混凝土外加剂与水泥双向适应性探究

混凝土外加剂与水泥双向适应性探究

翁王杰

上海明归实业发展有限公司上海201411

摘要：混凝土外加剂与水泥的适应性是一项极为复杂的课题，影响他们之间适应性的因素诸多。随着我国建筑行业的快速发展，外加剂增加的新品种和适用范围的不断拓展，他们之间适应性的难题将更为复杂。为更好为实际工程服务，本文简要介绍了影响混凝土外加剂与水泥适应性的客观因素，提出了加强两者适应性的相应措施。

关键词：混凝土外加剂；水泥；适应性

引言：

我国经济的发展带动了建筑业的和相关技术的持续进步，同时对建筑材料的要求也逐渐增高。在建筑产品设计要求方面和在施工质量方面的提高，不仅需要混凝土高强、早期的强度要高、密实性要好、耐久性好并且质轻，同时还需水泥混凝土成本低、容易成型、易于养护，这些苛刻的要求促进了混凝土外加剂的广泛应用和快速发展。混凝土外加剂作为现代混凝土制备和生产施工技术中不可缺少的部分，是保证混凝土实现高性能的重要措施。

一、关于混凝土外加剂与水泥双向适应性的阐述

在外加剂和水泥的适应性方面，《混凝土外加剂应用技术规范》描述：将经检验符合标准的某外加剂，掺入可以使用该品种外加剂的水泥中，所配制的混凝土或砂浆若能够产生实际效果，就认为此水泥与该外加剂是相适应的；反之，如不能产生应有的效果，则此水泥与该外加剂不适应。

水泥和外加剂产生不适应性问题主要和水泥的选用、胶凝成分、水泥细度、外加剂品种、作用机理、制造工艺等因素有关，与此同时加料的方式、掺量和环境温度等因素也会对其相适应性造成影响。若相互出现不适应的情况，则可能导致外加剂使用效果不良、坍落度损失加快、水泥缓凝或者凝结的速度太快，严重的甚至导致混凝土的强度降低等问题，因此对混凝土外加剂与水泥之间的相互适应性进行研究十分有必要。

二、混凝土外加剂对水泥的影响因素

混凝土外加剂的使用对于水泥石的内部空隙结构起到了改良作用，同时还调节了水泥的强度发展、协调了其胶凝成分的水化进程，与此同时对水泥水化产物的结构组成起到有效改良，可见其对水泥的影响不可小觑以下内容简要介绍了几类混凝土外加剂对水泥的影响。

1、减水剂对水泥的影响

作为表面活性剂的减水剂，是吸附于矿物掺合料颗粒和水泥表面，使其空间位阻和电学特征发生变化，来实现颗粒间相互作用影响的，从而达到塑化胶凝材料和分散颗粒的目的。减水剂改变水泥等胶凝材料颗粒表面特性主要表现在：一是吸附在固体颗粒表面的减水剂可使颗粒表面带有与其数值相等的负电位，增大表面电位的绝对值，从而促使产生静电斥力；二是减水剂吸附层的立体空间产生位阻效应。这两种方式一是可以产生使固体颗粒更为分散的作用，二是可以产生使水泥浆体中的絮凝结构得到破坏的作用，促使絮凝结构释放包裹的水分，提升混凝土拌合物中自由水含量。混凝土拌合物流动性能的增大主要作用于加入减水剂后上述两种效应的相互作用。因此在考虑两者适应性方面，主要是要顾及到减水剂的减水率、分散性、掺量等方面问题。

2、缓凝剂对水泥的影响

缓凝剂可推迟水泥的水化反应进而延长混凝土的凝结时间，可保持新拌混凝土塑性在较长时间，提高施工的效率，以便于浇筑，也不会对混凝土后期性能存在有不良影响的外加剂。缓凝剂按其化学成分为分为有机和无机缓凝剂两种。很多有机缓凝剂具有表面活性，可以吸附在胶凝材料、液体或颗粒的固液界面上，使其固体颗粒的表面性质发生变化；水分子吸附到亲水基团上，形成了更厚的水膜层进而改变了混凝土结构的形成过程；有些缓凝剂的分子拥有特殊官能团，可与游离钙结合生成难溶性的钙盐沉淀，抑制缓解水化进程。大多数无机缓凝剂通过与水泥生成复盐同时在水泥矿物颗粒表面形成沉淀来抑制水化进程。缓凝剂的作用机理极为复杂，通常是上述几种机理综合作用下的结果。

3、膨胀剂水泥的影响

膨胀剂通过产生一定的限制膨胀进而补偿混凝土的收缩，从而提升混凝土的抗渗防裂性能，与此同时保证其强度、密实度和耐久性均有部分提高。但混凝土膨胀剂在应用过程中仍会存在诸多问题，主要是虽然掺加膨胀剂但混凝土常仍不能产生预期的膨胀，在中后期的时候甚至出现变形和开裂的问题。导致出现这种问题的原因很多也很复杂，就材料本身而言主要是因为混凝土的收缩和徐变。水泥搅拌后产生的化学收缩值约为7~9mL/100g，当混凝土中的水泥用量为每立方米380kg时其化学减缩达到每立方米26.6~34.21mL，并且内部形成了很多孔隙。在水泥的水化、硬化过程膨胀剂产生自膨胀的同时与水泥混凝土中的其他成分发生化学反应而产生膨胀，进而补偿水泥和混凝土的收缩。

4、其他外加剂对水泥的影响

随着建筑行业的持续发展，外加剂的研发应用也随之取得了持续的发展。引气剂、早强剂、防冻剂的研究使用在一定程度提升了水泥混凝土的性能，但其对水泥的影响也不可小觑。引气剂可使水泥硬化后仍能留有微小气泡以增强混凝土抗冻性和耐久性。防冻剂在一定负温条件下解决冬季混凝土施工。当温度在零下时防冻剂也能保证水与水泥能进行水化，提升砂浆和混凝土的强度。

三、水泥的使用对外加剂的影响

1、水泥的化学成分和矿物组成的影响

水泥化学成分和矿物组成对外加剂吸附能力很大程度上影响在强度及流动性的增长，若水泥浆体吸附外加剂的量越少则其流动度就越大。通常水泥的矿物组成包括硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等，水泥的原材料和生产工艺决定其矿物组成。

2、水泥调凝剂的影响

水泥的调凝剂通常为二水石膏、半水石膏、硬石膏、电石渣、柠檬酸渣、工业废石膏等。其对外加剂的影响程度依次为：二水石膏<半水石膏<硬石膏。石膏的细度、形态、研磨温度、用量都影响着外加剂的适应性。三种石膏中硬石膏的溶解性能是比较差的，加入木钙、糖钙等外加剂后，常常会使硬石膏的溶解度降低，使水泥产生严重的不相容而出现假凝。在生产水泥时要严格控制研磨温度，如研磨机内温度升高会致使部分二水石膏脱去结晶水转变为半水石膏乃至硬石膏，此时变化产生不相容的异常现象。

3、水泥细度和颗粒级配的影响

为了降成本、提产量、提升竞争力，水泥生产厂常会使用加强水泥的研磨细度的方式来提高水泥的强度。但研磨过细水泥的需水量也同时增大了，致使外加剂吸附量也增加了，致使外加剂作用损失造成浪费；与此同时水泥的温度随着研磨时间的增长而升高，生成了更多的无水石膏，致使外加剂与水泥的适应性变差。研究表明，高效减水剂的饱和掺量受水泥颗粒级配的影响并不是很大，但如果在水泥比表面积相近的情况下，使用较大的减水剂掺量或水胶比，水泥浆体的初始流动性将在很大程度上受水泥颗粒中微细部分颗粒含量影响，这种影响是正向影响；但是，水泥的浆体流动度损失也与微细颗粒含量的增大有很大关系。在加入减水剂水泥浆体的溶液中，水泥浆体流动性的保持效果受减水剂的浓度影响，若要保持浆体的流动性效果则需要增大减水剂的浓度。

结语：

混凝土外加剂和水泥之间的适应性是一个极为复杂的问题，如若在施工现场遇到实际的问题，首先应该依照一般规则将不适用的外加剂和水泥排除后在多次试验的基础上，减少外加剂和水泥品种的选择范围，再用试拌混凝土的方式来尝试解决，若无法解决则应将不适应造成的损害降到最低。

参考文献：

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