混凝土外加剂与水泥、掺合料适应性的影响因素分析

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0、前言

随着现代建筑技术的不断发展，混凝土仅由原来传统的水泥、砂、石、水这四种组份搅拌生产适应不了现代生产技术的发展需要。在这种情况下，各种掺合料及外加剂已经成为现代混凝土中不可缺少的组成份。

尽管在现代混凝土中已广泛应用混凝土外加剂，但在实际生产过程中却一直存在着水泥与外加剂之间不适应的问题。可以这样理解混凝土外加剂与水泥的适应性与不适应性的概念：按照混凝土外加剂应用技术规范，将经检验符合有关标准的某种外加剂掺加到按规定可以使用该品种外加剂的水泥所配制的混凝土中，若能够产生应有的效果，就认为该水泥与这种外加剂是适应的；相反，如果不能产生应有的效果，就认为该水泥与这种外加剂不适应。水泥与混凝土外加剂不适应主要表现在以下几个方面：新拌混凝土的和易性差，不能满足工作要求，坍落度经时损失大；混凝土出现速凝、假凝或过度缓凝；所有这些现象均会对混凝土的质量及正常生产产生较为严重的影响，而影响混凝土外加剂与水泥的适应性的因素有很多，如：水泥中熟料的矿物组成、水泥中石膏形态和掺量、水泥碱含量、水泥细度、水泥新鲜程度和温度、掺合料种类及掺量、水胶比等。下面主要就这几个方面对混凝土外加剂与水泥的适应性作分析。

1、混凝土外加剂与水泥适应性的分析

1.1水泥熟料矿物组成的影响

硅酸盐水泥是建筑工程中最常用的水泥，它由硅酸盐水泥熟料、石膏调凝剂和混合材料三部分组成。硅酸盐水泥熟料对混凝土减水剂的吸附能力对于混凝土的流动性及强度增长都有很大的影响。原料的变化将对外加剂的作用效果产生很大的影响。

1.2水泥中石膏形态和掺量的影响

石膏在水泥生产中用于调节水泥凝结时间，常采用天然的或合成CaSO4?2H2O，石膏掺量控制在1.3%~2.5%。但如果石膏掺量不够或细度不够使石膏不能充分溶解，当溶解度含量小于1.3%时，不能阻止水泥快凝，则容易产生速凝的现象，但如果溶解度含量大于2.5%时，凝结时间的增长也很少。而在混凝土中，CaSO4?2H2O的调凝效果优于CaSO4?0.5H2O，但在水泥的生产过程中，石膏与熟料的粉磨温度通常较高，从而使二水石膏脱水成半水石膏再脱水成硬石膏，从而影响了石膏的调凝效果。因此，石膏的成份、溶解度含量直接影响混凝土的凝结时间，也影响混凝土外加剂与水泥的适应性。

1.3水泥碱含量的影响

水泥中碱含量主要来源于生产所用的原材料，是按NaO2+0.658K2O计算的重量百分率来表示。水泥中过量的碱会和集料中的活性物质SiO2反应，生成膨胀性的碱硅酸盐凝胶，一方面会导致混凝土开裂，另一方面碱含量的增大降低了高效减水剂对水泥浆体的塑化作用，使水泥浆体流动性损失加快，凝结时间急剧缩短，减弱了高效外加剂的作用。但当可溶性碱的含量过低时，不仅当减水剂剂量不足时坍落度损失较快，而且当剂量稍高于饱和点时，会出现严重的离析与泌水。大量实验数据表明，碱含量在0.4%~0.8%以内时，碱含量对外加剂与水泥间的适应性影响很小，而在国家标准中，低碱水泥的碱含量不得大于0.6%，因此为了使外加剂与水泥的适应性较好，碱含量宜控制在0.4%~0.63%以内。

1.4水泥细度的影响

在水泥生产过程中，许多厂家为了满足强度的要求，一味地提高水泥的细度，细度越小，比表面积越大,而水泥对外加剂的吸附性随比表面积的增加而增加,在相同的外加剂掺量下,水泥的需水量随比表面积的增大而增大,同样混凝土坍落度损失也随比表面积的增大而加快,所以,本来在一定掺量下表现为适应的外加剂在水泥细度的提高下会表现出不适应现象。

1.5水泥新鲜程度、温度的影响

由于粉磨时会产生电荷，新鲜的水泥出磨时间短，颗粒间相互吸附凝聚的能力强，正电性强，吸附阴离子表面活性剂多，因此表现出减水剂减水率低，混凝土坍落度损失快的现象，与外加剂的适应性差。另一方面刚磨出来的水泥温度很高，当水泥温度小于70℃时对减水剂的塑化效果影响不大，当水泥温度超过80℃时对减水剂的塑化效果降低明显，当水泥温度更高时，可能会造成CaSO4?2H2O脱水变成无水石膏，需水量及外加剂吸附量明显增大，坍落度损失也会明显加快，使外加剂适应性明显变差。

1.6、掺合料种类及掺量的影响

在水泥及混凝土的生产过程中，均掺有一定量的掺合料，如矿渣粉、粉煤灰等，由于这些掺合料的品质及掺量的不同，对混凝土外加剂的作用效果也会产生一定的影响。例如，单掺一定量的粉煤灰，由于粉煤灰中富含的球状玻璃体对浆体起到"滚珠轴承作用"，随着掺量的增加混凝土流动性增加，外加剂的适应性表现较好。另外由于粉煤灰中的碳会吸附较多的外加剂而使混凝土坍落度下降，因此，当粉煤灰掺量一定时，Ⅰ级粉煤灰烧失量较小，对外加剂的适应性表现较好，而Ⅱ、Ⅲ级粉煤灰烧失量大，对外加剂的适应性表现就差。单掺矿渣粉对外加剂的适应性与粉煤灰相似但没有粉煤灰表现得这么明显，由于"微集料效应"，矿粉的粒径比水泥小，填充了水泥颗粒间的空隙，使水泥颗粒间水分得到释放，提高了混凝土的流动性。当粉煤灰和矿渣粉以一定比例掺加到混凝土中去时，二者的作用可互相促进，试验表明，双掺40%，矿渣粉：粉煤灰=2:1时最佳，此时表现出的混凝土与外加剂的适应性最好。

1.7水胶比的影响

在配合比的设计中，降低水胶比可以提高混凝土的强度，但在低水胶比下，有一最佳用水量，在最佳用水量的条件下，混凝土外加剂对水泥混凝土的各项性能能充分表现出来，使混凝土拌合物的保水性能、保塑性等工作状态得以改善，更重要的是保证了水泥在水化时石膏有足够的溶解用水。

2、结语

综上所述，影响水泥与外加剂的适应性是多方面的，为了使外加剂与水泥达到最佳适应状态，对水泥和外加剂做适应性试验和化学分析也是必要的。