水泥与混凝土高效减水剂的适应性及其影响因素

水泥与混凝土高效减水剂的适应性及其影响因素
王树强
摘要：从水泥和混凝土高效减水剂两个方面讨论了减水剂和水泥适应性的影响因素。对近期检测的191份外加剂的检测结果进行了分析，并对扬州地区使用较多的2个外加剂和3个品牌水泥的相容性进行了试验研究。期望有关各方对水泥与外加剂适应性的重视，试验结果对工程施工有一定的借鉴作用。

关键词：高效减水剂；水泥；适应性；影响因素

中图分类号：TU528.042 文献标识码：A
0 前言
外加剂的应用被认为是混凝土发展史上继钢筋混凝土和预应力混凝土后的又一次飞跃，给混凝土技术的发展带来了一次真正的革命。外加剂具有节省水泥用量，减少能源消耗，提高施工速度和施工质量，改善工艺和劳动条件及提高混凝土性能等作用。已成为除水泥、骨料(砂、石)和水以外混凝土的第四种必不可少的组成材料。
但是也不是所有外加剂都可以拿来就用,几乎所有品种的外加剂与水泥之间都存在适应性问题，目前使用最普遍的外加剂为减水剂。减水剂与水泥间不适应时表现较直观，如流动性变差、减水率降低，或拌合料板结发热、流动性损失过快等[1,2]，所以实际工程中反映最强烈的就是减水剂与水泥之间的不适应性问题。本文就笔者近年来对高效减水剂检测及试验结果，结合资料对水泥和高效减水剂的适应性进行分析和讨论。
1影响高效减水剂与水泥适应性的主要因素
1.1.水泥物理、化学性能的影响
1.1.1 水泥熟料的矿物成分
不同的熟料矿物对减水剂的吸附相差甚远，水泥熟料中四大矿物成分C2S、C3S、C3A、C4AF对减水剂的吸附能力是不一样的，吸附量从大到小依次为C3A、C4AF、C3S和C2S，在高效减水剂掺量相同的情况下，C3A、C4AF含量较高的水泥浆体中，减水剂的分散效果就较差。许多学者的研究也表明，C3A的吸附量较其它矿物的吸附量大得多， C2S的吸附量非常小，有的研究者试验也认为，高C2S水泥对高效减水剂的适应性好。因此，高性能混凝土用的水泥最好使用C3A含量低，C2S含量高的水泥，混凝土流动性大，流动度的经时变化也少。据陈嫣兮等介绍，水泥C3A＜3%，C4AF＜7%，C3S在40%~50%，C2S在50%~40%时，制作高性能混凝土的效果会较好[3]。
1.1.2 水泥细度
水泥细度对高效减水剂的分散效果有较明显的影响，水泥的比表面积越大，对高效减水剂的吸附量越多，如提高水泥的细度则必须增加高效减水剂的用量才能达到同样效果。[4,5]
1.1.3 水泥的碱含量
水泥的碱含量主要是水泥中Na2O和K2O的含量。黄丽等报道，碱含量对水泥的净浆流动度有影响，随着碱含量的增加，水泥净浆流动度呈下降趋势[6]。水泥的碱含量越大，高效减水剂对水泥的塑化效果越差。碱含量增大还会导致混凝土的凝结时间缩短和坍落度经时损失变大。
2 混凝土外加剂的检测及其与水泥的相容性试验
2.1混凝土外加剂的检测及分析
笔者等于2005年7月至2006年6月的一年间，接受委托共检测了191批次外加剂，通过对外加剂生产企业及检测品种的统计，目前扬州地区使用的混凝土外加剂共有20余个品种，主要来自本省（江苏省），其中又以扬州地产的外加剂为主，占58.64%。在各种外加剂中以高效减水剂为主，占41%；其次是缓凝高效减水剂，占20.73%。基本都为萘系高效减水剂。检测基准水泥均为由中国建筑材料科学研究院提供的兴发拉法基瑞安强度等级为42.5的硅酸盐水泥。按照GB8076-1997《混凝土外加剂》[7] 、GB/T 8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》[8]、JC 473-2001《混凝土泵送剂》[9]、DGJ32／TJ05-2004《混凝土外加剂应用技术条件》[10]所规定的要求进行。
检测结果表明，不同企业生产的外加剂质量差异较大。一些技术力量强，或具备一定规模和历史的企业生产的外加剂质量较好，合格率较高。相反，生产历史短，生产规模较小的企业合格率较低。此外，大多数外加剂同一型号不同批次之间测定的数值波动幅度较大、不太稳定。如作为高效减水剂的主要指标—减水率，某一企业生产的同一型号的减水率幅度在10.7%~22.7%，相差1倍（见表3）。表2、3为检测次数较多（各35批次以上）的2家企业生产的外加剂匀质性及掺外加剂混凝土性能的部分指标检测结果。表中数据表明，不同批次之间测定的数值均有一定的波幅，但除少数外，大多处于合格的范围内。

表2 A高效减水剂各项指标检测结果

减水率(%) 细度(0.315mm筛筛余,%) 水泥净浆流动度(mm)
PH值凝结时间差
(min) 抗压强度比
（%）
初凝终凝 3d 7d 28d
平均值 18.7 2.14 230.1 7.8 143.6 129.6 142 138 126
波幅 14.7~
24.4 0.25~
6.00 193~
259 6.4~
8.7 98~
223 93~
165 135~150 125~150 117~135

表3 B高效减水剂各项指标检测结果
减水率（%）密度
(g/cm3) 水泥净浆流动度(mm)
pH值含固量(%) 凝结时间差(min) 抗压强度比
(%)
初凝终凝 3d 7d 28d
平均值 17.8 1.216 208.14 8.0 37.5 138.5 128.4 136 132 127
波幅 10.7~
22.7 1.177~
1.243 197~
243 7.0~
8.9 33.9~
40.1 94~
250 108~
167 127~
142 125~
135 115~
128

2.2高效减水剂与水泥的相容性试验
水泥与高效减水剂的相容性试验依据GB/T 50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》]附录A规定的方法进行[11]。水泥净浆的水胶比取0.35，通过测定加水后搅拌刚结束的初始流动度及静置30min、60min后水泥浆体的流动度，比较不同水泥和高效减水剂相容性的差异。当水泥净浆初始流动度大，流动度经时损失小时，表明相容性好，反之则相容性差。水泥为本省不同生产厂家生产的3个品牌的水泥（表中分为A、B、C），均为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。外加剂为2家企业生产的外加剂（表中分为α、β），都为萘系高效减水剂。均为目前扬州地区使用较多水泥和外加剂。相容性试验结果表明，同一种高效减水剂与不同品牌水泥相容性差异很大。α高效减水剂与C水泥不仅初始净浆流动度大，而且净浆流动度经时损失也小，二者相容性较佳。而α高效减水剂与A水泥相容性则较差。同样β高效减水剂与C水泥的相容性较好（见表4）。
表4 水泥和高效减水剂的相容试验
水泥
品牌 α高效减水剂 β高效减水剂
掺量/% 0min 30min 60min 掺量/% 0min 30min 60min
A水泥 1.1 175 126 113 1.6 176 158 146
B水泥 1.1 235 147 131 1.6 205 169 167
C水泥 1.1 241 223 212 1.6 251 236 234

3 小结
考虑到水泥和混凝土外加剂的适应性不仅影响到工作度，而且对混凝土强度、耐久性等的影响，外加剂和水泥在工程中使用时，除了检测各自质量是否合格外，必须加强适应性试验。
如上所述，水泥和外加剂的适应性与水泥的物理、化学性能有很大的关系，因此，为了使外加剂和水泥有良好的适应性，除了外加剂研发部门和生产企业的努力外，水泥生产企业也应在可能的范围内，改进水泥的物理、化学性能，使之与外加剂有更好的适应性。

参考文献
1尤启俊, 王明生. 防止外加剂对混凝土性能的负面影响[J]. 混凝土. 2003,(9):63-64
2王莹,郭延辉. 深圳地区混凝土收缩裂缝控制与外加剂选择[J]. 混凝土. 2001,(10):46-48
3陈嫣兮,顾德珍. 高性能混凝土外加剂的选择[J]. 低温建筑技术. 1997,(3):31-32
4孙振平,蒋正武,王玉吉. 混凝土外加剂与水泥适应性[J]. 建筑材料学报. 2002,5(1): 26-31
5 关培山. 浅谈外加剂与水泥适应性问题[J]. 山西建筑. 2006, 32(1): 177-178
6 黄丽, 赵伟. 提高水泥与混凝土外加剂适应性的措施[J]. 辽宁建材. 2003,(2): 13-14
7 GB8076-1997《混凝土外加剂》、
8 GB/T 8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》[S]
9 JC 473-2001《混凝土泵送剂》[S]
10 DGJ32／TJ05-2004《混凝土外加剂应用技术条件》[S]
11 GB/T 50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》[S]