瞬凝和假凝现象作为水泥凝结中两种比较常见的异常凝结现象,对工程带来的危害是极为严重的,这两种异常凝结有着近乎一致的迅速凝结现象,但其产生的机理以及防治方法是完全不同的。为了确保施工进度以及工程的质量,我们需要从根源上来预防这两种异常凝结现象的发生
1.瞬凝现象
水泥瞬凝(cement flash set)是水泥与水混合形成水泥净浆或水泥砂浆后在短时间内立即发生的一种异常的凝固现象,指的是水泥砂浆在遇水拌合时会放出大量的热,同时浆体迅速结硬,就算再次加水搅伴也不会使其恢复塑性的现象称为水泥的瞬凝现象,也称闪凝现象。
假凝现象
水泥假凝(false set of cement)是水泥用水调和形成水泥净浆或水泥砂浆后发生的一种异常的早期固化或是硬化现象。水泥在发生假凝现象时没有明显的大量放热现象和迅速硬化现象,且在不需要另外加水的情况下经搅拌后浆体仍能恢复其塑性,并达到正常凝结,对强度影响不大的现象称为水泥的假凝现象。
2.1.水泥瞬凝现象出现的原因
C3A 的含量或活性过高对瞬凝现象的影响
水泥瞬凝现象发生的主要原因是因为水泥 C3A 的含量和活性过高引起的。C3A 在硅酸盐水泥中,含量通常要求在 15%以下,遇水反应最快,水化热最高,其含量决定了水泥的凝结速度和释放热量的数量。通常我们在使用的时候需要加入石膏作为缓凝剂来调节水泥凝结的速度,如果 C3A 的含量和活性与加入石膏的数量和活性不相匹配时,就会导致水泥发生瞬凝现象。还有一种情况就是水泥中的 C3A 含量过高,而同时 C3AF 的含量又过低,这样的水泥遇水拌合后会迅速形成铝酸盐水化物导致瞬凝现象的发生。
熟料中碱含量对瞬凝现象的影响
熟料中如果含碱量过高时,水泥发生瞬凝和需水量以及早期的水化速率都会增加,原因是因为水泥遇水发生水化反应时会产生氢氧化钾以及氢氧化钠,这两种碱性物质会与石膏发生反应从而消耗掉一部分原本用来作为缓凝剂的石膏,这样就会导致 C3A 的数量及活性与石膏的数量及活性不相匹配,从而使得水泥发生瞬凝现象。
在严重还原气氛下煅烧熟料对瞬凝现象的影响
在还原气氛下煅烧的熟料,煅烧炉中的温度较低,硅酸盐矿物固熔氧化铁、氧化铝的能力会下降,C4AF 固熔氧化铝的能力也会下降,这样就会使得氧化铝会大量以 C3A 的形式存在。同时熟料中的三价铁会被还原为二价铁,形成钙铁橄榄石类矿物质,会使得C4AF 的含量减少,这样氧化铝因缺少固熔物质就会以 C3A 矿物质的形式存在,就会增加 C3A 的含量。在严重的还原气氛下煅烧熟料,熟料的结粒状态比较大,冷却效果比较差,这样就会使 C3A 矿物质形成晶体物质,造成吸附减水剂能力最强的 C3A 矿物质数量增多,使减水剂的饱和点与流动性经时损失都增大。
温度对瞬凝现象的影响
温度对于水泥的性能来说具有很大的影响。在标准的温度下水泥凝结的速度本来就比较快,如果使用的温度一旦过高(超过 35℃),其凝结速率就会变得更快,甚至会出现瞬凝现象。
水泥假凝现象出现的原因
影响水泥凝结速率和硬化强度的因素很多,除了熟料矿物本身结构,它们相对含量及水泥磨粉细度等这些内因外,还与外界条件如温度、加水量以及掺有不同量的不同种类的外加剂等外因密切相关。
2.2.熟料以及缓凝剂对假凝现象的影响
假凝现象是一种不正常的硬化现象,其发生的原因一般是因为水泥在与水混合后放热造成石膏脱水,使石膏调节水泥缓凝的作用失效,C3A 快速的水化凝结,其凝结放出热量使得其他的熟料及矿物质加速水化,最终使水泥浆凝结硬化出现假凝现象。
还有一种原因就是石膏作为缓凝剂加入的量过多。在水泥粉与水反应的过程中,C3A 的早期溶解的数量较少,而加入的石膏较多溶解过快,除了生成钙矾石外,还有多余的 SO42-生成,进而形成大量的次生石膏。次生石膏晶体呈片状或是长条状且体积较大,会导致水泥浆变硬随即失去流动性进而出现假凝现象。
水泥粉磨对假凝现象的影响
通常水泥粉磨的质量和二水石膏的脱水率受粉磨工艺和温度的影响,在这里我们引用日照一家企业所做的实验:
通过实验的数据,我们可以得出以下的结论:
① 开路磨的假凝值明显低于闭路磨
② 同样的原料由于粉磨工艺不同两数据的结果相差很大 由此可以得出结论:粉磨的方式和粉磨质量会对水泥的假凝现象产生很大的影响,开路粉磨比闭路粉磨的水泥更容易产生假凝现象。
温度对假凝现象的影响
假凝现象的产生与水泥粉磨时的温度也有密切的关系,水泥粉磨时收到高温的影响,使得二水石膏脱水形成半水石膏,党水泥遇水拌合之后半水石膏又会迅速水化为二水石膏形成针片网状晶体进而在水泥浆中形成晶体结构网,引起水泥浆的固化。
3.瞬凝现象的危害
水泥瞬凝现象发生时会伴随着放出大量的热量,若此时水泥在近乎密闭的空间里发生瞬凝现象,就会使得热量不断积累,混凝土温度不断升高,而温度的升高又会使水泥加快水化,导致混凝土的凝结速率加快影响施工。
4.1.瞬凝与假凝现象的判定方法
瞬凝现象和假凝现象都属于水泥的异常凝结现象,都是水泥的一种不正常的早期固化或早期硬化现象,但两种现象的产生机理以及两者带来的危害是大为不同的。
4.2.假凝现象的预防与调控
假凝现象不仅存在于水泥的拌和过程中,生产预拌砂浆时也同样会产生。假凝现象主要是在前期拌和过程中混凝土内部结构失水而导致的早期固化或者变硬的现象。
总结
① 虽然瞬凝和假凝发生的表面现象都是水泥遇水拌合后迅速失去塑性,但其内在结构、热量变化以及产生的机理是截然不同的,我们可以根据一些细微的现象或措施来进行判断。
②瞬凝现象和假凝现象的发生虽然机理不同,但究其本质确实万殊一辙的,是由于 C3A、石膏、温度、碱性等因素造成的。
③瞬凝现象和假凝现象的发生都会对施工过程以及工程质量带来危害,所以我们要从根源上来预防这两种异常凝结现象的发生。
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知识点:水泥瞬凝与假凝的研究与防治
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