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(xiàn)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(jì)的齡期強(qiáng)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(yàn)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(jìn)石膏溶解，反而會(huì)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(huì)影響石膏的溶解性，即使運(yùn)用二水石膏也會(huì)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(shí)間都會(huì)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(shí)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(huì)脫水成為半水石膏，溫度再高至160℃以上，半水石膏還會(huì)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(jìn)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(huì)急劇下降。試驗(yàn)表明，減水劑用于高堿水泥，混凝土增強(qiáng)效果下降，體積穩(wěn)定性不好。

　　(3)緩凝劑的作用機(jī)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(shí)間內(nèi)有效地阻止水泥水化，而大量的堿會(huì)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(huì)加速坍落度損失，達(dá)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(qiáng)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(shí)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(huì)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(huì)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(qiáng)，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(jì)問題，但它也會(huì)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(huì)影響混凝土的保塑性能，增加混凝土坍落度的經(jīng)時(shí)損失率。

　?。?）實(shí)踐證明，降低水灰比可以提高混凝土強(qiáng)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(shí)，石膏有足夠的溶解用水，石膏在缺水時(shí)會(huì)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(qiáng)度是有利的，但用于預(yù)拌混凝土中則會(huì)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(huì)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(huì)降低減水率增加坍落度損失，甚至?xí)斐伤倌?/P>

2.8 攪拌時(shí)間和攪拌速度的影響

　?。?）混凝土的攪拌時(shí)間會(huì)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。

　?。?）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

　　（1）改變外加劑的摻入時(shí)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(yàn)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(qiáng)度，還能改善外加劑對水泥的適應(yīng)性。

　?。?）正確設(shè)計(jì)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(bǔ)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(qiáng)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(gè)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(yàn)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(jìn)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(jìn)和外加劑應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，外加劑與水泥適應(yīng)性問題將會(huì)更復(fù)雜。為更好地服務(wù)于實(shí)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。