  (4)提高砂率,或使用0315mm颗粒含量大于15%的中砂,保证足够的胶凝材料用量,提高混凝土粘聚性和保水性。

  (5)使用聚羧酸减水剂时,可以复合引气剂、保水组分。

  (四)滞后泌水

  混凝土组分复杂,各组分之间可能不协调,造成彼此间相容性差,尤其是水泥与外加剂,表现更为突出。若两者相容性差,过度提高外加剂用量会造成混凝土初凝时间延长,使自由水析出产生滞后泌水。

  产生滞后泌水有一下原因:

  (1)水泥中的C3A含量低,碱含量低,混合材掺量大(尤其是矿粉),水泥凝结时间偏长,当遇到环境温度低时更容易发生滞后泌水现象。

  (2)外加剂超量使用。外加剂虽然可以增加混凝土流动性,但超量使用会降低混凝土粘聚性,保水性变差,在一定程度上增加泌水的可能性。

  (3)使用缓释型聚羧酸减水剂,当遇到温度变低时,部分减水剂释放缓慢,后期的缓释作用导致混凝土拌合物泌水。

  (4)缓凝剂使用过量或者使用易泌水的缓凝组分,造成混凝土拌合物滞后泌水现象。

  (5)矿物掺合料用量大,混凝土凝结时间延长,遇到突然降温,混凝土凝结时间延长更明显,很容易使混凝土拌合物发生滞后泌水。

  (6)二次添加减水剂过量。混凝土浇筑前发现拌合物工作性不满足施工要求,添加外加剂调整时,用量偏高,浇筑后外加剂发生作用,使水分从拌合物中析出。

  以上六种情况是造成混凝土拌合物滞后泌水的常见原因,生产实践中,根据实际情况,找到具体原因,然后根据具体原因采取相应措施,也是可以解决或改善的。(来源:微信公众号砼话,如涉及作品内容、版权和其它问题,请及时联系,我们将尽快处理。)
2021-10-24 14:45:34
石粉含量对机制砂混凝土性能影响的研究现状
  1引言

  目前我国的建筑用砂以天然砂和机制砂为主,其中天然砂总量在近年来的连续开采下不断下降,产量已经不能够满足建筑行业的用砂需求。机制砂是由石料经制砂机破碎、筛分而成的一种人工砂,粒径多小于4.75mm。相较于普通河砂,机制砂具备原料可控、性能稳定、生产设备和工艺可调、成本低廉等众多优势,适宜在建筑行业内推广应用。美国等发达国家早在上个世纪就开始将机制砂应用于实际工程中。美国曾在1996年对机制砂及其母岩进行过针对性研究,结果表明机制砂大约占集细料的20%。

  受到生产工艺及流程的影响,石粉会作为一种副产物出现在机制砂中,其主要矿物成分与母岩相同,含量约占机制砂的10%~20%。机制砂中的石粉具有很多有益作用,一方面,石粉能够有效改善机制砂的级配;另一方面,石粉在某种程度上可以替代水泥填充混凝土内部空隙,提高混凝土的综合性能。

  但现行的国标GB/T14684-2011(建设用砂)对C60、C30~C60、低于C30混凝土中石粉含量的上限作出了明确规定,分别不应超过3%、5%、7%,即混凝土强度等级越高,对石粉含量的控制越严格。若机制砂严格按照国标来控制其石粉的含量,制砂成本会大幅上升,还会出现大量多余的石粉,造成资源浪费。同时,考虑到混凝土中细颗粒的不足还会对其硬化过程带来不利影响,导致离析等现象的出现,造成混凝土质量不合格。基于上述原因,研究机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响是极为有必要的。近年来,国内外的学者就机制砂中石粉含量对混凝土工作性能(流动性及和易性)、力学性能(抗压强度及抗折强度)、耐久性能(抗渗性及抗冻性)等方面的影响规律及机理进行了大量的研究,得出了很多有益的结论,但仍存在一些分歧。

  2石粉对混凝土性能的影响

  2.1工作性能

  机制砂中石粉含量对混凝土工作性能的影响主要体现在和易性、流动性、泌水率等方面。杨玉辉、王雨利等的研究成果显示适量石粉的添加能够提高机制砂混凝土的工作性能,其中C80机制砂混凝土在石粉含量占比为7%时达到最佳。贺图升等的研究指出石粉含量的增加会使得机制砂混凝土的泌水率下降,泌水潜伏期增加。李凤兰等的研究表明当石粉的含量在3%~7%时,机制砂混凝土的和易性和流动性随着石粉含量的增加而得到改善;当石粉含量高于13%时,机制砂混凝土的和易性和流动性逐渐下降。王雨利等的研究显示将机制砂混凝土的水胶比设置为0.4来对中低强度等级机制砂混凝土的最佳石粉含量进行预测可以取得很好的效果。杨家伟等通过试验研究发现低强度等级混凝土的和易性在石粉含量为24.8%时达到最佳。张冬梅等的研究表明石粉含量在4%~8%时,获得的机制砂混凝土性能较普通混凝土有较大改善,且石粉的粒度越细,混凝土性能越好。当石粉含量在6%时,获得的机制砂混凝土各方面性能达到最佳。周孝军等的研究发现石粉含量低于5%时,机制砂混凝土的试件表面有较多气孔;石粉含量在5%~10%时,机制砂混凝土的和易性、流动性等工作性能均较为优良;当石粉含量超过15%后,机制砂混凝土较黏稠,流动性不佳。张如林等指出添加适当的石粉可以改善机制砂的级配,提高机制砂混凝土的工作性能,且石粉含量存在一个最佳值。雷瑜等的研究指出当C35及C45机制砂混凝土中的石粉含量分别低于9%和8%时,机制砂混凝土与普通河砂混凝土在28d龄期后的干燥收缩情况几乎相同。李军等的研究成果显示适量石粉的添加可以改善机制砂混凝土的工作性能。一定范围内,混凝土的收缩值随石粉含量的增多而变大,超过限值后随石粉含量增多而变小。

  综上所述,石粉含量对机制砂混凝土工作性能的影响存在一个最优值。对于不同的混凝土体系,石粉的最佳含量值是不同的。目前的研究缺少能够动态获得不同混凝土体系最佳石粉含量的方法,这将是后续的研究热点之一。

  2.2力学性能

  石粉的添加可以提高混凝土拌合物的保水性,填充混凝土内部空隙,降低孔隙率,因此目前多数的研究认为机制砂混凝土的强度高于同水灰比的天然河砂混凝土。Celik、Topcu、Imène、Eren、黎鹏平、杨海峰等的研究成果显示机制砂混凝土的抗压及抗折强度在石粉含量为10%时达到最大值,高于或低于10%时机制砂混凝土均无法发挥其最佳力学性能。石粉含量低于10%时,石粉无法完全填充混凝土内部的空隙;石粉含量高于10%时,没有足够的水泥浆体包裹集料。张礼华等的研究认为适宜含量的石粉可以提高混凝土的力学性能。对于C30混凝土,石粉含量不宜超过15%;对于C50混凝土,石粉含量宜在5%~10%之间,以5%左右为佳。黄昌华等通过试验研究发现当C35和C45机制砂混凝土中石粉的含量分别处于7%~13%和5%~8%时,机制砂混凝土的抗压强度及劈裂抗拉强度随石粉含量的增加而提高。机制砂混凝土比普通河砂混凝土具备更加优良的劈裂抗拉及抗裂性能。王青等的研究表明添加适量的石粉有利于混凝土力学强度的提高,中低强度泵送机制砂混凝土的力学性能在石粉含量为22%~25%时达到最佳。谢开仲等的研究表明机制砂混凝土的力学性能随石粉含量的增加先提高后降低,在3%时达到最佳。

  综上所述,大多数学者的研究表明适量石粉的添加可以提高机制砂混凝土的力学性能。对于不同体系的混凝土,石粉的最优含量是变化的。一般认为,10%左右的石粉含量能够有效提高机制砂混凝土的力学性能。建立能动态评价不同体系机制砂混凝土最佳石粉含量的评价体系是今后研究的热点。

  2.3耐久性能

  目前国内外关于石粉含量对混凝土耐久性能影响的研究主要集中在抗渗性和抗冻性这两个方面。在抗渗性方面,多数研究表明添加石粉可以将混凝土内部孔隙填满,提高抗渗性。在抗冻性方面,受到试验条件及方法等因素的影响,不同的学者得到的结论有所差异。李婷婷等的研究认为石粉对含胶凝材料少、强度等级低的机制砂混凝土抗渗性提升明显,对含胶凝材料多、强度等级高的机制砂混凝土则几乎无影响。在水压抗渗方面,C30混凝土在石粉含量达到10%~15%左右时水压抗渗性最好。王稷良等的研究表明机制砂中石粉含量的增加会提升低强度机制砂混凝土的抗氯离子渗透性能,降低其抗冻性能。低强度机制砂混凝土的抗冻性能在石粉含量高于10%时大幅降低;高强度机制砂混凝土的抗渗性能及抗冻性能对石粉含量变化不敏感,当石粉含量从3.5%增加至14%时,其抗渗性能及抗冻性能几乎无变化。王雨利等的研究显示机制砂混凝土的抗冻性要弱于河砂混凝土,适量石粉的添加可以提升机制砂混凝土的抗冻性能,机制砂混凝土的抗冻性能与机制砂的母岩种类无关。李凤兰的研究指出石粉含量的高低几乎不影响机制砂混凝土的抗渗性能及碳化性能。李北星等的研究表明机制砂混凝土的抗碳化性能、抗渗性能、抗硫酸盐侵蚀性能等指标在石粉含量为7%时达到最佳,明显优于河砂混凝土。杨卓强等指出适量石粉的添加会提高混凝土的抗碳化性能和抗渗性能,石粉含量高低几乎不影响混凝土的抗冻性能,在实际工程中可不考虑石粉含量变化对混凝土抗冻性能的影响。

  综上所述,大多数学者的研究成果表明适量石粉的添加可以增强低强度混凝土(胶凝材料少)的抗冻性及抗渗性,对于高强度混凝土(胶凝材料多)则影响不明显。

  3存在的问题及建议

  从目前国内外学者对机制砂混凝土的研究成果来看,机制砂混凝土具备突出的经济效益和环保效益。但目前关于机制砂混凝土的研究还存在一些问题,例如:

  ①目前研究的机制砂母岩多为石灰岩,很少涉及到其它岩石种类,今后应加强对其它岩性机制砂的研究,拓展机制砂的研究范围;

  ②目前石粉含量对机制砂混凝土性能影响方面的研究仍存在争议,石粉的最佳含量在不同体系的混凝土中各不相同,建立能够动态评价不同体系机制砂混凝土最佳石粉含量的评价体系是今后研究的热点方向之一;

  ③目前,吉林、江西、四川、陕西等地已经相继颁发了适用于本区域的技术标准来对机制砂的生产与应用进行指导,但由于地区地质条件等因素的差异,不同区域应用的领域有所差异,缺乏统一的执行标准,不利于机制砂混凝土在全国范围内的推广应用;

  ④目前机制砂混凝土的配合比设计仍参考普通混凝土来进行,未体现石粉含量变化对混凝土性能的影响。在今后的配合比设计工作中,应在考虑石粉含量的基础上对设计值进行动态调整。

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