减水剂与水泥的相容性

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摘 要：外加剂对不同厂家生产的水泥性能表现出不同程度的影响，本文分析了水泥各组分对减水剂性能的影响，提出了提高适应性的方法。

关键词：减水剂；相容性；水泥

1.问题的提出

外加剂的加入使混凝土流动性增强，水灰比降低，强度提高或水泥用量大幅度减少。然而在实际使用过程中也出现了许多工程质量问题，如对于不同原材料的混凝土或砂浆，外加剂减水率和掺量不同；混凝土拌合物的流动性能在推荐用量下达不到要求；坍落度经时损失过大；有时出现严重的离析和泌水或凝结时间不正常等问题。从实践中可看到，不同厂家生产的符合国家标准质量要求的水泥和外加剂在配制混凝土时性能有差异，甚至很大。人们把这些问题归结为水泥与外加剂的相容性（也称适应性）。随着外加剂日益广泛使用，水泥与外加剂相容性问题更加突出。

2.相容性

相容性是一个范围很广的概念，包括了外加剂与水泥及胶凝材料在相互作用中表现出来的砂浆及混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能、体积稳定性等方面的变化的合理性和优劣性。目前认识水泥与外加剂相容性的好外，通常是从掺外加剂后混凝土工作性能好坏的角度进行评价，即在相同条件下，混凝土拌合物和易性的好坏。外加剂与水泥相容性好表现为在同一配合比、同一水泥用量条件下获得相同强度等级、相同流动性能的混凝土，所需外加剂用量少，混凝土拌合物坍落度经时损失小，混凝土拌合物抗离析、泌水性能好，凝结时间正常等。

3.评价方法

目前还没有一个评定水泥与外加剂相容性的标准试验方法，更多的是靠经验的积累。采用较多的是测定掺外加剂的混凝土的坍落度及坍落度损失率、水泥净浆或砂浆流动度及其随外加剂掺量的变化等方法，但这些方法不能反映混凝土随时间及外加剂掺量变化其流动性的动态变化，而且工作繁琐，材料浪费大。

4.各因素对减水剂性能的影响

我国水泥品种较多，其中硅酸盐系列水泥有几种，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥，它们的熟料矿物组成的变化也很大。从一些大中型水泥厂的统计结果看，主要矿物组成的波动范围：C3S为44%～61%，C3A为2.5%～15%，碱含量小于2%，其次是混合材的品种性能、水泥的细度、水泥生产工艺等也不相同。这些都影响减水剂的使用效果。

4.1水泥中C3A、C3S的质量分数

通过水泥单矿物C3A、C4AF、C3S和C2S对减水剂溶液等温吸附的研究证明，对减水剂的吸附性铝酸盐大于硅酸盐，其吸附活性顺序C3A>C4AF>C3S>C2S。由于C3A对减水剂选择吸附，使吸附量显著增大，这会降低减水作用。

高效减水剂在不同C3A质量分数的水泥，随着C3A质量分数增高，对减水剂的吸附增大，因此，减水作用减小。

4.2减水剂对石膏溶解度的影响

石膏作为缓凝剂在水泥熟料粉磨过程中加入。由于粉磨过程中温度升高，使一部分二水石膏转变成半水石膏或无水石膏（硬石膏）。另外，有少数水泥厂是用硬石膏作缓凝剂的。水泥中石膏的添加量是与水泥熟料中C3A含量相匹配的，加水后在水泥中形成足够的钙矾石，控制C3A的水化，从而调整水泥的凝结时间。

木钙和糖蜜减水剂用于二水石膏作缓凝剂时，水泥混凝土凝结正常，但是当用于硬石膏（CaSO4）作缓凝剂的水泥中时就会产生异常凝结（假凝）。其原因是木钙和糖蜜减水剂对二水石膏和硬石膏的溶解度影响程度不同。

4.3水泥的碱含量

水泥的碱（K2O+Na2O）含量对减水剂的作用有较大影响。碱含量越大，流动度越小。

此外，水泥的碱含量高使凝结时间缩短、早期强度提高，而后期强度降低。

4.4水泥混合材的影响

吸附实验证明，高效减水剂NF的吸附活性：C3A>C3A+石膏>煤矸石>C3S>矿渣。

我国的硅酸盐水泥中大多掺有矿渣、火山灰、粉煤灰、煤矸石等混合材。由于混合材的品种和性质不同，影响减水剂的作用。通常掺粉煤灰和矿渣有利于提高水泥净浆流动性，而减水剂对掺煤矸石混合材的水泥分散的作用效果较差。此外，掺膨胀剂时也会影响减水剂的作用效果。

4.5水泥的比表面积

水泥的比表面积影响减水剂掺量，比表面积越大，高效减水剂掺量越大，流动性提高越大。掺减水剂时，水泥合适的比表面积应在4500～ 6000cm2/g，这时得到最高的强度。

5.结论

综上所述，对减水剂，特别是高效减水剂，用于C3S高、C3A低、含碱量低和比表面积较高的硅酸盐水泥时适应性较好。