混凝土外加剂与水泥适应性研究

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。

实验2水泥与外加剂实验一、实验目的1掌握水泥各种技术性质定义。

通过试验进一理解水灰比、掺合料对水泥强度的影响2学会操作水泥强度和与外加剂相容性的实验方法。

3了解水泥安定性、凝结时间的测试方法。

二、实验内容（一）水泥与外加剂相容性试验1）相容性的概念对于混凝土外加剂与水泥适应性的定义，普遍认为：依据混凝土外加剂应用技术规范，将经过检验符合标准的某种外加剂掺入按规定可以使用该品种外加剂的水泥中，用该水泥所配制的混凝土或砂浆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，则该水泥与这种外加剂不适应。

2）实验任务选用PO42.5水泥300g,水87g(水灰比相同),减水剂掺量不同,分别测定水泥净浆流动度(mm)。

画出减水剂掺量与净浆流动度之间的关系曲线并进行分析。

3)主要仪器设备：水泥净浆搅拌机；截锥圆模（微型坍落度筒）：上口直径、下口直径、壁厚，内壁光滑无接缝的金属制品；玻璃板；天平，钢直尺等。

3)实验步骤：将截锥圆模置于水平玻璃板上，截锥圆模和玻璃板均用湿布擦过，并将湿布覆盖在上面。

按照预先规定的比例称取水泥和减水剂(萘系高效)，倒入用湿布擦过的搅拌锅内。

胶凝材料总量为。

按照预先规定的比例加入减水剂，然后加水搅拌。

将拌好的净浆迅速注入截锥圆模内，刮平，将截锥圆模按垂直方向迅速提起，量时取互相垂直的两直径，取其平均值作为胶凝材料净浆的流动度。

4)实验数据：5)实验图表6）数据分析：由图象可知，当减水剂含量在0.2%～0.4%之间，流动度有很大幅度的增长。

当减水剂含量达到0.4%之后，流动度的增长幅度缓慢，在1.4%时达到最大值。

由此推断，减水剂饱和点在 1.4%。

在这一百分掺量下，减水剂对水泥的分散作用已经达到最大，含量继续提高后，多余的减水剂并不能继续分散水泥颗粒，对水泥浆体的流动性提高已经没有作用了。

在1%处曲线有明显的下降，这可能是由于实验操作失误引起的。

7）相关资料①减水剂的作用：降低水灰比，提高混凝土强度；增大工作度，使混凝土易于浇筑；不改变混凝土强度和工作度，在减少用水量的同时降低了水泥用量；增加水化效率，减少单位用水量，增加强度，节省水泥用量；改善尚未凝固的混凝土的和易性，防止混凝土成分的离析；提高抗渗性，减水透水性，避免混凝土建筑结构漏水，增加耐久性，增加耐化学腐蚀性能；减少混凝土凝固的收缩率，防止混凝土构件产生裂纹；提高抗冻性，有利于冬季施工。

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。

外加剂（减水剂）对水泥适应性试验方法1 适应范围本方法适应于间接评价混凝土中外加剂（一般指减水剂）对水泥的适应性试验。

2 方法提要比较测定水泥砂浆全分散状态下的外加剂饱和掺量、坍落扩展和流动度损失，以此评价若干种外加剂对水泥的适应性好坏。

3 试验仪器a 胶砂搅拌机符合JC/T681 的要求；b 截锥圆模及模套、卡尺，均应符合CB/T2419的规定；c 抹刀；d 玻璃板厚度5mm,尺寸500mm*500mm;e 药物天平称量100g,分度0.1g;f 台秤称量5kg;4 材料一次试验用材料水泥500g;砂和水量按预定混凝土中的砂灰比和水灰比计算确定。

5 试验方法5.1 测量外加剂饱和掺量和最大坍落扩展度5.1.1 标准方法将称量好的水泥、砂倒入胶砂搅拌机锅内，搅拌30s后，再加水和外加剂搅拌3min。

搅拌好后，立即将砂浆一次性装入放在玻璃板上的截锥圆模内，上口用刀刮平，然后将截锥圆模垂直向上提起，测量砂浆坍落扩展度d,以砂浆扩展面得两个垂直方向为直径的平均值（mm）表示。

出现最大坍落扩展度且砂浆又不泌水时的外加剂掺量为外加剂饱和掺量p（按水泥质量的百分比表示）。

5.1.2 简便方法水泥、砂和水量与前相同，外加剂先估计一个掺量区间，由低到高分成若干级，并预先将外加剂每级之间的差量称好。

（1）将称量好的水泥、砂倒入胶砂搅拌机锅内，搅拌30s后，再加水和最低一级的外加剂搅拌3min。

拌好后，立即将砂浆一次性装入放在玻璃板上的截锥圆模内，上口用抹刀刮平，然后将截锥圆模垂直向上提起，测量砂浆坍落扩展度d.（2）将测量完扩展度的砂浆从玻璃板上刮起(注意尽量减少损失)，重新放入胶砂搅拌机锅内，并加入一级差量的外加剂，搅拌3min后，测这级掺量的坍落扩展度。

（3）逐次增加一级外加剂掺量，重复上述实验，当砂浆扩展度不再增加或出现泌水时，不再继续增加外加剂掺量试验。

上一级的外加剂总参量即为外加剂饱和掺量，上一级测得的坍落扩展度即为最大坍落扩展度。

浅谈混凝土外加剂对水泥的适应性1 外加剂在不同水泥中的应用效果：工作中采用净浆流动度及流动度经时损失来检验外加剂对水泥的适应性。

在工作实践中，外加剂与水泥适应性比较好的判别标准归纳为：1) 混凝土和易性明显改善，密实性好；2) 减水效果显著，混凝土龄期强度大幅度增长；3) 能有效地控制坍落度经时损失。

水泥适应性差表现为：1) 混凝土在搅拌过程中出现异常凝结； 2) 减水效果不明显；3) 新拌混凝土坍落度损失较大；4) 混凝土泌水率增加，分层离析现象严重。

2 影响外加剂对水泥适应性的因素2.1 水泥矿物成分对适应性的影响影响水泥适应性的主要因素是水泥中铝酸三钙C3A及硅酸三钙C3S的含量，大量试验验证，C3A含量低而C3S含量较高的适应性较好，混凝土强度也高，而C3A含量越高，掺用外加剂后应用效果越差。

由于C3A水化反应快，减水剂进入到水泥后，首先被C3A吸附，在减水剂掺量不变的条件下，C3A含量高的水泥由于大量吸附了减水剂，必然使得溶液中减水剂浓度迅速下降，用于分散C3S和C2S等其它组份的含量显著减少，工作状态明显变差，因此C3A含量高的水泥减水效果较差。

2.2 调凝剂对水泥适应性的影响水泥常用的调凝剂为石膏，石膏品种又分为：二水石膏、半水石膏和硬石膏，这几种石膏都可作水泥调凝剂，但是硬石膏溶解性差，对有的外加剂如糖钙、木钙等，不但不能促进石膏溶解，反而使水泥因缺少调凝成分而产生混凝土假凝或急凝现象，原因是水泥中用硬石膏或者是工业废料石膏作调凝剂。

研究资料表明：调凝剂影响水泥的适应性还与石膏的细度及用量有关，如石膏研磨细度不够会影响石膏的溶解性，即使应用二水石膏也会产生急凝现象，在C3A含量高的水泥中，调凝石膏仍按常用量掺加，不论选用何种石膏，混凝土凝结时间也会提前，这主要是水泥中C3A水化最快，C3A含量较高，少量石膏不能满足它的吸附，从而影响了石膏的调凝效果。

但有的水泥C3A含量并不高，采用的是溶解性较好的二水石膏，石膏的用量和细度也合格，却仍会出现不正常凝结现象，经研究发现主要是石膏研磨温度的影响，水泥生产厂为了缩短熟料冷却时间，经常将温度较高的熟料与石膏同磨，二水石膏在150℃高温下脱水成为半水石膏，温度再高至160℃以上，半水石膏还会成为溶解性差的硬石膏，从而影响了水泥的适应效果。