影響混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性的主要因素

摘 要：通過外加劑與水泥的適應(yīng)效果的論述，指出了影響混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性的主要因素，并提出了改善外加劑與水泥適應(yīng)性的一些措施。

關(guān)鍵詞：外加劑 水泥 適應(yīng)性

中圖分類號：TU528.042 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：1003-1324（2006）02-0054-03

　　在相同配合比下，同摻量同品種外加劑，往往由于所用水泥品種不一樣，其應(yīng)用效果差異極大。同樣外加劑在一種水泥中應(yīng)用效果好，而在另一種水泥中應(yīng)用效果不佳，或根本沒有效果，甚至?xí)霈F(xiàn)工程事故，這就是外加劑與水泥的適應(yīng)性。

1 外加劑與水泥的適應(yīng)效果

　　在預(yù)拌混凝土中，要求配制的混凝土能夠滿足設(shè)計的齡期強度、有一定的工作性、較好的耐久性和其它特殊的功能要求。外加劑與水泥的適應(yīng)效果見表1。

2 影響外加劑與水泥適應(yīng)性的主要因素

2.1 水泥礦物組成的影響

　　影響水泥適應(yīng)性的主要是水泥礦物中的鋁酸三鈣（C₃A）及硅酸三鈣（C₃S）的含量，試驗分析水泥中C₃A 含量低而C₃S 含量高對外加劑適應(yīng)好，而C₃A 含量越高，適應(yīng)效果越差。

2.2 調(diào)凝劑的影響

2.2.1調(diào)凝劑(石膏)的形態(tài)

　　水泥常用調(diào)凝劑為石膏（硫酸鈣），石膏又分為二水石膏（CaSO₄·2H₂O）（又稱生石膏），半水石膏（CaSO₄·1/2H₂O）（又稱熟石膏或燒石膏），硬石膏（CaSO₄）（又稱無水石膏或天然石膏）。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，三種石膏都可作水泥調(diào)凝劑使用，而其中硬石膏溶解性能較差，一些外加劑如糖鈣、木鈣等與硬石膏同用，不但不能促進石膏溶解，反而會降低硬石膏的溶解度，使水泥因缺少調(diào)凝成份而產(chǎn)生速凝等異常凝結(jié)。

2.2.2石膏的細(xì)度

　　如石膏研磨細(xì)度不夠，會影響石膏的溶解性，即使運用二水石膏也會產(chǎn)生速凝等現(xiàn)象。

2.2.3石膏的用量

　　在C₃A 含量偏高的水泥中，調(diào)凝劑仍按常規(guī)用量（3%～5%），無論選用何種石膏，混凝土凝結(jié)時間都會提前，這主要是水泥中C₃A 水化快，C₃A 含量增加，少量石膏不能滿足它生成膠狀鈣礬石，從而影響了石膏的調(diào)凝效果。

2.2.4 石膏研磨溫度

　　水泥廠為了縮短熟料冷卻時間，經(jīng)常將溫度還較高的熟料與石膏同磨，二水石膏在150℃高溫下會脫水成為半水石膏，溫度再高至160℃以上，半水石膏還會成為溶解性較差的硬石膏影響水泥的適應(yīng)效果。

2.3 堿含量的影響

　　(1)水泥中的堿主要來源于所用原材料，特別是石灰和粘土，當(dāng)然這些堿相當(dāng)一部分可以在水泥生產(chǎn)中揮發(fā)，但許多水泥廠為了節(jié)約能源，將揮發(fā)廢氣進行回收利用，這就使揮發(fā)的堿又沉淀下來，無形中使水泥含堿量增高。

　　(2)減水劑用于高堿水泥，減水率會急劇下降。試驗表明，減水劑用于高堿水泥，混凝土增強效果下降，體積穩(wěn)定性不好。

　　(3)緩凝劑的作用機理是能夠吸附在水泥顆粒的表面，形成一層吸附膜，在一定時間內(nèi)有效地阻止水泥水化，而大量的堿會破壞吸附膜，使水泥繼續(xù)水化，失去了緩凝作用，如將緩凝劑用于有一定保塑要求的混凝土，則會加速坍落度損失，達不到保塑保坍效果。

2.4 水泥細(xì)度的影響

　　許多混凝土工程為了縮短工期，要求所用水泥有一定早強效果，而提高水泥細(xì)度是最有效的方法，水泥過細(xì)水化速度快，水化熱高同時水泥比表面積的增加，更加降低了液相中殘留外加劑溶度，增加了液體粘度，不能適應(yīng)泵送，預(yù)拌混凝土要求。另外，過細(xì)水泥還會降低混凝土中的含氣量，降低混凝土的抗?jié)B、抗凍性能。

2.5 摻合料的影響

　　根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，允許在水泥中摻入一定量的摻合料，常用摻合料有：粉煤灰、火山灰、煤矸石等，由于摻合料的性能不同，也會影響外加劑對水泥的適應(yīng)性。表2 為摻煤矸石普通水泥與未用摻合料水泥應(yīng)用外加劑后的不同測試結(jié)果。

　　從表2 可以看出，雖然應(yīng)用同一種高效緩凝減水劑，摻量也相同，摻煤矸石水泥混凝土的減水率只有標(biāo)準(zhǔn)水泥的一半，即使外加劑摻量增加0.5%，

摻煤矸石水泥的減水率也沒有標(biāo)準(zhǔn)水泥高，煤矸石影響水泥效果的主要原因是煤矸石的比表面積大，吸附能力較強，外加劑摻入后，大部分被它吸附，而占較大比例的水泥粒子得不到外加劑的吸附分散，從而影響了減水效果。

2.6 混凝土配合比的影響

　?。?）施工配合比雖然是設(shè)計問題，但它也會影響外加劑對水泥的適應(yīng)性，如泵送混凝土適當(dāng)提高砂率可提高混凝土可泵送性，但砂率過高也會影響混凝土的保塑性能，增加混凝土坍落度的經(jīng)時損失率。

　?。?）實踐證明，降低水灰比可以提高混凝土強度，而在較低水灰比條件下配制摻外加劑混凝土應(yīng)有一最低用水量，這不但是保證混凝土有一定工作性，更重要的是保證水泥在水化時，石膏有足夠的溶解用水，石膏在缺水時會大大影響溶解度，影響外加劑對水泥適應(yīng)性。

2.7 外加劑品種的影響

　?。?）外加劑中含鈉鹽過高對混凝土早期強度是有利的，但用于預(yù)拌混凝土中則會加快坍落度損失。

　?。?）有些引氣劑引氣量過大，且氣泡性能不好會影響混凝土體積穩(wěn)定性。

　?。?）有一些膨脹劑與減水劑同摻，特別是和鋁酸三鈣含量高的水泥一起使用，會降低減水率增加坍落度損失，甚至?xí)斐伤倌?/P>

2.8 攪拌時間和攪拌速度的影響

　?。?）混凝土的攪拌時間會影響混凝土中的含氣量以及混凝土外加劑分散的勻質(zhì)性，從而影響新拌混凝土的工作性。

　　（2）如果攪拌速度過快，水泥顆粒表面形成的雙電層膜受到剪切應(yīng)力的破壞，影響對水泥的適應(yīng)性。

3 改善外加劑對水泥適應(yīng)性的措施

　?。?）改變外加劑的摻入時間，即采用后摻法或滯水法，這種方法效果比較明顯。

　?。?）適當(dāng)增加外加劑的摻量，增加混凝土中外加劑殘留率也有比較明顯的效果。

　?。?）摻入部分活性摻合料。試驗證明具有一定活性的水硬性材料或自硬性材料，在滿足一定的技術(shù)要求條件下與外加劑同摻，不但節(jié)約水泥，改善混凝土工作性，提高混凝土強度，還能改善外加劑對水泥的適應(yīng)性。

　?。?）正確設(shè)計調(diào)整混凝土配合比，在不影響工作性的前提下，保證石膏有一定的溶解度。

　?。?）有效控制液相中Ca²⁺、OH^－、SO^2-₄ 離子的平衡。

　?。?）采用多種復(fù)合外加劑。

　　多品種外加劑的復(fù)合使用，不只是外加劑性能上的取長補短，更重要的是不同分子結(jié)構(gòu)的外加劑同摻，由于分子間的相互作用，應(yīng)用技術(shù)效果有較為明顯的提高。

　　將普通減水劑與高效減水劑同摻，在總摻量不變的情況下，減水率增加了15%～20%。在減少15%總用量情況下，減水增強性能不變，不但降低了成本，混凝土有些性能比單一摻用還有所提高，對水泥適應(yīng)性也有所改善。

4 結(jié)論

　　混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性是一個復(fù)雜的問題，其影響因素也較多。外加劑與水泥適應(yīng)性的問題必須引起生產(chǎn)單位和工程應(yīng)用部門的高度重視。由于質(zhì)量檢驗部門對外加劑和水泥性能的檢測都是依據(jù)有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進行的，往往完全符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的水泥和外加劑，當(dāng)在共同作為混凝土的原材料配制預(yù)拌混凝土?xí)r就出現(xiàn)了不相適應(yīng)的現(xiàn)象，就有可能導(dǎo)致原材料供應(yīng)方和生產(chǎn)單位相互推卸責(zé)任。隨著國家工程建設(shè)的大量推進和外加劑應(yīng)用范圍的不斷擴大，外加劑與水泥適應(yīng)性問題將會更復(fù)雜。為更好地服務(wù)于實際工程，深入開展混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性問題的研究，并針對具體問題尋求必要而有效的技術(shù)措施是當(dāng)務(wù)之急。