Marsh簡法和凈漿流動度法用于水泥與減水劑適應性測試的比較
2011-01-14 00:00
0引言
由于沒有標準的方法對水泥與減水劑適應性進行檢驗，目前國內多采用GB8077《減水劑勻質性試驗方法》中規(guī)定的凈漿流動度法，也有少數(shù)單位采用Marsh筒法。已有不少文章對這兩種方法進行了研究。文獻[1，2]經過比較認為，用Marsh筒法研究水泥與減水劑的適應性簡便、快速可以直接確定減水劑的飽和摻量點，與減水劑在混凝土中的表現(xiàn)具有良好的相關性；文獻[3]通過研究得出水泥凈漿流動度隨減水劑摻量和時間的變化關系和水泥標準稠度用水量、混凝土坍落度的變化規(guī)律一致；文獻[4]通過試驗認為砂漿流動度能多方面評價減水劑對水泥的適應性；文獻[5]對Marsh筒法和凈漿流動度法的優(yōu)缺點進行了分析比較。
本文通過不同水泥減水劑飽和摻量的大小、流動度的大小和經時損失，以及與水泥標準稠度用水量和膠砂流動度的相關性，對Marsh筒法和凈漿流動度法(靜態(tài)，GB8077方法；動態(tài)，測完流動度后在跳桌上振動10次后的擴展度)進行了對比研究。
1 方法本身的比較
1.1 原理
有學者[5]認為兩者的原理不同，一個反映的是漿體的表觀黏度，一個反映的是漿體的屈服應力。筆者認為兩者在原理上只是側重點不同，但都與漿體黏度和屈服應力有關。
1.2 水灰比
Marsh筒法采用大水灰比，一般為0.35，與混凝土的實際水灰比接近，同時由于采用大水灰比，無形中削弱了漿體黏度對流動性的影響；凈漿流動度法采用小水灰比，與混凝土的實際水灰比有一定的差距。因此，Marsh筒法所測得的結果與混凝土的流動性較凈漿流動度法可能具有更好的相關性，文獻[1，8]的研究結果證明了這一點。
2 結果與討論
2．1 飽和摻量點的測定
P·Ⅰ52.5和P·O42.5水泥在不同減水劑摻量下的Marsh時間和凈漿流動度見圖1～4，通過此曲線圖可以判定減水劑的飽和摻量點。
從圖中可以看出，采用Marsh筒法測定的流動度結果隨減水劑摻量變化的曲線光滑，規(guī)律明顯，很容易判定減水劑的飽和摻量點，同時初始時間和60min后的時間變化規(guī)律一致。也就是說，在試驗過程中即使出現(xiàn)偶然的誤差，不能通過一條曲線判定飽和摻量點時，也能通過另一條曲線判定飽和摻量點。同時也可看出，無論采用靜態(tài)還是動態(tài)，對于同一水泥，流動度變化規(guī)律基本一致，但隨減水劑摻量變化的規(guī)律不如Marsh筒法明顯，同時初始流動度和60min流動度的變化規(guī)律有點出入。因此，在飽和摻量點的測定上，Marsh筒法比凈漿流動度法更加有效、可靠。
2．2 經時損失率的測定
表1為3個水泥在不同減水劑摻量下的流動度經時損失率。
從表1中看出，隨減水劑摻量的增加凈漿流動度法所測經時損失率遠遠高于Marsh筒法所測經時損失率。這可能是因為凈漿流動度法的水灰比小于Marsh筒法，造成水化速度不同所引起的。
但值得注意的是，水泥3用Marsh筒法測得的經時損失率在減水劑摻量達到一定量后為負值，而凈漿流動度法測得的經時損失率始終為正值，但水泥3的數(shù)值遠遠低于水泥1、2在同樣減水劑摻量下的數(shù)值。
但值得注意的是，水泥3用Marsh筒法測得的經時損失率在減水劑摻量達到一定量后為負值，而凈漿流動度法測得的經時損失率始終為正值，但水泥3的數(shù)值遠遠低于水泥1、2在同樣減水劑摻量下的數(shù)值。
2．3 對經時損失測定的敏感性
在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，表1中水泥3出現(xiàn)的現(xiàn)象并非誤差造成，對于某些水泥確是這樣。圖5、6為2個熟料分別摻加不同量混合材制備的水泥在固定減水劑摻量(1.2％)下的流動度經時損失率，可以看出，當混合材摻量達到一定量后(火山灰15％，礦渣、石灰石35％)，用Marsh筒法測定的經時損失率為負值。這一試驗結果驗證了Marsh筒法所測結果的可靠性。
圖7為圖5樣品用凈漿流動度法測定的經時損失率。從圖7中看出，經時損失率在火山灰摻量超過15％后，不但沒有降低反而增加，同時經時損失率全部為正值。這一結果與已知的水泥中摻加混合材后由于降低了水泥中的熟料礦物含量從而改善水泥與減水劑的適應性結論相矛盾。由此可以看出，Marsh筒法對水泥摻加減水劑后的經時損失率更為敏感。
對于出現(xiàn)此現(xiàn)象的機理可以從水泥的組成和減水劑的作用機理［７］上初步解釋：在初期，由于混合材的活性遠遠低于水泥熟料，因此只有水泥熟料表面發(fā)生了水化，吸附減水劑，而混合材由于沒有水化無法吸附(或吸附量很小)，致使在同樣的減水劑摻量下，混合材摻量越大游離于水泥中的減水劑越多，這為水泥維持流動性提供了條件。但由于混合材沒有吸附減水劑，在初期就象集料一樣存在于水泥中，團聚在一起沒有分散，特別是孔性材料包含有大量的水，所以水泥的流動性只有靠熟料的存在來提高，因此隨混合材摻量的增大，水泥的流動性變差。隨著時間的延長，混合材在堿性條件下表面開始水化，并開始吸附減水劑，使顆粒分散、束縛在凝聚體中或內孔中的水釋放出來，提高了水泥的流動性。
2．4 與水泥標準稠度用水量和膠砂流動度的關系
水泥的標準稠度用水量和膠砂流動度從另一個側面反映了水泥的流動性能，因此本文對Marsh筒法和凈漿流動度法所測的結果與水泥的標準稠度用水量和膠砂流動度進行了比較，試驗結果見圖8～11。為了便于分析，對凈漿流動度和膠砂流動度結果進行了技術處理。
從圖中結果可以看出，Marsh時間在火山灰摻量<15％時基本為曲線上升，摻量在15％～20％之間時有一個階躍，>20％后基本為線性上升。而凈漿流動度在火山灰摻量<15％以及在20％～40％之間時基本不變，摻量在15％～20％之間時有一個階躍，>40％急劇變差。同時可以看出，水泥的標準稠度用水量和膠砂流動度與Marsh時間的變化規(guī)律基本一致。
2．5 兩者試驗誤差的比較
兩者的重復性結果見表2。從表2中結果可以看出，無論從標準偏差、變異系數(shù)還是從極差來講，凈漿流動度法的試驗誤差遠遠大于Marsh筒法。同時，60min的試驗誤差大于初始試驗誤差。
兩者的誤差來源分析如下：
凈漿流動度法：
(1)物料攪拌的均勻性—— 水泥粘鍋壁使?jié){體偏稀；
(2)裝料時漿體稀稠的一致性；
(3)圓模內物料多少；
(4)提模后圓模內剩余物料多少；
(5)玻璃板潮濕程度。
Marsh筒法：
(1)物料攪拌的均勻性—— 水泥粘鍋壁使?jié){體偏??；
(2)計時誤差。
3 結論
1)雖然兩者的原理有所側重，但基本一致。而Marsh筒法的水灰比與混凝土的實際情況相接近。
2)用Marsh筒法測定飽和摻量點較凈漿流動度法更為直觀、便捷、可靠。
3)用Marsh筒法測定經時損失率比凈漿流動度法敏感。
4)Marsh時間隨水泥中混合材摻量的變化與水泥標準稠度和膠砂流動性的變化規(guī)律一致，較凈漿流動度法具有更好的相關性。
5)Marsh筒法的試驗誤差遠小于凈漿流動度法。
參考文獻：
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[2] 徐海軍．對制約當前商品(預拌)混凝土質量的關鍵技術問題的研究[D]，廣州：華南理工大學．2001．
[3] 覃維祖．水泥-高效減水劑相容性及其檢測研究[J]，混凝土，1996，(2)：11～17
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[8] 張大康冰泥凈漿流動度與混凝土流變性能相關性試驗[J]，水泥，2006，(1)：12～15
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