水泥与外加剂的适应性讲解

外加剂在商品混凝土应用中存在的问题及解决方法外加剂与水泥的适应性问题是让所有商品混凝土厂家感到担心、头痛的问题，也是让许多外加剂厂家感到委屈的问题。

可以说目前在国内，只要出现外加剂与水泥不相适应，从而导致商品混凝土坍落度损失过大或混凝土过于快凝无法满足施工要求，乃至带来工程质量问题时，最终总是归罪于外加剂的问题，这是不公正的。

外加剂与水泥不适应而导致商品混凝土坍落度损失过大等问题，既有外加剂的质量、化学成分方面的原因，但也有属于水泥本身矿物组成、所用石膏的种类、含碱量的高低及水泥掺和物的种类等多种因素造成的原因。

因本人是学硅酸盐专业（重点为水泥）出身的，1977年以来又先后从事过木质素磺酸盐、β-萘磺酸盐、三聚氰胺类等各种外加剂的开发、研究、生产，又先后在日本和国内商品混凝土合资公司长期从事于外加剂在商品混凝土中的应用工作，对外加剂在商品混凝土行业、水泥制品行业及陶瓷行业中的应用有着较深的体会，特别是商品混凝土不同于其他行业，它有着时间及距离的限制，对外加剂要求更高，也比其他行业更易发生问题，现就外加剂在商品混凝土应用中存在的问题及解决方法谈谈体会吧！一、外加剂与水泥适应性的问题1.水泥矿物组成对外加剂的影响水泥矿物的组成为铝酸三钙（C3A）、硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）和铁铝酸四钙（C4AF），水泥水化速度以C3A为最快，C3S其次，再次C2S、C4AF。

根据一般回转窑生产的水泥熟料来看，水泥矿物的组成一般为C3S：45～65%，C2S：15～32%，C3A：4～11%，C4AF：10～18%。

但从实际上与外加剂匹配的角度来看，C3A水化最快，吸附外加剂最快，C3S水化其次，吸附外加剂也其次，这两项是影响外加剂与水泥适应性的主要因素。

从多年经验和教训来看，水泥矿物组成中的C3A、C3S如满足以下二条件：a) C3A≤8%，b) C3A ＋C3S≤65%即只要C3A≤8% ，C3S在50～55%之间，并用二水石膏配制的水泥与各种外加剂适应性都较好，用这种水泥与一般木质素类减水剂、萘系高效复合减水剂、泵送剂等配制的商品混凝土的坍落度损失较小，一般都能满足施工要求。

什么是外加剂与水泥的适应性化学外加剂已成为商品混凝土的第五组分，其品种日益增多，性能不断提高。

商品混凝土新技术，如高强高性能商品混凝土、泵送商品混凝土、商品商品混凝土、流态商品混凝土、自密实商品混凝土、水下不分散商品混凝土、喷射商品混凝土等的快速发展与广泛应用，均依赖于外加剂技术的不断提高。

关于商品混凝土外加剂，除了自身必须具有良好的性能外，在使用过程中，还存在着一个普遍而又非常重要的问题，就是与水泥的适应性，如商品混凝土坍落度经时损失快就是外加剂与水泥不适应的典型例子。

对于商品泵送商品混凝土、流态商品混凝土、自密实商品混凝土及低水胶比高性能商品混凝土等来说，与外加剂的适应性是一个非常重要且必须考虑的一个问题。

如果外加剂与水泥的适应性不好，不但会降低外加剂的有效作用，增加外加剂的掺量，从而增加商品混凝土的成本，而且还可能使商品混凝土无法施工或者引发工程事故。

与水泥存在着适应性问题的外加剂包括普通减水剂、高效减水剂、缓凝剂(有机缓凝剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂)、普通泵送剂、高效泵送剂、保坍剂(控制商品混凝土坍落度损失的外加剂)等。

由于这些外加剂多是减水型外加剂，且主要是减水剂组分与水泥及其他外加剂组分之间存在着适应性问题，故人们经常又将外加剂与水泥的适应性称之为减水剂与水泥的适应性，而事实上，某些有机缓凝剂、速凝剂、膨胀剂等外加剂也存在着与水泥的适应性问题。

影响外加剂检验结果的因素有很多，特别是在水泥组成和细度方面。

因此，检验减水剂及泵送剂等外加剂时，应使用G B 8076-1997标准规定的基准水泥；基准水泥除应满足42.5级硅酸盐水泥技术的要求，还应满足以下条件：C3A 含量为6％～8％、C3S 含量为50％～55％、f -C a O 含量1.2％、碱含量(N a2O+0.658K2O)1.0％、比表面积32020m2/kg 。

在实际工程中使用的水泥，由于其组成与细度同基准水泥不相同，故外加剂在实际工程中的作用效果可能与使用基准水泥的检验结果有差异。

混凝土外加剂与水泥适应性摘要：本文在总结混凝土外加剂与水泥不适应性的表现基础上，分析了影响外加剂与水泥适应性的因素，从而得到提高混凝土外加剂与水泥适应性的技术方法。

关键词：混凝土外加剂；减水剂；适应性混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料。

混凝土外加剂是提升混凝土性能、提高混凝土耐久性、实现混凝土可持续发展的一个经济有效的技术途径。

但在其使用过程中目前存在一些问题，混凝土外加剂特别是减水剂与水泥的适应性就是问题之一。

1 混凝土外加剂的种类从功能上分，常用的混凝土外加剂主要有减水剂、缓凝剂、早强剂、引气剂、防水剂、膨胀剂、防冻剂、泵送剂、加气剂、阻锈剂、速凝剂、保水剂、增稠剂、减缩剂、保塑剂以及矿物外加剂。

实际应用中，还会涉及其他具有特殊功能的外加剂。

2 外加剂与水泥的适应性外加剂与水泥的适应性是指外加剂掺入后对水泥及新拌混凝土性能和硬化后性能的影响。

最直观的是对水泥混凝土施工和易性的影响，通常用混凝土拌和后的坍落度损失来表示。

2.1外加剂与水泥不适应性的表现（1）水泥异常凝结水泥以硬石膏为调凝剂时，由于这类石膏对木质素系减水剂、糖钙类减水剂以及多元醇类减水剂有很强的吸附作用，导致石膏的溶解度降低，无法提供足够的硫酸根离子与C3A反应生成钙矾石，会使C3A急剧水化，当水泥中C3A含量较高时（大于8%）,可使混凝土产生“假凝”现象。

案例：某搅拌站用所在地区某品牌水泥给建筑工地供应C40混凝土，由于没有坚持对每一批水泥在开盘前做与外加剂的适应性试验，致使出厂混凝土拌合物坍落度目测有200mm，而到工地往混凝土泵车中卸料时，却发现该车混凝土已经卸不出来，通知厂内送一桶减水剂加入搅拌后，目测坍落度有170mm，基本可以满足泵送要求，但刚卸1m左右时，又卸不出来，立即把该车混凝土返厂，加入大量水及少量的减水剂，才勉强卸出，险些凝固在搅拌车中。

此外，水泥过分缓凝是减水剂导致水泥异常凝结的另一种表现形式。

混凝土外加剂与水泥的适应性问题及解决方法在工程施工过程中，外加剂与水泥的适应性问题十分关键。

若因外加剂与水泥不相适应，而导致混凝土过于快凝或者是坍落度损失过大等问题，总是会归咎于外加剂。

混凝土如果不能满足施工要求，将会导致严重的工程质量，甚至埋下安全隐患，仅归咎于外加剂是较为片面的。

从具体实践来看，通过分析外加剂与水泥不适应导致混凝土不达标的原因，可以看出原因是很多的，既有外加剂质量的影响，也有水泥化学成分的影响，因为水泥本身就是由各种矿物构成的，其所用的石膏种类、掺和物、所含碱量高低等，也都会直接影响混凝土的质量。

1水泥矿物构成对外加剂的影响分析从结构上来看，水泥矿物主要是由铝酸三钙（C3A）、硅酸二钙（C2S）、硅酸三钙（C3S）、铁铝酸四钙（C4AF）等构成，其中，C3A 的水化速度最快，其次是C3S，再次是C2S和C4AF。

以回转窑生产的水泥熟料为例，其矿物构成通常是C3S：45%～65%。

C4AF：10%～18%。

C2S：15%～32%。

C3A：4%～11%。

不过，从实际情况来看，在与外加剂匹配程度上，C3A水化最快，而且，其对外加剂的吸附也最快，其次是C3S。

可见，C3A和C3S对水泥与外加剂适应性产生主要影响。

根据多年来的经验与教训，只要C3A,C3S能达到如下两个条件，一般都能满足施工要求：C3A不大于8%或C3A＋C3S不大于65%，即只要能确保C3A不大于8%，C3S在50%～55%范围内，同时，采用二水石膏进行配制，这样的水泥强度通常能有良好的外加剂适应性。

将其与萘系高效复合减水剂、一般木质素类减水剂、泵送剂等进行配制，混凝土的坍落度损失都是比较小的，能较好地满足施工标准要求。

但如果C3A大于8%或C3A＋C3S大于65%，即会发生水泥与外加剂不适应的问题，混凝土的坍落度损失也会比较大。

在水泥各种矿物中，C3A是影响外加剂的主要因素。

因此，为提高水泥早期强度，水泥厂都会提高C3A含量，但也给外加剂应用带来很大难度。

适应性试验：如何调整外加剂与水泥的适应性第一步宜从检测计划使用的水泥PH值开始，也就是水泥的碱度。

用PH试纸就可以完成这项工作，当然用PH计更好。

可以用三份水溶解一份水泥，充分搅拌后沉淀澄清，取清液一滴置于广泛PH试纸上，察看试纸背面变色程度以确定水泥的碱性。

一般PH值应在12以上，但也有的普硅水泥只有9～10，个别还更低。

试验结果让我们能初步判定：水泥中可溶性碱量大还是小；水泥中的混合材是否含偏酸性的材料或石粉类惰性材料使PH值偏低。

第二步是考察。

考察的第一部分是要尽量设法取得该种水泥的熟料分析结果。

水泥厂每班做一次熟料的萤光快速分析，每个月有一个平均值，虽然不可能写在水泥合格证上，但也不是一个保密资料。

假如我们能得到近期任何一日的熟料分析结果也可以。

依据分析的数据可以计算出水泥中的四种矿物：铝酸三钙C3A，铁铝酸四钙C4AF，硅酸三钙C3S和硅酸二钙C2S的数量。

影响水泥适应性的矿物是铝酸三钙、硅酸三钙和铁铝酸四钙。

这些数据可以帮忙我们选择缓凝剂的品种。

另外依据熟料分析中的碱和硫含量数据，我们能计算出塑化度值SD，作为复配外加剂时要适当加硫酸盐还是加碱的参考依据。

虽然熟料分析单中的碱是总碱量而非单纯的可溶性碱量，但对我们快速认定SD值仍有紧要的参考价值。

而将水泥溶于水后，溶液的碱含量是包括混合材在内的可溶性碱含量，对我们调整适应性的试验可能更有意义。

考察的第二部分是了解熟料磨成水泥时加多少什么种类的混合材。

这对分析诸如混凝土泌水，凝结时间异常（过长、过短）的成因都很有帮忙。

粉磨熟料时混合材只是矿渣（水渣）或粉煤灰，则出来的成品水泥对外加剂尤是缓凝剂的适应性好, 但以水渣作混合材的水泥有时泌水, 这是因水渣硬度大于熟料，不易磨得与熟料同样细的原因。

考察的第三部分是要把握混凝土掺合料的品种和细度情况。

全掺矿粉易泌水，但改善了混凝土多种性能。

全掺一般需水量高于105%的粉煤灰需要较多的拌和水量，而且凝结时间长，不过却明显抑制了泌水，但优质粉煤灰可以削减减水剂用量，假如掺的是统灰、因其中含一部分三级灰，则往往就是使高效减水剂“失效”的紧要原因。

新鲜水泥与外加剂适应性的探讨水泥与外加剂的适应性，是商品混凝土在试验和应用时经常碰到的比较突出的问题，其原因存在于水泥和外加剂各自方面的诸多因素。

本试验通过对几种新鲜水泥的技术数据对比，初步论述了新鲜水泥由于存放时间的不同，对商品混凝土外加剂的兼容性存在很大的差异，提出了解决该差异的办法及其对策，并建议采用净浆流动度的方法来分析新鲜水泥对外加剂的影响。

1研究背景水泥新标准在2001年4月1日正式施行后，各水泥厂已采取了一系列重大技术措施来提高水泥质量以适应新标准的要求，主要从提高水泥早期强度、细度(增大比表面积)、提高C3S的含量、提高混合料的质量，使水泥达到新标准的要求。

与此同时各商品混凝土外加剂厂也紧紧跟上，对各类外加剂进行了性能调整以达到与新水泥指标的兼容性。

从外加剂厂来说，尽管作出了很大的努力，但从工程实践的情况来看，问题仍然很多，如使用同一批外加剂的水泥净浆流动度时大时小，其商品混凝土的坍落度损失有时忽大忽小、甚至有时泌水、有时又不泌水、凝结时间的差异也很大，时而还会出现促凝现象等等。

我们认为：水泥新标准给商品混凝土外加剂的生产同样也提出了更新更高的要求，同时也是一个新的课题，也是一次新的技术革新。

尽管影响商品混凝土指标的因素是诸多方面的，然而水泥出厂后新鲜程度的不同，也是影响商品混凝土指标的一个不可忽视和低估的重要因素。

2试验方法2.1原材料选择水泥：采用京阳嘉兴P·O42.5普通硅酸盐水泥、中国水泥P·O42.5普通硅酸盐水泥和南通华新P·O42.5普通硅酸盐水泥，分别从出厂28d与从新出厂3d～28d的水泥做净浆流动度的对比。

外加剂：TH高效减水剂，用三个品种：AF液、氨基液、萘系液。

掺量为水泥用量的 1.5%。

试验标准：执行《商品混凝土外加剂匀质性试验方法》GB/T8077-2000中水泥净浆流动度试验方法。

2.2试验结果3结果分析当新水泥出厂12d时，对三种外加剂影响都比较大，对AF液的影响要延迟到15d后，也趋于正常。

外加剂的适应性我国的混凝土外加剂在经历了快速发展及大规模推广应用后。

始终困绕业内技术人员的难题依然是外加剂与水泥品种的适应性。

至今还没有一种通用减水剂能适应所有的国产水泥品种。

仅就江苏而言，当地产及周边地区流通入境的水泥，因其组成不同，掺用同一种外加剂会表现出不同的流变性能。

甚至同一品牌的水泥，由于集团化管理，往往来自几个厂家．其性能差别亦较大。

1外加剂的分类和性能1.1 外加剂的分类可按与水泥的相互作用将常用的化学外加剂分为5类：(1)调凝剂：调节水泥水化速率和凝结时间。

(2)减水剂：调节混凝土工作性和用水量。

(3)引气剂：常用以改善混凝土工作性、抗冻融性能和匀质性。

(4)保塑剂：具有减少混凝土坍落度经时损失的功能。

(5)保水剂：能克服混凝土泌水，提高混凝土匀质性。

1.2 表面吸附大多数有机外加剂与水泥颗粒或水泥水化颗粒表面具有亲合力，因而吸附作用显著。

外加剂中带电荷的有机物基团(SO32-，C00H-)通过静电作用与颗粒表面相互作用(颗粒的表面电荷与外加剂分子的离子团相互作用)。

以蔗糖为例，其极性作用基团OH-也能通过静电力及氢键作用与高极性的水化相强烈作用。

带有离子(-C00-)和极性基团(-OH)的典型外加剂是葡萄糖酸盐。

对于含有憎水的、极性的以及离子基团的多聚型外加剂(如木质素磺酸盐)，吸附是各种作用共同作用的结果，也可能是熵增的原因。

熵增常常使吸附状态稳定。

1.3 外加剂吸附对表面性能的影响除了水泥相与有机外加剂之间的化学反应，吸附的化合物将改变水泥颗粒的表面特性。

从而影响其与液相以及其它水泥颗粒之间的相互作用。

吸附的阴离子表面活性剂和聚合物会向颗粒表面传递带负电的静电荷，即负专电位，这会引起相邻水泥粒子间的排斥并且有助于提高分散效果。

对于高分子聚合物，物理阻碍(空间位阻)会导致额外的小范围排斥力。

因而“静电力”和“空间力”都有助于提高水泥浆的流动性能。

1.4 减水剂的作用当代混凝土工业普遍使用的超塑化剂绝大部份是萘磺酸盐甲醛缩合物(PNS)和磺化三聚氰胺甲醛树脂(PMS)，其作用机理主要为分子之间的静电斥力。