水泥外加剂

水泥外加剂（精选10篇）

水泥外加剂 篇1

预拌混凝土是现代建筑工程结构最重要的材料之一, 外加剂在混凝土中的运用极大提升了预拌混凝土性能, 然而有时水泥与外加剂会存在不相适应性, 从而导致混凝土流动性差, 坍落度经时损失大, 有时甚至在运输途中发生凝固, 影响了混凝土的施工性能。预拌混凝土质量受到材料质量、计量、配合比等诸多因素的影响, 水泥作为主要的胶凝材料, 其品质指标对混凝土的性能有重要影响。本文着重探讨水泥矿物成分、混合材品种和掺入量、含碱量、水泥温度及储存时间、水泥颗粒形状及配级、石膏形态及掺量等对水泥与外加剂适应性的影响。

1 水泥矿物成分影响

水泥矿物成分主要是C3A、C3S、C2S、C4AF, 这几种成分的化学反应速度为C3A>C3S>C2S>C4AF, 而且C3A和C3S对外加剂的吸附速度也最快, 这两项是影响水泥对外加剂相容性的主要因素, C3A、C3S含量高的水泥, 其标准稠度用水量上升, 当C3A含量上升1%, 水泥标准稠度用水量也增加1%, 而混凝土用水量相应提高6~7kg/m3。一般当C3A含量在4%~7%, C3S含量在50%~55%之间时, 用二水石膏配制的水泥, 对各种外加剂的相容性一般都较好。反之若水泥中C3A含量高, 而调凝剂石膏用量仍按常规3%~5%时, 无论是普通减水剂还是萘系高效减水剂, 乃至当今最好的聚酸系高效减水剂, 都会出现水泥与外加剂不相容的情况。

水泥企业在配料方案上, 应避免为了提高早期强度提高铝氧率, 要适当降低Al2O3含量, 同时从根本上保持配煤的稳定性和准确性, 保持稳定的烧成温度, 加强煅烧操作, 要让物料在烧成带停留足够时间, 物料反应充分, 促进矿物晶体发育完整, 减少熟料中C3A的形成。

2 水泥中石膏形态及掺量对减水剂的影响

一般水泥生产过程中需加入3%~5%的天然二水石膏CaSO4·2H2O作为调凝剂, 但有些水泥厂为了降低成本, 采用无水石膏 (即硬石膏CaSO4) 或者二水石膏和无水石膏的混合物。半水石膏、二水石膏、无水石膏中, 无水石膏与减水剂相容性最差, 这是因为半水石膏首先要消耗大量水变成二水石膏, 会使混凝土变干, 而无水石膏在水中先转化为半水石膏, 同时无水石膏溶解速率又低于二水石膏, 因此当外加剂中含木钙、糖蜜等物质时, 无水石膏的溶解速率会大大降低, 水泥中的C3A不能充分与CaSO4水化成钙矾石, 而直接与水反应生成铝酸钙, 从而引起速凝或假凝。

石膏掺量对减水剂影响很大, 在C3A偏高的水泥中, 石膏掺量少, 则不能满足C3A生成胶状钙矾石, 导致C3A对减少剂吸附量增加, 使混凝土工作性能变差。石膏研磨细度不够, 也会影响石膏的溶解特性, 即使运用二水石膏也会产生速凝现象。

3 混合材的品种和掺入量

从表1可知, 水泥中掺入矿渣粉、粉煤灰、石灰石等混合材有利于改善浆体流动性能, 而双掺效果较单掺好, 混合材对水泥浆流动性改善, 是因为混合材球状颗粒, 在水泥浆中起到了滚动轴承的作用形态, 及混合材中的细粉料颗料补充水泥浆或混凝土中粉料数量不足的微集料效应。

水淬高炉矿渣是一种玻璃材料, 无空洞, 不吸收水分, 自身的需水量少于硅酸盐水泥, 对不同品种的减水剂, 均有一定的辅助减水率, 可显著改善水泥与外加剂之间的相容性, 但掺矿渣过多时易产生泌水, 掺量>50%时混凝土粘聚性太高, 可泵性下降, 甚至会堵泵;优质粉煤灰 (含碳量<5%) 含有85%表面光滑的铝硅酸盐玻璃微珠及海绵状多孔玻璃体, 特别是当实心微珠含量多时可明显减少混凝土的需水量, 另外粉煤灰具有一定的缓凝作用, 可避免过早地形成骨架结构, 有利于浆体流动性的改善;用适量的磨细石灰石粉作混合材, 和易性好, 需水量少, 离析水量少, 且能促进熟料中C3S水化, 与含铝矿物反应生成碳铝酸钙, 改善水泥石结构。

水泥厂要注意对混合材活性和质量的检测, 根据试验结果合理搭配使用, 建议在水泥生产中复掺混合材, 两种混合材料同时掺入适当混磨, 矿渣粗孔被粉煤灰微玻璃珠填充, 充分发挥了微集料级配效应, 二者优势互补, 提高了水泥浆或混凝土密实度, 有利于提高水泥强度。

4 水泥中含碱量

水泥K2O、Na2O含量高会消耗石膏, 加速铝酸盐的溶出, 水泥颗粒对外加剂的吸附量增大, 导致水泥发生快凝、结块及需水量增加, 同时碱能和活性骨料发生碱骨料反应, 产生底部膨胀, 引起构筑物开裂变形, 甚至崩溃;原料中的碱含量高, 由于K2O、Na2O碱性比CaO强, 煅烧时能取代CaO与C3A、C2S反应, 生成KC23S12和NaC8A3, 使熟料fCaO增加。

注:0.08mm方孔筛水泥筛余0.35%, 矿渣粉0.2%, AUA膨胀剂1.56%, 石灰石1.2%, 0.045mm方孔筛台山灰筛余2.35%。

水泥中的碱主要由硅铝质原料引入, 因此水泥厂一定要严格控制硅铝质碱含量≤4.0%, 水泥中可溶碱的含量0.4%~0.6%时为最佳。同时为了尽量提高碱的挥发率, 要提高煅烧温度, 延长煅烧时间, 降低生料细度, 以及在生料中加入有利于煅烧和促使碱挥发的氟化物。

5 水泥温度及存放时间

熟料冷却效果差, 会造成C3A、C4AF大量析晶, 磨制的水泥与外加剂相容性差;入磨熟料若温度过高, 超过135℃时二水石膏会变成半水石膏, 若超过160℃, 半水石膏还会变成硬石膏, 影响预拌混凝土的流动性, 甚至出现假凝;新鲜水泥的颗粒间吸附、凝聚的能力越强, 与外加剂适应性越差, 80~90℃就出厂的水泥, 干燥度高, 早期水化速度变快, 需水量大, 对外加剂的吸附量也增大, 导致混凝土坍落度损失大、凝结时间缩短等异常现象。

水泥厂对水泥温度的控制, 应从熟料冷却开始, 熟料应在较高温度范围 (1200~1450℃) 内快速冷却, 控制出窑熟料温度≤100℃, 出窑熟料要按质分别存放、搭配入磨, 不得直接入磨, 应贮存一定时间, 以控制入磨熟料温度≤80℃。

水泥厂可根据选粉机工艺和结构特点, 安装相应冷却设备对水泥成品进行降温, 同时加强磨内通风, 必要时可采取入磨前淋水或磨内喷水, 也可以用一些含有适量水分的湿粉煤灰或湿矿渣作混合材, 其带入的水分在粉磨过程中吸收热量而蒸发, 能起到磨内喷水的作用, 有利于降低出磨水泥的温度。由于新鲜水泥在生产后12d内对外加剂吸附量较大, 水泥厂应有足够的水泥库容, 入库水泥时间应适当延长, 使水泥出厂前能得到充分降温。

6 水泥粉磨细度 (比表面积) 及颗粒级配和颗粒形状

水泥标准中的细度指标对预拌混凝土配制用水泥并不具有重要意义, 不宜盲目提高水泥的比表面积来提高水泥强度。因为相同的筛余或比表面积平均粒径及粒度分布可能不同, 而且水泥比表面积增大, 标准稠度需水量越大, 对外加剂吸附量大, 目前制备混凝土时, 都掺了超细微粉 (矿渣微粉、1~2级粉煤灰) , 也起到了调节混凝土中胶凝材料颗粒级配的作用。

不同粒度分布对水泥质量影响很大, 0~10μm的颗粒在7d以前起主要作用, 10~30μm的颗粒在7d~3个月期间起主要作用, 30~60μm的颗粒在28d以后起一定作用, 大于60μm的颗粒主要起稳定体积的作用。0~10μm熟料颗粒含量越大, 水泥的比表面积、标准稠度需水量、石膏掺入量、水化热越大。因此既节能又有较好强度和耐久性的水泥最佳颗粒组成应该是0~10μm的颗粒占30%, 10~30μm的颗粒占40%, 30~60μm的颗粒占25%, 大于60μm的颗粒占5%左右, 比表面积大致是280~350m2/kg。

水泥应具有连续的颗粒分布级配, 使水泥粉体达到最佳堆积密度。水泥颗粒分布窄, 颗粒堆积的空隙率大, 水泥标准用水量大, 凝结时间长, 早期强度低, 与外加剂相容性差, 水泥企业应选用高效选粉机, 其优越的分级性能可改善水泥颗粒组成, 使颗粒分布较集中, 同时配置颗粒分析仪, 定期做水泥颗粒级配的检测, 进行对比、研究, 找出合理的质量控制指标。

水泥颗粒的球形度越大, 颗粒间的摩擦越小, 与外加剂的适应性越好, 因为球形颗粒产生“滚珠效应”, 使混凝土的流动性提高。水泥用球磨机进行粉磨, 同时细磨仓最好用小钢球作研磨体, 因为辊压机作粉磨时, 水泥颗粒形状复杂, 需水量偏高;钢段做研磨体, 粉磨时物料和研磨体间线接触较明显, 粉磨出来的水泥颗粒呈条状、柱状、针状的较多;小钢球粉磨时物料和研磨体间的点接触较为明显, 粉磨出来的水泥颗粒呈球形或椭球形的较多。

7 结语

水泥企业应从预拌混凝土的工作性能与耐久性入手, 多方面提高水泥质量, 以提高水泥与外加剂的适应性。

(1) 一般水泥中C3A含量在4%~7%, C3S含量在50%~55%之间时, 对外加剂的相容性较好。

(2) 尽量使用天然二水石膏作为水泥调凝剂, 应根据水泥的流变性能变化来优化外加石膏量。

(3) 在水泥生产中最好复掺矿渣、粉煤灰、石灰石等优质混合材, 实现二者优势互补。

(4) 水泥中可溶碱的含量0.4%~0.6%时为最佳, 水泥厂要严格控制硅铝质原料碱含量R2O≤4.0%, 提高煅烧温度, 延长煅烧时间, 降低生料细度, 以及在生料中加入氟化物以提高碱的挥发率。

(5) 出窑熟料应快速冷却, 控制出窑熟料及入磨熟料温度;加强磨内通风, 或入磨前淋水或磨内喷水或用湿粉煤灰或湿矿渣作混合材降温, 入库水泥时间应适当延长或安装相应冷却设备对水泥成品进行降温。

(6) 水泥的比表面积应控制在280~350m2/kg比较合适;水泥应具有连续的颗粒分布级配;粉磨设施最好用球磨机, 细磨仓最好用小钢球作研磨体。

参考文献

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[3]沈威, 黄文熙, 闵盘荣.水泥工艺学[M].武汉:武汉工业大学出版社, 1991-7 (1) .

水泥外加剂 篇2

随着预拌混凝土的飞速发展，混凝土设计除了虑混凝土强度、耐久性之外，还要注意其施工性；改善施工性能的主要措施是掺加外加剂，同时还在水泥与外加剂是否相适应的问题。水泥与外加不相适应主要表现在：混凝土坍落度经时损失大，凝土凝结过快，甚至造成混凝土结构出现裂缝等况，影响混凝土工作性能。外加剂作为混凝土的组部分，所占的比例虽然很小，但是对混凝土的性能影响很大，它能够明显提高混凝土的坍落度，调节结时间，从而很好改善混凝土施工性能，节约生产本、提高经济效益。水泥与混凝土外加剂相容性不，可能是外加剂本身质量问题，也可能是水泥品质原因及施工时使用方法不当造成的。采取相应的术措施，改善水泥与混凝土外加剂相容性，也是水企业所要面对的问题，因为它关系到企业市场占率和企业经济效益。

1.存在的问题

2007年10月16日山东临沂市某搅拌站使用我司生产PO42.5级水泥预拌混凝土，用户反应使用批次水泥配制混凝土经时流动度损失大，不利于凝土的运输和工地施工。虽然搅拌站采取相应技措施，如增加外加剂掺量，适当提高水灰比等措，但效果不理想，特别是10月18日预拌混凝土到达施工现场施工时发生急凝现象，导致工程被迫中断施工，不得不拆除已施工的路面重新施工，造成相当大的经济损失，同时也影响公司和搅拌站的声誉。好在发现问题及时，该搅拌站共进该批次水泥3000t，只用去500t左右，损失相对较小。双方共同取样进行全套水泥物理检验，但检测结果各项指标均符合GB175-1999标准，即水泥质量没有问题。经进一步了解发现，搅拌站为降低生产成本，刚刚更换了外加剂生产厂家，很有可能是水泥与混凝土外加剂不相适应造成的。为验证这一判断，我们和搅拌站一起使用原来和现在的使用外加剂做水泥净浆流动度对比试验，两种外加剂掺量均按水泥质量的1.5%，原来使用的外加剂水泥净浆初始流动度为2110mm，600min后水泥净浆流动度为1740mm，经时流动度损失为370mm；而现在正使用的外加剂水泥净浆初始流动度为2130 mm，600min后水泥净浆流动度为1490mm，经时流动度损失为640mm，试验结果发现 正在使用的外加剂经时流动度损失大，表明水泥与混凝土外加剂相容性差。

2原因分析及采取技术措施

众所周知，水泥水化反应需要小于水泥质量25%的水量，但水泥遇到水会形成絮状结构将水包裹在里面，因此为了使水泥水化更完全和提高混凝土施工性能，需要加入更多的水。外加剂的加入能够在水泥颗粒表面定向性吸附，使水泥颗粒带相同电荷相互排斥而分离开来，从而释放出水泥絮状结构包裹的水分，使更多的水参与水化反应，提高其施工性能。水泥颗粒对外加剂吸附性的大小及外加剂耗量的大小，均能反应出水泥与外加剂适容性的好坏。外加剂与水泥不相适应的问题主要表现在外加剂对水泥工作性能改善不明显。这既有外加剂本身质量问题，也与水泥矿物组成、煅烧状况、石膏掺量、水泥细度和混合材种类、石膏品种和掺量、水泥粉磨温度、水泥新鲜度有关。虽然水泥物性检验均合格，但发生此次凝结时间异常也有水泥因素在里面。因查对原始生产控制记录和化验台帐发现，这批水泥的出磨水泥温度过高，连续18 h出磨水泥温度超过130℃，因此导致二水石膏绝大部分转化为无水石膏，无水石膏的溶解速度最慢，尽管水泥中有石膏提供足够的SO3含量，但仍不足以抑制C3A的早期水化发生急凝现象，导致水泥浆的流动性能变差。

2.1调整熟料矿物组成

水泥熟料四种主要矿物C3S，C2S，C3A，C4AF，它们对外加剂的吸附能力是不一样的，其吸附顺序为：C3A>C4AF>C3S>C2S。其原因是：铝酸盐矿物在水化初期其电动势是正值，能吸附较多的阴离子型的外加剂；而硅酸盐矿物（C3S和C2S）在水泥水化初期其电动势为负值，吸附阴离子型的外加剂的能力较弱。为提高水泥与外加剂的相容性，应适当提高熟料矿物中硅酸盐矿物（C3S+C2S）的含量，降低铝酸盐矿物的含量，特别是C3A的含量。我公司为提高熟料早期强度，曾经提高过C3A含量[即w(C3A)由8.1%提高到9.9%]。为此对熟料矿物进行重新调整，熟料三率值由KH=0.89±0.02，SM=2.65±0.1，IM=1.60±0.1调整

为：KH=0.91±0.02，SM=2.70±0.1，IM=1.50±0.1，且控制熟料中w(Al2O3)=4.8%~5.0%，w(Fe2O3)=3.2%~3.4%，使熟料中w（C3A）值控制在8%以下。

2.2石膏的品种和掺量

石膏作为水泥的缓凝剂，遇水后溶解为Ca2+、SO42-，如果在水泥水化初期能抑制C3A水化速率，水泥和混凝土就能得到所需要的工作性能，因此水泥中硫酸盐的数量和溶解度至关重要。但不同品质，不同形态的石膏溶解度和溶解速度差异很大，它们对水泥的缓凝作用不同。二水石膏应用的最多，但它的溶解度和溶解速度不是最大的，因此在生产中要控制好出磨水泥温度。水泥磨内温度偏低时产生半水石膏少，不能抑制C3A的早期水化，导致急凝，与外加剂相容性变差；水泥磨内温度偏高时几乎全部二水石膏都转化为硬石膏，易导致水泥假凝；水泥磨内温度适当高，使部分二水石膏转化为溶解速度大的半水石膏，能很好地抑制C3A的早期水化，与外加剂适应性好。同时水泥中石膏的掺量对外加剂也有影响，在水泥凝结时间控制范围内，适当提高水泥中SO3的含量，有利于改善水泥与外加剂的相容性，但适宜的SO3含量应根据水泥中C3A的含量、碱含量、水泥比表面积及生产水泥的品种来确定。通过以上分析可知，由于熟料中C3A量上升，而生产中水泥SO3控制指标并没有及时做出相应提高，导致水泥凝结时间缩短；再加上粉磨温度过高，二水石膏转化为溶解速度小的无水石膏，导致水泥凝结时间不正常。为此在调整熟料三率值的基础上，通过实验确定w(SO3)控制指标由2.2%±0.2%调整为2.5%±0.2%，同时对磨机筒体采用淋水的方法，使出磨水泥温度控制在120~130℃。

2.3水泥细度及颗粒级配

在外加剂掺量相同的条件下水泥颗粒越细，其比表面积越大，外加剂对其的塑化效果要差些。因为比表面积越大时，水泥与水接触的面积越大，水泥颗粒表面形成水膜所需水量就大，在相同水灰比的情况下，水泥颗粒之间的自由水就相应减少，水泥浆体流动性变差；同时水泥比表面积越大，水泥早期水化速度越快，絮状水化产物形成越快，水泥浆体流动性变差，同样导致水泥与外加剂相容性变差。水泥颗粒级配也对外加剂有影响，水泥颗粒平均粒径过小时，水泥中的细粉较多，比表面积大，与外加剂相容性差；而水泥颗粒平均粒径过大时，水泥净浆泌水性增大，同样与外加剂相容性变差。公司为提高水泥早期强度，采取提高水泥比表面积的技术措施，这样不但因水泥比表面积过大，产生水泥与外加剂不相适应的问题；而且在研磨比表面积过大的水泥时，研磨温度会上升，导致更多的二水石膏转解成无水石膏，进一步导致水泥与外加剂相容性变差。为此调整出磨水泥比表面积控制指标由（370±10）m2/kg降为（350±10）m2/kg。

2.4延长水泥出库时间

刚磨制的水泥比较干燥，温度高，正电性较强，与水化合快，对外加剂吸附大，降低了外加剂对其的塑化效果，与外加剂相容性差。10月份是水泥销售黄金季节，水泥供不应求，库存量少。为此在保证发货量的基础上，增加水泥库存量，搞好均化搭配，相应延长水泥出库时间，降低水泥温度，当水泥库存小于10m时，禁止水泥出库。

2.5调整混合材品种

水泥中混合材的品种、颗粒形貌及掺量对外加剂均有影响。根据试验和实践表明，水泥中混合材对外加剂相容性由差到好的顺序为：煤矸石＜粉煤灰＜矿渣。这是因为火山灰质混合材具有较大的内表面积，对外加剂有吸附性；另外就是不同品质的粉煤灰对外加剂的相容性相差也较大，优质粉煤灰、超细粉煤灰相容性好，粗粉煤灰和含碳量大的粉煤灰对外加剂相容性差。粒化高炉矿渣本身具有胶凝性和火山灰性，磨细的矿渣粉，还具有填充效果，有利于提高混凝土的流动性，与外加剂相容性好；但如果矿渣粉较粗，水泥易泌水，与外加剂相容性差。为此在确保水泥质量不变的情况下，对水泥配比进行了调整。水泥原质量配比为：熟料∶石膏∶矿渣∶炉渣∶粉煤灰∶石灰石=76∶4∶6∶8∶3∶3，调整后为熟料∶石膏∶矿渣∶炉渣∶粉煤灰∶石灰石=76∶4∶9∶4∶3∶4。经检验水泥各项技术指标均符合控制要求。

3结语

（1）生产实践表明，水泥与外加剂相容性的影响因素众多，很多因素之间既相互作用又相互依赖，几乎所有影响水泥与外加剂相容性的因素都与水泥的其他性能有关。

水泥外加剂 篇3

摘要：外加剂与水泥适应性影响因素。

关键词：外加剂与水泥适应性影响因素

1外加剂的掺量和掺加工艺的影响

1.1混凝土外加剂的最佳掺量外加剂的掺量应按推荐掺量、使用要求、施工条件、原材料等因素通过试验进行确定。使用要求是指工程的使用要求，如早强还是缓凝，节约水泥还是改善性能等。施工条件是指现场工地条件，如当时的气温，保温养护措施，地上施工还是地下施工，以及工地的管理操作水平。混凝土原材料的变化较大，原材料的改变对外加剂的影响效果也不一样。以上条件的变化都将影响外加剂的使用效果，因此，工程确定使用外加剂品种后，应通过试验确定最佳掺量。对某一种水泥、某一配比的混凝土而言，任何混凝土外加剂都存在一最佳掺量，即在最佳掺量时，混凝土外加剂的性能会出现拐点。外加剂的掺量是获得最好的技术和经济效益的重要因素，其最佳掺量是根据试验、混凝土配合比来确定。各种减水剂的最适宜掺量不尽相同。萘系减水剂大约为水泥质量的0.5％－1.5％，此时强度增加为10％－25％。在混凝土外加剂大掺量或低掺量(相对最佳掺量而言)往往会出现截然不同，意想不到的效果。如“坍落度”损失的快慢、泌水大小、缓凝与促凝等。不同的外加剂有各自不同的适宜掺量范围，小于或大于该范围均不能发挥其本质作用。超掺量会使凝结时间延长，减水率和强度增长幅度不大，尤其是木钙，超掺量会使混凝土长期不凝结。高效减水剂超掺量会引起泌水严重，和易性不好，技术经济均不合理。使用高效减水剂由于减水率较大，一般都能达到12～20％，所以在使用中一定要注意控制适宜的掺量，以避免因掺量过多引起强度下降，流动性过大，影响工程质量。因此施工单位在使用外加剂前，应按工程实际情况，验证确定外加剂的最佳掺量。

1.2混凝土外加剂掺加工艺(先掺法和后掺法)改变混凝土外加剂的掺加工艺，根据以往工作经验和从事混凝土工程人员的调查，后掺法的混凝土的工作性能优于先掺法的混凝土，而达到同样的效果。后掺法的掺量往往更小，这与混凝土外加剂和水泥颗粒的吸附和分散有关。所以在工程实际中要根据试验决定采用先掺法还是后掺法。通过试验和工程实际应用表明：采用后掺法或滞水法、或少量多次掺加的工艺，这种方法的效果较好。

2搅拌时间与搅拌速度的影响

混凝土搅拌时间会影响混凝土的含气量及混凝土外加剂对混凝土的分散效果、凝结时间，从而混凝土的工作性和硬化混凝土的力学性能和耐久性。搅拌机速度过快，会破坏水泥中的胶体结构和破坏水泥颗粒表面形成双电层膜，使混凝土凝结时间、坍落度损失、泌水量都受到较大影响，但在施工中一般搅拌1.5～3分钟。如果采用干掺法，减水剂应有载体分散或延长搅拌时间，保证混凝土搅拌均匀。采用溶液掺加时，配制减水剂的水必须从拌和水中扣除，以保证准确的水灰比。为减少坍落度损失，使减水剂更有效地发挥作用。可采用后掺法。对高效减水剂掺加方法不同，效果也不同。后掺法将使混凝土的和易性及强度比同掺法优越。当采用搅拌运输车运送混凝土时，减水剂可在卸料前2分钟加入搅拌运输车，并加快搅拌运输车转速，拌匀后出料，效果较好。

3混凝土外加剂品种的影响

混凝土外加剂中所含不同的官能团如：－OH，－SO₃，－COOH，－CH₂等对水泥颗粒影响不同，外加剂的分子量，形状不同都会影响外加剂的性能。混凝土外加剂呈阴离子表面活性剂还是呈阳离子表面活性剂。水泥中C₃A，CAF，C₃S等吸附分散效果不相同，也直接影响水泥中SQ4^2-的溶解度，从而导致混凝土外加剂与水泥适应性的问题的。在泰安地区大多数外加剂都是β－萘硫磺酸甲醛高缩合物的钠盐，在施工中当外加剂与所用水泥的适应性不好，更换水泥又不可能时可以要求外加剂厂家调整外加剂的成分，以达到外加剂与水泥的适应性良好。混凝土外加剂中碱含量高，则对混凝土早期强度有利，但新拌混凝土坍落度损失快。有些外加剂引气量过大，而且气泡不均匀、不封闭。气泡过大导致新拌混凝土坍落度损失快，而且使硬化混凝土抗冻、抗渗等耐久性下降。

4水泥的影响

在混凝土组成材料中水泥对外加剂混凝土的性能影响最大，不同的减水剂品种对水泥的分散、减水、增强效果不同。对于同一种减水剂，由于水泥矿物组成、混合材料品种及掺量、含碱量、石膏品种及掺量的不同，其减水增强效果也很不相同。

4.1矿物成分水泥的矿物组成中以C₃A，C₃S对水泥的水化速度和强度的发挥起决定作用。C₃A含量高的水泥减水效果较差。影响水泥适应性的主要是C₃A。在水泥中一般以石膏作为调凝剂。一般说来，C₃A含量低的水泥，其适应性良好，坍落度损失小。减水剂加到水泥中后，首先被C₃A吸附。在减水剂掺量不变的条件下，含量高的水泥，由于被C₃A吸附量大，必然使得用于分散C₃S和C₂S等其他组分的量显著减少，因此C₃A含量高的水泥减水效果较差。需要较多的CaSO₄·2H₂O作为调凝剂。若混凝土拌合物中SO4_2-浓度不足，新拌混凝土坍落度损失快。通常水泥适应性不好，水泥在生产过程中采用回转窑干湿法生产，使水泥混凝土物组分晶相状态细度石膏发生不同程度的变化，从而导致混凝土外加剂与水泥适应性问题的产生。水泥中吸附外加剂能力C₃A＜C₄AF＜C₃SII＜C₂S。其水压速率与其关系近似成正比。当新鲜水泥存放一段时间后，由于其中f-CaO减少使混凝土拌合物需水量减少，坍落度损失减缓，从而改善了混凝土外加剂与水泥适应性，水泥中亲水性掺合料保水性好。火山灰质水泥保水性差，易泌水。一般水泥需水量大小和坍落度损失大小按规律：PI.PII＞P.O＞P.S＞P.F＞P.P泌水性正好与其相反。水泥熟料中碱含量过高，就会使水泥凝结时间缩短，使其早期强度及流动度降低，因此，碱含量高的水泥减水效果较差。用硬石膏或工业副产石膏作调凝剂的水泥，对不同种类的减水剂使用效果不同，如木钙、糖蜜缓凝剂掺入用硬石膏作调凝剂的水泥后会出现速凝、不减水等现象，在使用中必须注意。在工程中选用外加剂时，应根据工程材料及施工条件通过试验确定。

4.2 细度水泥过细，水化速度快，需水量大，保水性好，但坍落度损失快减水效果大，而且水泥过细，混凝土收缩大，含气量下降，降低了混凝土的抗渗、抗冻耐久性。

4.3 石膏石膏是水泥熟料中的主要胶凝材料。石膏细度大，使石膏溶解度不够，产生速凝。石膏用量不够，不能有效控制C₃A的水化。一般在混凝土中，CaSO₄·2H₂O调凝效果优于CaSO₄·1／2H₂O。石膏与水泥熟料的粉磨温度通常较高，从而使二水石膏脱水或半水石膏再脱水成石膏，从而导致混凝土外加剂与水泥适应性较差。有的石膏在使用木钙或糖蜜类减水剂时会产生速凝现象，特别是用无水石膏或工业氟石膏时。

5掺合料的影响

通常水泥中掺加粉煤灰或磨细的矿渣有利于新拌混凝土的流动性，而且使其坍落度损失减缓。但需水量比的关系为：Ⅰ级＞Ⅱ级＞Ⅲ级。Ⅰ级坍落度损失小，但保水性差，易泌水。掺膨胀剂的混凝土其坍落度损失快，水泥与混凝土外加剂适应性较差，掺矿渣混合材的水泥比普通水泥减水效果好。

6环境温度、湿度的影响

混凝土拌合物的凝结时间、硬化速度和早期强度的发展与养护温度有密切关系。掺八高效减水剂后，这种现象更加明显。特别是凝结时间的影响在20℃以下较显著。温度高，水泥的水化速度加快，而且混凝土表面水分蒸发加快，混凝土内游离水通过毛细血管源源不断地补充到混凝土表面。这样，水泥水化加速，而混凝土的游离水大量被蒸发而减少，从而使新拌混凝土坍落度损失加快。而且某些混凝土外加剂的缓凝效果在30℃以上作用大大降低。醇酮酯在高温下，对C₃S缓凝效果较好。因此在高温下，大多需要提高混凝土外加剂的掺量和防止水分蒸发。木钙具有缓凝性和引气性浇筑后要较长时间才能形成一定的结构强度，在养护时如果用蒸养必须延长静停时间或减少掺量，否则混凝土容易产生微裂缝、表面疏松、起鼓及膨胀等质量缺陷。但使用高效减水剂时，由于其引气量较低，缓凝性也较小，用于蒸养时不需要延长静停时间。所以在掺外加剂的混凝土施工中一定要注意养护，避免养护过程中水分蒸发。混凝土强度值虽然也随着温度降低而降低，但在5℃养护条件下，3d强度增长率仍然较高，因此高效减水剂可用于日最低气温0℃以上施工的混凝土。

7施工配合比的影响

施工中配合比虽是设计问题，但它对混凝土外加剂与水泥适应性的影响很大。据有关资料和试验表明：砂率过高会使混凝土拌合物流动性降低，保塑性降低，坍落度损失加快。在混凝土配合比中，石子的形状、吸水量、级配也严重影响混凝土的施工性、保水性、粘聚性、流动性、保塑型、可密实和成型性。在实验中，降低水灰比W／C以提高混凝土的强度，而在低水灰比W／C下，有一个最佳单位用水量。在最佳用水量下，混凝土外加剂对水泥混凝土的各项性能能充分发挥使混凝土拌合物的保水性能，保塑性能等工作性状态改善，保证了水泥在水化时，石膏有足够的溶解用水，从而保证了外加剂的浓度，是外加剂和水泥适应性得到了改善。砂石骨料的粒径、品种和用量对减水剂混凝土的含气量、减水率和强度有一定的影响。砂的粒径对混凝土的含气量的影响较大，含气量的峰值出现在粒径0.3～0.6mm的范围内，这是由于砂的表面粗糙凹凸不平，易于聚存气体，当砂的粒径大于该范围时，由于表面积小，吸附空气量少，拌合物内含气量小：而粒径小于该范围时，拌合物易于凝聚成团，阻碍了气体的进入，故含气量也小，混凝土的减水率随含气量的增加而相应提高。因此，以中砂配制的混凝土减水率最佳。粗砂和细砂次之，特细砂则减水效果最差：石子粒径在20～40mm时，对减水率的影响不显著，粒径小于20mm时，则含气量增加，大于40mm时，则含气量减小：石子品种对混凝土减水率有较大的影响，卵石表面光滑，表面积小，而碎石表面粗糙多棱角，表面积大，在要求混凝土坍落度相同的情况下，碎石需增加用水量和砂率，如砂率不增大，则碎石混凝土的减水率低于卵石混凝土。

8结束语

水泥外加剂 篇4

关键词：混凝土,外加剂,水泥,适应性,探讨

0 前言

混凝土外加剂的开发应用, 使混凝土逐渐朝绿色高性能混凝土发展。然而混凝土外加剂与水泥之间有时存在不相适应的状况, 影响了外加剂的应用效果和混凝土的性能, 并由此容易引起外加剂供应商、商品混凝土公司与混凝土施工单位之间的矛盾。

混凝土外加剂和水泥的适应性问题, 自外加剂应用于混凝土中以来, 就一直伴随至今, 绝大多数混凝土外加剂与水泥都存在适应性的问题。要充分发挥混凝土外加剂在建筑工程中的作用, 首先要掌握混凝土外加剂与水泥适应的作用规律, 才能解决好混凝土外加剂与水泥适应性问题, 从而确保混凝土具有较好的施工性能, 并且确保体积稳定性能、耐久性能及混凝土强度等符合施工要求。

影响混凝土外加剂和水泥适应性的因素很多, 有外加剂方面的因素、也有水泥方面的因素、还有混凝土掺合料品种、掺量和掺加方法及环境等因素的影响。下面就以减水型混凝土外加剂为例, 对混凝土外加剂和水泥适应性的主要影响因素进行探讨。

1 外加剂方面的影响因素

外加剂方面的影响因素主要有:外加剂分子结构、聚合度、纯度、掺量等。水泥等无机矿物颗粒由于范德华力、不同电荷的静电相互作用、水泥水化颗粒的表面化学作用, 导致水泥颗粒粒子形成聚集结构, 束缚一部分水, 不能用于润滑水泥粒子, 也不能立即用于水化, 加入减水型混凝土外加剂, 如加入萘系高效减水剂后, 由于该减水剂会使水泥颗粒粒子形成双电层, 双电层的静电斥力使水泥颗粒粒子分散;如加入氨基磺酸盐系高效减水剂, 由于该减水剂会使水泥颗粒粒子表面的外加剂层相互作用产生空间斥力, 该空间斥力使水泥颗粒粒子分散;如加入聚羧酸盐和羧基磺酸类盐系高效减水剂后, 由于该减水剂会使水泥颗粒粒子形成静电斥力和空间斥力, 这两种力的共同作用而使水泥颗粒粒子分散。加入这些常用的减水剂后, 水泥絮凝结构解体, 释放束缚水并阻止粒子的表面相互作用, 使水泥浆体的流动性增大, 施工性能得到改善, 其施工性能改善的程度与减水型混凝土外加剂的品种及掺量有关。如萘系高效减水剂, 其改善混凝土施工性能的程度与萘系高效减水剂的磺化程度、磺化产物、缩合工艺、相对分子质量大小、平衡离子、分子结构等有关。在合成萘系高效减水剂时的磺化越完全, 则转变为带有磺酸基磺化物的萘环越多, 减水剂的品质越好, 静电斥力越大, 对水泥颗粒粒子的分散作用越强。萘系高效减水剂分子聚合度对其塑化效果也有明显的影响。试验表明, 萘系高效减水剂分子的聚合度为10左右时的塑化效果较好。减水剂掺加时的状态对水泥的塑化效果也有影响, 掺加粉状的减水剂, 其塑化效果比掺加液态的减水剂时低, 其原因是粉状减水剂的分子呈缠绕形结构, 而减水剂溶解在水中1天以上时, 其分子呈直锁形结构, 因此吸附在水泥颗粒上所取的分散效果就大些。

2 水泥方面的影响因素

水泥方面的影响因素主要有:水泥矿物组成成分、碱含量、石膏形态及其掺量、细度、水泥的新鲜度和温度、掺合料种类及掺量等。水泥熟料矿物组成一般为C3S占45%~65%, C2S占15%~30%, C4AF占10%~18%, C3A占4%~11%。由于水泥熟料矿物组成成分不同, 减水剂对其产生的塑化效果也不同, 水泥熟料四大矿物成分C3S、C2S、C4AF和C3A对减水剂吸附作用的大小顺序是C3A>C4AF>C3S>C2S, 吸附作用越大, 分散效果越差, 试验表明:当水泥中C3A的质量分数≤8%, C3S的质量分数在50%~55%之间, 并用二水石膏配制的水泥与各种外加剂的适应性都较好, 一般都能满足施工要求。但当C3A的质量分数>8%时, 通常会出现外加剂与水泥不相适应的情况。我国水泥厂数量多, 分布范围广, 水泥熟料矿物组成成分不尽相同, 这是我国商品混凝土生产中较易出现外加剂和水泥不相适应的原因之一。水泥中的碱含量主要取决于所用的石灰和粘土等原材料, 水泥碱含量越高, 适应性越差。高碱含量会加速水泥的早期水化速率, 导致需水量增大并且加快工作度损失, 塑性效果变差。水泥的碱含量大还将导致混凝土坍落度损失加快和凝结时间缩短。试验表明, 低浓型萘系高效减水剂, 与碱含量高的水泥的适应性, 优于高浓型萘系高效减水剂。水泥粉磨过程中要加入一定量的石膏作为调凝剂, 由于粉磨过程中磨机内温度升高, 二水石膏在150℃会脱去部分结晶水转变为半水石膏, 温度再升高至160℃以上, 半水石膏会继续脱去剩余结晶水转变为溶解性较差的无水石膏, 无水石膏作为调凝剂的水泥碰到木钙 (木钠) 、糖钙组分时, 无水石膏表面立即大量吸附木钙 (木钠) 或糖钙分子, 并被吸附膜严密地包裹起来, 无法溶解出为水泥浆提供必要的硫酸根离子, 因而造成C3A大量水化, 形成相当数量的水化铝酸钙结晶体并相互连接, 轻者导致混凝土坍落度损失过快, 严重者不仅得不到预期的减水效果, 还将导致混凝土流动性损失过快甚至异常凝结 (假凝) 现象, 即产生严重的不相适应。石膏粉磨细度不够, 石膏的溶解性差, 即使运用二水石膏也会产生速凝等现象。水泥细度越细, 表面积越大, 需水量越大, 从而降低了液相中残留的外加剂的浓度, 使液体稠度增加, 塑化效果变差, 混凝土坍落度损失变快, 而且, 水泥过细, 水化速度快, 水化热高, 混凝土容易产生裂缝。新鲜水泥温度有时高达80~90℃, 相当干燥, 大部分新鲜水泥在生产后12天以内对外加剂吸附量较大, 随后逐渐趋于正常。新鲜水泥早期水化快, 水化时发热量大, 所以需水量大, 而且对外加剂的吸附作用也大。因此, 在同等掺量情况下, 混凝土必然会产生需水量增大、流动度变小、坍落度损失快、凝结时间短等许多不适应现象。根据国家标准, 允许在水泥中掺入一定量的掺合料, 常用掺合料有水淬高炉矿渣、粉煤灰、沸石粉、火山灰、窑皮等, 由于掺合料的掺量、细度及性能不同, 必然影响外加剂对水泥的适应性。

3 混凝土掺合料的影响因素

混凝土掺合料影响因素主要有:掺合料的品种、掺量和掺加方法等。活性掺合料的品种主要有硅灰、磨细矿渣粉、粉煤灰等。当混凝土掺入适量活性掺合料时, 不但能节约水泥, 改善混凝土的工作性能, 提高混凝土的强度, 还能改善外加剂对水泥的适应性。

4 小结

水泥外加剂 篇5

宁靖

（深圳市福盈混凝土实业有限公司，广东 深圳20151026）

摘要：简要论述了混凝土外加剂与水泥的适应性及其影响因素和改善措施，可供混凝土试验员、混凝土生产与施工人员，以及工程管理、监理人员阅读参考。

关键词：外加剂；作用机理；水泥；适应性；分析；改善措施

一、外加剂的作用机理

各种外加剂尽管成分不同，但均为表面活性剂，所以其减水作用机理相似。表面活性剂是具有显著改变(通常为降低)液体表面张力或二相间界面张力的物质，其分子由亲水基团和憎水基团二个部分组成。表面活性剂加入水溶液中后，其分子中的亲水基团指向溶液，憎水基团指向空气、固体或非极性液体并作定向排列，形成定向吸附膜而降低水的表面张力和二相间的界面张力，在液体中显示出表面活性作用。当水泥浆体中加入减水剂后，减水剂分子中的憎水基团定向吸附于水泥质点表面，亲水基团指向水溶液，在水泥颗粒表面形成单分子或多分子吸附膜，在电斥力作用下，使原来水泥加水后由于水泥颗粒间分子凝聚力等多种因素而形成的絮凝结构(图4—28)打开，把被束缚在絮凝结构中的游离水释放出来，这就是由减水剂分子吸附产生的分散作用。水泥加水后，水泥颗粒被水湿润，湿润愈好，在具有同样工作性能的情况下所需的拌和水量也就愈少，且水泥水化速度亦加快。当有表面活性剂存在时，降低了水的表面张力和水与水泥颗粒间的界面张力，这就使水泥颗粒易于湿润、利于水化。

同时，减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基团指向水溶液，使水泥颗粒表面的溶剂化层增厚，增加了水泥颗粒间的滑动能力，又起了润滑作用[图4—29(a)、(b)]。若是引气型减水剂，则润滑作用更为明显。

二、外加剂的品种及作用

(1)减水剂：又称塑化剂或分散剂。拌和混凝土时加入适量的减水剂可使水泥颗粒分散均匀，同时将水泥颗粒包裹的水分释放出来，从而能明显减少混凝土用水量。减水剂的作用是在保持混凝土配合比不变的情况下，改善其工作性，或在保持工作性不变的情况下减少用水量，提高混凝土强度或在保持强度不变时减少水泥用量，节约水泥，降低成本。同时，加入减水剂后混凝土更为均匀密实，改善一系列物理化学性能，如抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性等，提高了混凝土的耐久性。普通减水剂 water-reducing admixture，在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。

高效减水剂 superplasticizer，在混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度减少拌合用水量的外加剂。

高性能减水剂high performance water reducer，比高效减水剂具有更高减水率、更好坍落度保持性能、较小干燥收缩，且具有一定引气性能的减水剂。

(2)缓凝剂：能延缓混凝土凝结硬化时间，便于施工，能使混凝土浆体水化速度减慢，延长水化放热过程，有利于大体积混凝土温度控制。缓凝剂会对混凝土l～3d早期强度有所降低，但对后期强度的正常发展并无影响。一般缓凝剂可使混凝土的初凝时间延长l～4h，但这对高温情况下大仓面混凝土施工是不够的。为了满足高温地区和高温季节大体积混凝土施工需要，国家“八五”科技攻关项目研究出了高温缓凝剂，这种缓凝剂能在气温为(35+2)℃、相对湿度为(60+5)％的条件下混凝土初凝时间为6～8h。

(3)早强剂：是指能加速混凝土早期强度发展的外加剂。主要作用机理是加速水泥水化速度，加速水化产物的早期结晶和沉淀。主要功能是缩短混凝土施工养护期，加快施工进度，提高模板的周转率。主要适用于有早强要求的混凝土工程及低温、负温施工混凝土、有防冻要求的混凝土、预制构件、蒸汽养护等等。(4)引气剂：是一种表面活性物质，它能使混凝土在搅拌过程中从大气中引入大量均匀封闭的小气泡，使混凝土中含有一定量的空气。好的引气剂能引入混凝土中的气泡达l0亿个之多，孔径多为0.05～0.2mm，一般为不连续的封闭球形，分布均匀，稳定性好，这样能显

著提高混凝土的抗冻性、耐久性同时还能改善混凝土和易性，特别是在人工骨料或天然砂颗粒较粗、级配较差以及在贫水泥混凝土中使用效果更好，改善混凝土的泌水和离析，减少混凝土渗透性，提高混凝土抗侵蚀能力。

(5)膨胀剂：是指能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂，掺入膨胀剂的目的是补偿混凝土

自身收缩、干缩和温度变形防止混凝土开裂，并提高混凝土的密实性和防水性能。目前建筑工程中膨胀剂的应用越来越多，如地下室底板和侧墙混凝土、钢管混凝土、超长结构混凝土、有防水要求的混凝土工程等等。

(6)泵送剂：能改善混凝土拌和物泵送性能的外加剂称为泵送剂，所谓泵送性，是指混凝土拌和物具有能顺利通过输送管道、不阻塞、不离析、料塑性良好的性能。泵送剂是硫化剂中的一种，它除了能大大提高拌和物流动性以外，还能在60～180min时间内保持其流动性，剩余坍落度应不小于原始的55％。此外，它不是缓凝剂，缓凝时间不宜超过120min(特殊情况除外)。

三、混凝土外加剂与水泥的适应性及其影响因素和改善措施 1 存在的问题

对水泥制品和混凝土的性能提出了新的要求，采用水泥、砂子、碎石和水4组分制作的常用混凝土已不能满足材料性能和施工性能要求。在混凝土、砂浆和净浆的制备过程中，掺人少量的(不超水泥用量的

5%)能对混凝土、砂浆或净浆改变性能的一种产品，称为混凝土外加剂。在混凝土中加入适量的外加剂，能提高混凝土质量，改善混凝土性能，减少混凝土用水量，节约水泥，降低成本，加快施工进度。随着技术的进步，外加剂已成为除水泥、粗细骨料、掺合料和水以外的第5种必备材料。掺外加剂是混凝土配合比优化设计和提高混凝土耐久性的一项重要措施。2.影响混凝土外加剂与水泥适应性的主要因素 2.1水泥矿物组成的影响

影响水泥适应性的主要是水泥矿物中的铝酸三钙（C3A）及硅酸三钙（C3S）的含量，试验分析水泥中C3A含量低而C3S含量高对外加剂适应好，而C3A含量越高，适应效果越差。2.2调凝剂的影响

2.2.1调凝剂(石膏)的形态 水泥常用调凝剂为石膏（硫酸钙），石膏又分为二水石膏（CaSO4 •2H2O）（又称生石膏），半水石膏（CaSO4•1/2H2O）（又称熟石膏或烧石膏），硬石膏（CaSO4）（又称无水石膏或天然石膏）。根据有关标准，三种石膏都可作水泥调凝剂使用，而其中硬石膏溶解性能较差，一些外加剂如糖钙、木钙等与硬石膏同用，不但不能促进石膏溶解，反而会降低硬石膏的溶解度，使水泥因缺少调凝成份而产生速凝等异常凝结。2.2.2石膏的细度

如石膏研磨细度不够，会影响石膏的溶解性，即使运用二水石膏也会产生速凝等现象。

2.2.3石膏的用量

在C3A含量偏高的水泥中，调凝剂仍按常规用量（3%～5%），无论选用何种石膏，混凝土凝结时间都会提前，这主要是水泥中C3A水化快，C3A含量增加，少量石膏不能满足它生成胶状钙矾石，从而影响了石膏的调凝效果。2.2.4石膏研磨温度

水泥厂为了缩短熟料冷却时间，经常将温度还较高的熟料与石膏同磨，二水石膏在150℃高温下会脱水成为半水石膏，温度再高至160℃以上，半水石膏还会成为溶解性较差的硬石膏影响水泥的适应效果。2.3碱含量的影响

(1)水泥中的碱主要来源于所用原材料，特别是石灰和粘土，当然这些碱相当一部分可以在水泥生产中挥发，但许多水泥厂为了节约能源，将挥发废气进行回收利用，这就使挥发的碱又沉淀下来，无形中使水泥含碱量增高。

(2)减水剂用于高碱水泥，减水率会急剧下降。试验表明，减水剂用于高碱水泥，混凝土增强效果下降，体积稳定性不好。

(3)缓凝剂的作用机理是能够吸附在水泥颗粒的表面，形成一层吸附膜，在一定时间内有效地阻止水泥水化，而大量的碱会破坏吸附膜，使水泥继续水化，失去了缓凝作用，如将缓凝剂用于有一定保塑要求的混凝土，则会加速坍落度损失，达不到保塑保坍效果。6水泥的存放时间及温度影响

水泥出磨存放时间较短的水泥称为“新鲜水泥”，由于水泥存放时间短，水泥温度较高，水泥水化速度极快，会造成石膏脱水，影响水泥的正常凝结，加之由于水泥在研磨过程中产生电荷颗粒之间相互吸附，影响了减水剂的分散作用，增大了混凝土坍落度损失率。事实上，出磨水泥的时间越短，水泥颗粒间吸附、凝聚的能力越强，因而致使外加剂的适应性变差.2.1外加剂自身的因素

外加剂的自身的原因主要有以下几个方面:(1)品种不同;(2)结构官能团的不同;(3)聚合度不同;(4)复配组分不同。

这些影响回通过不同的方式会影响与水泥的适应性。而不同厂家生产出来的外加剂也会有很多差异, 主要原因有:(1)生产制作工艺;(2)厂家制作过程的技术水平;(3)质量管理水平。因此,不同的厂家生产出来的产品必然有差异。

2.4水泥细度的影响

许多混凝土工程为了缩短工期，要求所用水泥有一定早强效果，而提高水泥细度是最有效的方法，水泥过细水化速度快，水化热高同时水泥比表面积的增加，更加降低了液相中残留外加剂溶度，增加了液体粘度，不能适应泵送，预拌混凝土要求。另外，过细水泥还会降低混凝土中的含气量，降低混凝土的抗渗、抗冻性能。

2.5掺合料的影响

根据国家标准，允许在水泥中掺入一定量的掺合料，常用掺合料有：粉煤灰、火山灰、煤矸石等，由于掺合料的性能不同，也会影响外加剂对水泥的适应性。

为掺煤矸石普通水泥与未用掺合料水泥应用外加剂后的不同测试结果。虽然应用同一种高效缓凝减水剂，掺量也相同，掺煤矸石水泥混凝土的减水率只有标准水泥的一半，即使外加剂掺量增加0.5%，掺煤矸石水泥的减水率也没有标准水泥高，煤矸石影响水泥效果的主要原因是煤矸石的比表面积大，吸附能力较强，外加剂掺入后，大部分被它吸附，而占较大比例的水泥粒子得不到外加剂的吸附分散，从而影响了减水效果。

2.6混凝土配合比的影响

（1）施工配合比虽然是设计问题，但它也会影响外加剂对水泥的适应性，如泵送混凝土适当提高砂率可提高混凝土可泵送性，但砂率过高也会影响混凝土的保塑性能，增加混凝土坍落度的经时损失率。

（2）实践证明，降低水灰比可以提高混凝土强度，而在较低水灰比条件下配制掺外加剂混凝土应有一最低用水量，这不但是保证混凝土有一定工作性，更重要的是保证水泥在水化时，石膏有足够的溶解用水，石膏在缺水时会大大影响溶解度，影响外加剂对水泥适应性。

2.7外加剂品种的影响

（1）外加剂中含钠盐过高对混凝土早期强度是有利的，但用于预拌混凝土中则会加快坍落度损失。

（2）有些引气剂引气量过大，且气泡性能不好会影响混凝土体积稳定性。（3）有一些膨胀剂与减水剂同掺，特别是和铝酸三钙含量高的水泥一起使用，会降低减水率增加坍落度损失，甚至会造成速凝。2.8搅拌时间和搅拌速度的影响

（1）混凝土的搅拌时间会影响混凝土中的含气量以及混凝土外加剂分散的匀质性，从而影响新拌混凝土的工作性。

（2）如果搅拌速度过快，水泥颗粒表面形成的双电层膜受到剪切应力的破坏，影响对水泥的适应性。外加剂与水泥适应性的改善措施

长期以来，混凝土工作者在提高减水剂与水泥的适应性，从而控制混凝土坍落度损失方面进行了大量的研究工作，提出了各种改善外加剂与水泥适应性，控制混凝土坍落度损失的方法。

3．1 新型高性能减水剂的开发应用

目前国内外广泛使用的高效减水剂主要为萘磺酸盐甲醛缩合物（萘系高效减水剂）和三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物（蜜胺树脂系高效减水剂），它们的减水率高，而且价格适中，但缺陷是与水泥适应性不太好，混凝土坍落度损失快。为了克服萘系高效减水剂和蜜胺树脂系高效减水剂的缺陷，国内外目前研究最多的是氨基磺酸盐系及聚羧酸盐系新型高效减水剂。这两种新型高效减水剂就可以很好地控制混凝土坍落度的损失。3.2 外加剂的复合使用

通过外加剂的复合使用，提高减水剂与水泥的适应性，从而控制混凝土的坍落度经时损失，这是目前普遍使用的一种简单而经济的方法。

①在生产减水剂时把高效减水剂与缓凝剂或缓凝减水剂复合使用，主要通过缓凝作用抑制水泥的早期水化反应，从而减小混凝土坍落度的经时损失；

②减水剂与引气剂复合使用，主要通过引入大量微小气泡，增大混凝土拌合物的流动

性，同时增大粘聚性，减小混凝土的离析泌水；

③减水剂与减水剂复合使用，通过“协同效应”和“超叠加效应”，提高减水剂与水

泥的适应性。事实上，复合使用减水剂控制混凝土坍落度经时损失，不应局限于高效减水剂与普通减水剂、缓凝剂以及引气剂的复合使用。在总掺量不变的情况下，复合使用高效减水剂也是提高高效减水剂与水泥的适应性，有效地控制混凝土坍落度经时损失的一种重要方法。高效减水剂的复合使用有以下两种情况：

（１）不同种类的高效减水剂，特别是具有不同种类极性基团分子结构的高效减水剂的复合使用。由于多种极性基团及多种分散作用力的共同作用，在总掺量不变的情况下，不但可以使复合高效减水剂的减水率得到提高，而且可能使复合高效减水剂与水泥的适应性得到显著改善。

（２）不同厂家生产的同种高效减水剂的复合使用。将不同厂家生产的同种高效减水剂复合使用，可能使复合高效减水剂具有更合适的平均分子量以及更合理的分子级配，因而，在总掺量不变的情况下，也可能使复合高效减水剂的减水率得到提高，可能使复合高效减水剂与水泥的适应性得到改善。3.3选择减水剂

（或泵送剂）的掺入方法减水剂（或泵送剂）的掺入方法对水泥净浆、砂浆及混凝土拌合物的流动性有明显的影响。先掺法和同掺法的流动性较小，滞水法的拌合物流动性较高，后掺法则能较长时间地保持拌合物的流动性。但是，当减水剂与水泥的适应性好，能有效地控制

坍落度损失，或减水剂掺量较大时，则掺入方法对拌合物流动性的影响差异减小。

减水剂（或泵送剂）的掺入方法对砂浆及混凝土的保水性也有明显影响，先掺法和同掺法时拌合物的保水性好，滞水法和后掺法的拌合物泌水性显著增加，甚至连拌合物的颜色也有所变化。滞水法和后掺法拌合物泌水后，其和易性变差，尤其是在掺量较高时浆体沉淀板结。泌出水的颜色也不同，同掺法水清，滞水法和后掺法的水混浊（即含有较多的减水剂及水泥颗粒）。在配合比完全相同的情况下，滞水法及后掺法对水泥有一定的缓凝作用，但其影响随着减水剂品种、水泥品种、减水剂与水泥的适应性以及减水剂的掺量不同而变化。3.4适当“增硫法” 在工程实践中，有时会遇到使用高浓萘系减水剂（Ｎａ２ＳＯ４含量低于５％）配制泵送剂，混凝土坍落度损失很快，而改用低浓萘系减水剂（Ｎａ２ＳＯ４含量１５％左右）配制泵

送剂，混凝土坍落度损失会大大降低。出现这种现象，可能是因为水泥浆中“缺硫”，即水泥水化初期，水泥浆液相中溶解的ＳＯ４２－离子浓度低，掺用低浓萘系减水剂后，可带入一定量Ｎａ２ＳＯ４，从而增加了水泥水化初期液相中ＳＯ４２－离子浓度的缘故。

水泥中的“硫”指的是水泥水化初期抑制Ｃ３Ａ迅速水化，从而调节水泥凝结时间的

ＳＯ４２－离子，通常用ＳＯ３含量表示水泥中的“硫量”。ＳＯ３最主要来源于水泥粉磨时加入的石膏，同时熟料中由于原料及燃料的原因也带入一些硫酸盐，如Ｋ２ＳＯ４，Ｎａ２ＳＯ４以及外加剂中带入的硫酸盐。水泥中的ＳＯ３适宜含量与水泥熟料中Ｃ３Ａ

含量、碱含量、水泥粉磨细度、混合材种类及掺量、石膏品种等因素有关。水泥中ＳＯ３

含量会影响减水剂与水泥的适应性。ＳＯ３抑制Ｃ３Ａ的水化速度还与水泥浆中的Ｗ／Ｃ

有关，当Ｗ／Ｃ较小时，由于水泥浆中水量少，ＳＯ３（即ＳＯ４２－离子）溶出量不足，而此时如果水泥中Ｃ３Ａ含量较高，且水泥比表面积又大时，水泥水化速度加快，Ｃ３Ａ

与石膏会争夺水分；若水泥中ＳＯ３含量较低，浆液中溶出ＳＯ４２－离子不足，此时减水剂与水泥适应性会变差，混凝土坍落度损失加快，甚至出现急凝现象。如果确信坍落度损失快是由于水泥浆中“缺硫”引起的，可通过适当“增硫法”，即适当增加外加剂中硫酸盐含量的方法，提高减水剂与水泥的适应性，从而控制混凝土坍落度损失。3.5适当调整混凝土配合比法

混凝土拌合物初始坍落度值的大小对２ｈ经时损失速度影响很大。通常初始坍落度值小，坍落度２ｈ经时损失速度大；而随着初始坍落度值增大，特别是１ｈ坍落度经时损失速度减小。因此，对于运程较远的商品泵送混凝土，如果出现坍落度损失过快，而通过调整外加剂配方及掺量的方法，又不能很好地解决问题，或者虽能解决问题，但成本太大，在这种情况下，则可能通过适当调整混凝土配合比（包括浆量多少、砂率大小等），在原坍落度设计值基础上，在充分保证硬化混凝土的各种性能的前提下，适当增大混凝土初始坍落度，也不失为一种解决工程中紧急事件的应急方法。

浅析水泥工艺外加剂技术及应用 篇6

水泥工艺外加剂技术从出现至今已经有100余年历史, 从早期的水泥缓凝剂发展到现在的多元化外加剂, 比如矿化剂技术、生料速烧剂技术、助磨剂技术以及晶种技术等。尤其是在低碳经济理念下, 我国也提出建立“资源节约型、环境友好型”社会的口号, 水泥行业的发展方向也更加注重绿色环保与资源利用, 水泥工业外加剂技术也进一步的发展。

1 水泥工艺外加剂的内涵

在水泥行业中, 水泥工艺外加剂至关重要, 它是在水泥生产进程中可以起到提升性能、节约成本的一种重要物质, 比如氧化镁、炉渣等。除特殊情况外, 一般外加剂的掺量要小于5%。

水泥工艺外加剂指的是水泥生产过程中会使用的外加剂, 它和水泥混凝土外加剂一样, 都是水泥外加剂的重要组成部分。质量合格的水泥工艺外加剂必须能良好适应于水泥混凝土外加剂, 同时氯离子等有害成分不能超标。从水泥工艺外加剂掺入的生产工序的不同, 一般可以把水泥工艺外加剂分成水泥生料制备系统外加剂以及水泥制备系统外加剂2大类, 现笔者具体阐述2大类外加剂技术及其应用。

2 水泥工艺外加剂技术及其应用

不同的水泥工艺外加剂具体技术不同, 其应用的范围也是有所区别的。水泥生料制备系统外加剂包括矿化剂、晶种、生料速烧剂以及生料助磨剂等, 它们对于生料的制备作用明显;水泥制备系统外加剂则包括水泥助磨剂、缓凝剂、水泥激发剂以及生产特种水泥用外加剂等, 它们对于水泥最终制备成品作用明显。

2.1 水泥生料制备系统外加剂技术

水泥生料制备系统外加剂包括矿化剂、晶种、生料速烧剂以及生料助磨剂等。

2.1.1 矿化剂技术

作为水泥生料制备系统外加剂的一种, 矿化剂一般具有加速碳酸盐分解、促进早强矿物形成以及提升产品质量等作用。通常情况下, 其掺量为2%左右, 如果掺入量过大可能产生负面作用。在具体实践中, 矿化剂又可以分成单矿化剂和复合矿化剂, 诸如石膏、稀土、碱等都可以作为矿化剂。

2.1.2 晶种技术

作为水泥工业中广泛运用的一种技术, 晶种技术是指在水泥生料制备过程中掺入晶种, 诱导结晶以促使矿物加速形成的技术。具体生产实践中, 矿渣、熟料等都可以作为晶种, 在进行掺入时掺量一般为1.5%~3%。尤其需要注意的是, 在进行生料制备时晶种与矿化剂一起掺入效果更佳, 可以将2者优势充分发挥出来。

2.1.3 生料速烧剂技术

在进行生料煅烧时, 有必要掺入一定量的生料速烧剂, 掺量一般在0.5%~0.6%之间, 这样的话可以在温度较低时缩短煅烧时间, 大大节约能源、减小成本, 最终达到高产高质的效果。需要注意的是, 在掺入生料速烧剂时, 必须科学合理地制定配料方案, 对于配热量和速烧剂掺量需要进行确定。此外, 在掺入速烧剂时必须确保速烧剂均匀分布。

2.1.4 生料助磨剂技术

为了提高粉磨效果, 在水泥生料制备系统中往往会使用生料助磨剂技术。掺入生料助磨剂后, 助磨剂会吸附在物料的颗粒表面并降低生料颗粒之间的摩擦, 最终导致物料表面易于滑动, 促使物料流动, 磨机产量大大提升。在具体实践中, 焦炭、石墨等都可以作为生料助磨剂。

2.2 水泥制备系统外加剂技术

水泥制备系统外加剂包括水泥助磨剂、缓凝剂、水泥激发剂以及生产特种水泥用外加剂等。

2.2.1 水泥助磨剂技术

与上述生料助磨剂作用机理一样, 水泥助磨剂也会吸附在物料的颗粒表面并降低物料颗粒之间的摩擦, 最终促使物料流动, 提高粉磨效果。通常实践中, 水泥助磨剂可以分为液态助磨剂与固态助磨剂。水泥制备系统中如果掺入前者, 掺量一般在0.006%~0.08%;如果掺入后者, 掺量一般在0.3%~1%。

2.2.2 缓凝剂技术

近年来, 建筑行业蓬勃发展, 混凝土工程项目建设如火如荼地展开。由于大体积混凝土工程对于终凝时间在6~8h的水泥需求巨大, 而这不是通过配料方案的调整就能实现的, 因此缓凝剂技术得到充分应用。从作用机理而言, 缓凝剂可以吸附在水泥矿物表层, 有效防止水泥矿物水化, 同时吸附大量水分, 延长凝结时间, 延缓水泥凝结和硬化, 起到缓凝的效果。

2.2.3 水泥激发剂技术

为了获得高性能的水泥成品, 其中重点在于水泥活性的增强。为了提高水泥活性, 在进行水泥制备时可以积极使用水泥激发剂, 其中具有助磨增强功能的激发剂当前应用最为广泛。其助磨功能表现为改善粉磨效果, 磨机产量大大提升, 而增强功能则是因为激发剂与水泥发生化学反应, 从而使水泥强度提升。因此, 在水泥制备系统中加入水泥激发剂往往可以生产出强度高、性能好的水泥。

2.2.4 生产特种水泥用外加剂技术

在生产实践中, 为了满足不同的工程项目需求, 需要制备特种水泥, 此时具有特种性能的外加剂则至关重要, 不同的特种外加剂会出现不同性能的水泥。

3 结语

随着水泥工业的迅猛发展, 水泥工艺外加剂种类变得更加多元, 技术也不断成熟, 广泛应用于水泥行业, 大大提升了水泥的性能和质量。

参考文献

[1]赵洪义.发展“低环境负荷水泥”[J].山东建材, 2002 (06) .

[2]郑德田, 高辉, 赵洪义, 等.外加剂技术促进水泥工业绿化进程[J].中国水泥, 2003 (09) .

黄金商机生产水泥混凝土外加剂 篇7

我国工程建筑所用水泥有硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥等多种型号, 抗冻性, 耐热性, 早期强度, 干缩性, 吸水性, 抗渗性, 耐海水耐化学腐蚀, 凝结硬化时间等存在一定的差别, 我国气候条件不同, 北方昼夜温差大, 南方气温高, 紫外线强烈, 四川等地酸雨重等, 水泥混凝土工程面对不同的施工环境, 只有加入不同的外加剂调节, 才能确保工程质量, 我厂追踪世界一流的水泥混凝土外加剂产品信息, 由多名专家研发成功水泥混凝土系列外加剂生产技术, 主要产品有:超级纳米水泥砂浆增强剂、超级纳米砂浆抗裂王、砂浆王、纳米抗碱剂、早强剂、防冻剂、减水剂、防水剂、缓凝剂、膨胀剂、速硬剂、注缝剂、脱模剂、界面剂、增稠粉等多种产品, 填补了国内水泥混凝土外加剂市场空白。针对我国许多工程存在严重的质量问题, 如水泥公路表面脱皮, 楼房裂缝渗雨倒塌等现状, 国家出台了工程建筑质量责任终身追究制, 为水泥混凝土外加剂应用提供了巨大的市场。

生产水泥混凝土外加剂成本低, 质量好, 多数产品每吨获利3000--1万元, 我厂现对外提供多功能一体机生产线和全套生产技术, 欢迎有识之士前来考察加盟, 每市只限一家。

水泥外加剂 篇8

2012年7月24日，从中科院长春应用化学研究所水处理材料课题组获悉，研究人员成功研制出新型耐高温油井水泥外加剂，产品包括高温缓凝剂、降失水剂及分散剂等。系列外加剂可较好应用于深井、超深井固井施工，完井效果良好。现已完成中试生产，并在中石油大庆油田固井现场成功应用。该项成果日前已经通过吉林省科技厅组织的项目鉴定。与会专家对项目成果给予高度评价，认为这是一项处于国际先进技术水平的创新性研究成果。与该工作相关的研究内容已申报国家发明专利7项，其中3项获得授权。相关中试产品已于中石油大庆油田固井现场成功应用，固井效果优异，深受油田方好评。

近年来，石油资源的大量消耗给我国石油能源和战略资源安全带来新的挑战。国内几大主力油田相继进入开采中后期，深井及超深井的勘探与开发迫在眉睫。而与之相应的耐高温钻采助剂的研发在国内相对滞后，所有高温产品几乎完全依赖于进口。目前国内市场现有的大量缓凝剂及降失水剂产品，耐高温性能不足，无法满足高温高压固井施工需要。而进口固井水泥外加剂产品不仅价格昂贵(产品价格高达15～25万/t)，其技术壁垒还严重威胁到我国的国家石油战略安全。

水泥与外加剂适应性问题的探讨 篇9

在初期, 我们对中标水泥厂P.O32.5水泥共取样7批次试验, 分别采用了5个厂家萘系外加剂现场调配, 调整外加剂来适应水泥。但由于水泥性能不断改变, 每批水泥都导致混凝土工作性与前批水泥调好的外加剂产生明显波动。当外加剂通过调配能够适应一个批次水泥性能后, 更换一个批次水泥, 坍落度经时损失又有较大变化, 不能保证外加剂对水泥的稳定适应, 不能满足现场施工需要。复拌混凝土坍落度经时损失过大, 工作性差。经过分析, 我们认为虽然不同厂家的外加剂品质存在一些差别, 但适应性问题主要集中在水泥上面, 并且发现该厂P.O32.5水泥主要问题表现如下:

(1) 水泥性能波动较大, 与外加剂相容性及稳定性较差。

(2) 水泥早期活性高, 混凝土坍落度经时损失太快, 特别是初期损失快。1h经时损失坍落度50～100mm间, 不能满足现场施工需要。

1 影响水泥与外加剂适应性的因素分析

通过到厂察看该厂生产工艺、控制制度、原材和掺和料组配等情况, 并根据该厂的熟料 (《质量日报表》) (见表1) 对其熟料成份进行了分析:

(1) 该厂水泥掺和料为石煤渣, 是当地石灰窑中未烧成石灰的石渣, 价格低廉, 其中大约有10%左右为高温煅烧过的CaO。由于CaO早期水化强烈, 放热量大、水化后膨胀及部分成份滞后膨胀 (过烧石灰的继续消化) 等。用该水泥拌和后表现为早期混凝土工作性差, 水化放热大, 对大体积结构物将导致温升增大, 从而产生温度裂缝;后期将导致结构物产生膨胀裂缝, 严重影响结构物耐久性;另一方面, 石煤渣为多孔结构, 这种特点导致了它对外加剂的吸附, 降低了外加剂的效能及适应性, 增大了外加剂掺量;同时石煤渣的大量掺入也直接影响混凝土外观, 使混凝土颜色发黑, 不利于外部质量控制。

(2) 由于该厂采用工业废石膏 (即磷石膏) , 废石膏掺入容易对水泥产生一些副作用, 产生对外加剂的吸附, 同时其中P2O5含量超过0.3%时, 还能使C2S在烧结过程中稳定, 不能与CaO正常反应, 抑制C3S生成, 还可能延长水泥的硬结时间。

(3) 熟料中C3S含量偏高。从其中连续3次质量记录看, 最高67.65%, 最低65.82%, 平均66.84%。由于水泥各成分中, C3A、C3S对外加剂的适应性影响较大, 试验证明, 当水泥熟料中C3A+C3S<65%时即当C3A含量不超过8%、C3S含量不超过55%时, 水泥与外加剂的适应性较好, 而该厂虽然C3A含量6.6%, 而C3S含量已超过65%, 因此影响了外加剂的适应性。

(4) 水泥比表面积大, 波动大。比表面积最大443m2/kg, 最小380m2/kg, 平均400m2/kg。水泥比表面积偏大, 水泥细度明显影响到高效减水剂的分散效果, 比表面积越大, 则外加剂的吸附量就越多, 达到同样效果就需较高的外加剂掺量;细度小也使水泥早期反应快、放热大, 不利于混凝土耐久性控制;随着细度的变化, 也使水泥凝结时间产生波动, 不利于现场控制。

(5) 水泥中氧化镁含量偏高, 部分已达到了4.15%, 资料表明水泥中MgO偏高将导致与外加剂适应性变差。更为严重的是MgO晶体是一种延迟性膨胀矿物, 水化速度更为缓慢, 当混凝土结构硬化后, MgO才开始水化生成Mg (OH) 2, 体积膨胀1倍左右, 导致结构开裂, 严重影响结构的安全性和耐久性。

(6) 水泥粉磨温度偏高。现场查看记录, 该厂水泥粉磨温度已超出100℃, 使部分二水石膏 (CaSO4.2H2O) 脱水变为溶解性较强的半水石膏 (CaSO4.1/2H2O) , 导致水泥假凝, 水化热剧增, 加剧水泥适应性问题。

(7) 由于该厂采用当地粘土提供SiO2、Al2O3、Fe2O3成分, 而该地区地处沿海, 含碱量较高, 导致水泥P.O32.5含碱量指标已达0.95%, 超出规范0.6%的要求。含碱量大影响水泥的早期水化, 特别是C3A的早期水化反应, 使硬结时间变短、坍落度损失大、早期放热量大, 还导致其与外加剂适应性变差;使用低碱水泥配置混凝土, 不仅可减少因适应性而带来的坍落度损失问题, 也可避免混凝土发生碱骨料反应, 影响混凝土结构耐久性。

(8) 水泥的熟料研磨后存放时间太短。由于当地水泥供应紧张, 水泥往往出磨两三天即送往现场。因为新鲜水泥的温度高、正电性强, 吸附阴离子型的减水剂的量就大, 产生减水率低、坍落度损失快的特点。

(9) 从厂家还了解到, 由于该水泥厂采取了工资与工作量挂钩的分配机制, 因此导致单位时间的入窑生料量提高了10%～20%, 使熟料烧成效果变差, CaO含量提高, C3S含量降低, 成品水泥早期放热大, 安定性有可能变差、后期强度低, 与外加剂的适应性差。

2 解决水泥与外加剂适应性问题的主要改进措施

(1) 控制原料设计中的各率值, 降低C3S含量, 尽量控制C3A+C3S总含量在65%以内, 降低早期水化热、提高对外加剂的适应性。

①在水泥熟料中不掺石煤渣, 改用矿渣和石灰石作掺和料;改工业废石膏为天然石膏, 并控制石膏、半水石膏和无水石膏的比例, 避免水泥出现假凝或急凝现象;

②严格依照烧结窑的设计产量确定喂料速率, 确保水泥正常烧结, 各成分含量稳定;

③调整水泥磨机内的研磨体级配、磨内隔仓板基础料篦孔尺寸, 避免过粉现象, 使水泥颗粒保持合适级配, 比表面积控制在320～360m2/kg之间, 并采取有效措施, 加强磨机内物料温度控制;

④调整水泥原材料, 降低水泥熟料中氧化镁含量, 降低水泥碱含量;

⑤为我工程准备2个水泥贮存库, 专货专供, 确保水泥出厂前存放时间不低于7d。

(2) 在混凝土配合比中加入适量Ⅱ级以上磨细粉煤灰提高工作性;在现场施工中采取外加剂后掺法, 降低水泥微粒的表面活性, 提高外加剂的减水效果和混凝土的工作性能。

通过采取以上系列措施, 水泥性能已基本稳定 (主要成分见表2) 。外加剂方面, 改低浓高碱外加剂为高浓低碱外加剂, 提高外加剂的适应性能;另一方面因为萘系减水剂中只有β-萘磺酸盐对水泥的分散、减水和增强效果好, 如果在磺化过程因温度、时间、水解、雾化过程控制不好, 则β-萘磺酸盐含量就少, 而α-萘磺酸盐和多羧基萘磺酸盐含量高, 因此要求外加剂厂加强萘系减水剂的工艺控制, 加强聚合效果, 同时复配掺入其它微量成分调整减水剂的性能, 经过以上调整最终使试拌混凝土性能基本满足了施工要求。后期现场采用该水泥和外加剂施工约四万方混凝土, 没有再发生水泥与外加剂的适应性问题。

3 结论

(1) 由于影响水泥与外加剂适应性的原因较多, 对于具体问题, 只有对水泥的生产原料、生产工艺和成品的物理化学性能进行分析, 加强水泥的生产过程控制, 同时调整混凝土的生产工艺和外加剂成分的合理组配, 采取综合措施, 才能有效解决水泥与外加剂的适应性问题。

(2) 所有混凝土原材料的性能都应以满足混凝土的性能为目的, 否则, 即使都是合格材料也会产生不合格的混凝土。

(3) 在当前市场上水泥与外加剂的适应性问题较普遍的情况下, 建议水泥厂除提供水泥物理性能报告外, 还应提供水泥化学分析报告, 以便施工单位适时调整生产工艺, 使外加剂与水泥合理组配满足现场施工要求。

参考文献

[1]冯乃谦.高性能混凝土[M].机械工业出版社, 2004.

[2] (英) P.BARNES等.水泥的结构和性能[M].中国建筑工业出版社, 1991.

外加剂与水泥适应性及其工程应用 篇10

新拌混凝土:1)搅拌过程中出现离析、泌水、板结、分层等不正常现象,施工过程中泵送困难;2)异常凝结(瞬凝或假凝、不凝),严重时混凝土浇筑数天后都不凝;3)坍落度损失快影响施工;4)减水效果差,坍落度不够。

硬化混凝土:1)强度下降;2)减水率不够、泌水、不规则气泡、泌水形成的毛细孔道,使混凝土抗渗性和对钢筋的保护作用下降,降低耐久性;3)泌水通道和不规则气孔形成蜂窝状,影响外观质量;4)大体积混凝土中缓凝效果不明显,出现温差裂缝。

1 产生的原因

1.1 混凝土外加剂最佳掺量

对于某一水泥、某一配比的混凝土而言,任何混凝土外加剂都存在一最佳掺量,即在最佳掺量时,混凝土外加剂的性能会出现拐点。当掺量低于最佳掺量时,减水率不足;高于最佳掺量时,则可能适应性不良,且不经济。

1.2 混凝土外加剂掺加工艺

研究表明:后掺法的混凝土的工作性能优于先掺法的混凝土,而且达到同样效果,后掺法的掺量更小。

1.3 混凝土外加剂品种的影响

现在很多外加剂是采用复配,成分中可能有木钙、糖钙等,超出一定掺量范围,可能出现不良后果。

1.4 水泥

1.4.1 矿物成分

影响水泥适应性的主要是C3A,在水泥中一般以石膏作为调凝剂。一般说来,C3A含量低的水泥,其适应性良好,坍落度损失小。

1.4.2 细度

水泥过细,水化速度快,需水量大,比表面积增大,单位水泥用量需吸附更多外加剂,增大外加剂掺量,且其坍落度损失快。

1.4.3 石膏

一般在混凝土中CaSO4·2H2O调凝效果优于CaSO4·1/2 H2O。石膏与熟料的粉磨温度通常较高,使二水石膏脱水或半水石膏再脱水成硬石膏,从而导致混凝土外加剂与水泥适应性较差。

1.4.4 温度、湿度

温度高,水泥水化速度加快,可能出现假凝或瞬凝,且混凝土坍落度损失大。水泥受潮时,可能使外加剂的最佳掺量发生变化。

1.4.5 水泥的陈放时间

时间越短,水泥越新鲜,减水剂对其塑化作用效果越差。因为新鲜水泥的正电荷较强,对减水剂的吸附能力较大。

1.4.6 水泥中的碱含量

碱含量越高,外加剂的用量越大。

2 试验的方法

我们在工程中主要采用《方法》中推荐的马歇尔(Marsh)法,简介如下:

1)Marsh筒为下带圆管的锥形漏斗(当无标准Marsh筒时,可用JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范中测定水泥净浆流动度的漏斗代替),用于测定掺加外加剂水泥浆体流动性,以评价水泥与外加剂的适应性(见图1)。具体方法为让注入漏斗中的水泥浆体自由流下,记录注满200 mL容量筒的时间,即Marsh时间,此时间的长短反映水泥浆体的流动性。

2)水泥浆体的配比采用表1数据。

3)水泥浆体的搅拌采用水泥净浆搅拌机,程序同水泥净浆稠度试验;搅拌完后直接将全部浆体倒入Marsh试筒中,打开阀门,开始计时,直到烧杯中浆体达到200 mL,记录此时间即为Marsh时间;测定60 min Marsh时间时,将浆体全部收集至烧杯中,并用湿布覆盖,60 min后,再次测定。

经时损失率可按下式计算:

FL=(T60-Tin)/Tin×100。

其中,FL为经时损失率,%;Tin为初始Marsh时间,s;T60为60 min Marsh时间,s。

4)外加剂的最佳掺量是获得最好的技术、经济效果的重要因素,其饱和掺量点(最佳掺量)可根据试验[按JC/T 1086-2008水泥与减水剂相容性试验方法(以下简称《方法》)确定]混凝土配合比确定。

3采取的措施

3.1施工前

选用一两家较好的水泥和多家外加剂进行比选,当品种数量较多时,可先用《方法》进行初步试验,淘汰部分适应性不良、减水率较差的外加剂,并确定最佳掺量;再把剩下的按同一混凝土配合比进行配对试验,选出性价比最高且适应性良好的。

3.2施工过程中

1)每进场一批水泥或外加剂,均按《方法》进行适应性试验:观察有无异常现象(如泌水、不规则起泡、分层);测定Marsh时间和1 h Marsh时间。当Marsh时间明显增大,说明减水率(不单指外加剂)下降;当1 h Marsh时间增大,说明混凝土坍落度损失会增大。2)水泥进场每车测定温度,当温度过高(一般不高于50℃),应采取措施或降到一定温度后方可使用。工程中由于种种原因,很多施工单位水泥一进场就开始使用。3)水泥受潮或存放时间过长时(会使外加剂的最佳掺量减少),在浇筑时应重新进行适应性试验。

4工程应用

在我公司承建的重庆云阳长江公路大桥、重庆长寿长江公路大桥等工程中,我们严格按上述方法进行了外加剂与水泥适应性试验,并对适应性差的批次水泥和外加剂采取了相应的措施,结果证明在这些工程中,我们没有因为一起适应性问题造成质量问题。

5结语

1)外加剂与水泥适应性对混凝土性能有着重大影响,产生的原因也很复杂,影响水泥与外加剂适应性的因素很多,水泥与外加剂的适应性是双向的,仅靠控制水泥和外加剂质量是不能保证混凝土质量的。2)工程中加强适应性试验,控制好各关键环节,可以避免适应性问题对混凝土质量造成影响。

参考文献

[1]JC/T 1083-2008,水泥与减水剂相容性试验方法[S].