影響水泥和減水劑相容性因素淺析
進入夏季，混凝土攪拌站反饋最多的是混凝土塌落度損失大、減水劑相容性差等問題。水泥廠接收到的攪拌站投訴問題中，最多的也是水泥和減水劑相容性差。
如何改善水泥性能，使水泥和不同減水劑均相容較好，是水泥廠所關注的問題。我們將水泥生產(chǎn)工藝做了相應的調整，做了大量試驗，但是由于自己所處是粉磨站企業(yè)，存在很多局限性，水泥和減水劑相容性問題，始終沒有得到徹底改善。于是很多公司便把水泥和減水劑適應性差的原因歸結到助磨劑的使用上，所以非常有必要和大家共同探討影響水泥和減水劑相容性因素。此文中，本人對影響相容性因素做的幾點總結。
1、混凝土性能
水泥和減水劑的相容性最終都表現(xiàn)在混凝土的性能中，混凝土的性能分為新拌混凝土性能及硬化混凝土性能，重要的幾點列舉如下：
a.和易性：混凝土拌合物最重要的性能。它綜合表示拌合物的稠度、流動性、可塑性、抗分層離析泌水的性能及易抹面性等；
b.強度：強度是混凝土最主要的性能，它是混凝土構件中所能承受荷載的壓力。
c.變形：混凝土在一定荷載作用下產(chǎn)生的變形。
d.耐久性：凝土的耐久性是指混凝土在實際使用條件下抵抗各種破壞因素的作用，長期保持強度和外觀完整性的能力。
2、水泥和減水劑相容性的評價
2.1 水泥和減水劑相容性的評價內(nèi)容包括如下三點：
a.同一配合比條件下配制相同強度等級、相同流動性能的混凝土拌和物，所需減水劑用量的多少.
b.混凝土拌和物塌落度經(jīng)時損失的大小.
c.混凝土拌和物離析、泌水性能的好壞.
2.2 相容性的評價方法
檢測方法按中華人民共和國建材行業(yè)標準JC/T1083-2008《水泥與減水劑相容性試驗方法》進行。
飽和點摻量小，飽和點Marsh時間短，Marsh時間經(jīng)時損失小，漿體抗離析泌水性能好，則水泥與外加劑相容性好。
3. 影響水泥和減水劑相容性的因素魚刺圖
影響混凝土性能的所有因素都會影響水泥和減水劑相容性，混凝土性能的影響因素可以用魚骨圖（見下圖）生動形象地表現(xiàn)出來。
3.1助磨劑的影響
助磨劑類型有：提產(chǎn)型、早強型、后強型、早后強型，不同類型的助磨劑對水泥與減水劑的相容性影響不一樣。
水泥助磨劑會使水泥顆粒變小及細顆粒集中，因此水泥吸水面積增大。另一方面助磨劑中的化學成分會促進水泥水化，早強型助磨劑水化速度更快。所以使用助磨劑后水泥的需水量會增加。
但是大部分使用助磨劑的水泥，在混凝土的使用中并沒有表現(xiàn)出異常，一是相對于減水劑來說，水泥助磨劑的摻量小。二是水泥助磨劑的成分與減水劑的成分并不沖突，反而有很多是一樣的。當然并不排除會有少量的因為助磨劑或減水劑的成分問題引起相容性的問題，所以在助磨劑的國家標準中，對混凝土性能也有要求檢測，上規(guī)模的助磨劑公司也會相應配備混凝土實驗室。
在我們的實驗中發(fā)現(xiàn)，使用助磨劑的水泥雖然吸水量大，但膠砂流動度變化不大，有的甚至提高。這點更接近使用助磨劑的水泥在混凝土中的性能表現(xiàn)。不僅我們自己發(fā)現(xiàn)了這一規(guī)律，而且，目前國內(nèi)也在研討是否用膠砂流動度來確定水泥與減水劑的相容性更合適。
3.2減水劑的影響
減水劑類型有：木質素磺酸系類、奈系高效減水劑、氨基磺酸高效減水劑、三聚氰胺系高效減水劑、脂肪族類高效減水劑及聚羧酸系高性能減水劑。減水劑的摻加量一般為0.8%~2%。
目前市場上較普遍的減水劑有奈系、脂肪族及聚羧酸減水劑。其中，奈系減水劑對骨料的要求不高，與水泥的適應性較好。但是減水率低，流動度損失大。脂肪族減水劑對堿含量高的水泥適應性強，而且容易泌水，即平常所說的冒黃漿，而且減水劑一般。聚羧酸與水泥適應性很好，減水率高，流動度損失小。缺點：對骨料要求高。[Page]
3.3 水泥混合材的影響
摻混合材的水泥與減水劑的相容性問題主要取決于混合材對減水劑的吸附作用。由吸附量實驗得知，作為水泥混合材的吸附量由大到小，一般為煤矸石＞粉煤灰＞礦渣。摻礦渣的水泥與減水劑的適應性優(yōu)于摻煤矸石的。一般來說火山灰質混合材具有較大的內(nèi)表面積，故吸附量大，不同品質的粉煤灰適應性差異很大，優(yōu)質的粉煤灰適應性好，粗粉煤灰、含碳量大的需水量大，適應性差。
在水泥中添加石灰石可以改善水泥與減水劑相容性。有些時候我們在實際中得到了相反的結論，主要原因在于石灰石中含有過多的黏土。黏土中的云母為片狀物，會降低水泥的流動性。建議石灰石Al2O3小于1.0%。
3.4 石膏的影響
不同品種及品質的石膏均會對水泥與減水劑相容性產(chǎn)生影響，隨著石膏不溶物的增加，水泥和減水劑的相容性變差。水泥中SO3一般控制在2.2%-2.9%之間，最佳控制點不但要考慮水泥的強度、凝結時間，還有和減水劑相容性。
3.5 粉磨工藝（顆粒形貌）的影響
不同粉磨工藝對需水量會產(chǎn)生影響，立磨生產(chǎn)的水泥需水量比管磨的大，閉路磨比開路磨的需水量大，隨著需水量大增加，水泥和減水劑的適應性變差。建議水泥需水量控制小于27%，最好低于26%。
3.6 水泥細度（比面積）的影響
水泥顆粒對減水劑分子的吸附與水泥的比表面積有關，在摻加減水劑的水泥漿體中，水泥顆粒越細，意味著其比表面積越大，減水劑在相同摻量情況下，對于細度（比表面積）大的水泥，其塑化效果要差一些；
比表面積越高時，水泥與水接觸的面積越大，水泥顆粒表面形成水膜所需水量就大，相同水灰比條件下，顆粒之間的自由水相應減少，水泥漿體流動性變差，水泥與減水劑適應性不好；
水泥比表面積越大，意味著水泥細顆粒多，水泥與水早期反應速度加快，水化產(chǎn)物絮狀結構形成快，水泥漿體流動性差，水泥與減水劑相容性不好。
3.7水泥的放置（陳化）
放置一段時間的水泥比剛出磨的水泥和減水劑相容性好。出庫水泥的管理，盡量避免上入下出現(xiàn)象。
3.8出磨水泥的溫度
出磨水泥溫度越高，水泥與減水劑相容性不好。比如南水北調一罐工程，為了提高混凝土的和易性，購置一臺水冷卻機，夏天水的溫度控制在4度，目的是為了水泥和減水劑的適應性，改善混凝土的性能。
3.9熟料的影響
水泥熟料是影響水泥和減水劑相容性的決定性因素，主要表現(xiàn)為：
f-CaO的影響：
隨著水泥中的f-CaO的增加，水泥和減水劑相容性變差。我們研究發(fā)現(xiàn)f-CaO高的水泥經(jīng)時流動度明顯會變差。一情況下，水泥中的f-CaO應控制在小于0.9%。
b.熟料燒失量的影響：
隨著熟料燒失量的增加，和減水劑相容性變差。
c.熟料礦物組成：
熟料中四種礦物對減水劑吸附量由大到小的順序為C3A＞C4AF＞C3S＞C2S。尤其C3A的吸附量遠遠大于其他三種熟料礦物。這是因為減水劑主要吸附在水化產(chǎn)物上，吸附量與其水化產(chǎn)物的數(shù)量和表面性質有關，水化越快，水化產(chǎn)物比表面大的熟料礦物，吸附量就大，而使溶液中的減水劑大大減少。C3A的水化速度最快，C4AF，C3S次之，C2S最慢。C3A的水化產(chǎn)物比表面積大，C3A含量高，水泥與減水劑的適應性隨著C3A含量的增加，和外加劑相容性變差。所以建議C3A含量小于7.0%。
d.堿含量：
隨著水泥中的堿含量增大，和減水劑相容性變差。所以在生產(chǎn)高強度水泥過程中，盡可能使用堿含量低的物料。
e.熟料的燒成溫度和燒成速度
高溫燒成的熟料與低溫燒成的熟料表現(xiàn)出的性能不同，高溫快燒的熟料，硅酸鹽礦物固熔較多其他組分（如C3S固熔Al2O3、Fe2O3、MgO等形成A礦），這增加了硅酸鹽礦物的含量，提高了水化活性，并使C3A與C4AF含量減少。其固熔量隨溫度的升高及燒成速度的加快而增大。低溫燒成的熟料，硅酸鹽礦物活性較差，水泥強度較低，并且由于C3S固熔Al2O3、Fe2O3減少，熟料礦物中析晶出來C3A與C4AF較多，熟料標準稠度用水量大，水泥與減水劑相容性差。
熟料的冷卻速度越快，水泥和減水劑相容性越好。
3.10凝結時間的影響
為了使不同季節(jié)水泥和減水劑的相容性較好，建議從5月份開始至10月份，將水泥的凝結時間適當延長，從10月份開始逐漸把水泥凝結時間縮短，滿足不同季節(jié)水泥和減水劑適應性的需要。
4、小結
總的來說，影響混凝土特性的所有因素都會影響水泥與減水劑的相容性，并不能簡單地把減水劑使用時的缺陷歸結于水泥或是減水劑，更不能把解決不了的問題全部推給水泥助磨劑。應該綜合考慮多方面因素，水泥助磨劑廠家、水泥企業(yè)和混凝土攪拌站更應該相互信任，達成統(tǒng)一戰(zhàn)線，解決使用過程中出現(xiàn)的所有問題。
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