淺談外加劑與水泥適應(yīng)性的影響因素

范　華　于秀麗

摘要：外加劑與水泥適應(yīng)性影響因素。

關(guān)鍵詞：外加劑與水泥適應(yīng)性影響因素

1外加劑的摻量和摻加工藝的影響

1.1混凝土外加劑的最佳摻量外加劑的摻量應(yīng)按推薦摻量、使用要求、施工條件、原材料等因素通過試驗(yàn)進(jìn)行確定。使用要求是指工程的使用要求，如早強(qiáng)還是緩凝，節(jié)約水泥還是改善性能等。施工條件是指現(xiàn)場(chǎng)工地條件，如當(dāng)時(shí)的氣溫，保溫養(yǎng)護(hù)措施，地上施工還是地下施工，以及工地的管理操作水平?；炷猎牧系淖兓^大，原材料的改變對(duì)外加劑的影響效果也不一樣。以上條件的變化都將影響外加劑的使用效果，因此，工程確定使用外加劑品種后，應(yīng)通過試驗(yàn)確定最佳摻量。對(duì)某一種水泥、某一配比的混凝土而言，任何混凝土外加劑都存在一最佳摻量，即在最佳摻量時(shí)，混凝土外加劑的性能會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)。外加劑的摻量是獲得最好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益的重要因素，其最佳摻量是根據(jù)試驗(yàn)、混凝土配合比來確定。各種減水劑的最適宜摻量不盡相同。萘系減水劑大約為水泥質(zhì)量的0.5％－1.5％，此時(shí)強(qiáng)度增加為10％－25％。在混凝土外加劑大摻量或低摻量(相對(duì)最佳摻量而言)往往會(huì)出現(xiàn)截然不同，意想不到的效果。如“坍落度”損失的快慢、泌水大小、緩凝與促凝等。不同的外加劑有各自不同的適宜摻量范圍，小于或大于該范圍均不能發(fā)揮其本質(zhì)作用。超摻量會(huì)使凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，減水率和強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度不大，尤其是木鈣，超摻量會(huì)使混凝土長(zhǎng)期不凝結(jié)。高效減水劑超摻量會(huì)引起泌水嚴(yán)重，和易性不好，技術(shù)經(jīng)濟(jì)均不合理。使用高效減水劑由于減水率較大，一般都能達(dá)到12～20％，所以在使用中一定要注意控制適宜的摻量，以避免因摻量過多引起強(qiáng)度下降，流動(dòng)性過大，影響工程質(zhì)量。因此施工單位在使用外加劑前，應(yīng)按工程實(shí)際情況，驗(yàn)證確定外加劑的最佳摻量。

1.2混凝土外加劑摻加工藝(先摻法和后摻法)改變混凝土外加劑的摻加工藝，根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)和從事混凝土工程人員的調(diào)查，后摻法的混凝土的工作性能優(yōu)于先摻法的混凝土，而達(dá)到同樣的效果。后摻法的摻量往往更小，這與混凝土外加劑和水泥顆粒的吸附和分散有關(guān)。所以在工程實(shí)際中要根據(jù)試驗(yàn)決定采用先摻法還是后摻法。通過試驗(yàn)和工程實(shí)際應(yīng)用表明：采用后摻法或滯水法、或少量多次摻加的工藝，這種方法的效果較好。

2攪拌時(shí)間與攪拌速度的影響

混凝土攪拌時(shí)間會(huì)影響混凝土的含氣量及混凝土外加劑對(duì)混凝土的分散效果、凝結(jié)時(shí)間，從而混凝土的工作性和硬化混凝土的力學(xué)性能和耐久性。攪拌機(jī)速度過快，會(huì)破壞水泥中的膠體結(jié)構(gòu)和破壞水泥顆粒表面形成雙電層膜，使混凝土凝結(jié)時(shí)間、坍落度損失、泌水量都受到較大影響，但在施工中一般攪拌1.5～3分鐘。如果采用干摻法，減水劑應(yīng)有載體分散或延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，保證混凝土攪拌均勻。采用溶液摻加時(shí)，配制減水劑的水必須從拌和水中扣除，以保證準(zhǔn)確的水灰比。為減少坍落度損失，使減水劑更有效地發(fā)揮作用?？刹捎煤髶椒?。對(duì)高效減水劑摻加方法不同，效果也不同。后摻法將使混凝土的和易性及強(qiáng)度比同摻法優(yōu)越。當(dāng)采用攪拌運(yùn)輸車運(yùn)送混凝土?xí)r，減水劑可在卸料前2分鐘加入攪拌運(yùn)輸車，并加快攪拌運(yùn)輸車轉(zhuǎn)速，拌勻后出料，效果較好。

3混凝土外加劑品種的影響

混凝土外加劑中所含不同的官能團(tuán)如：－OH，－SO₃，－COOH，－CH₂等對(duì)水泥顆粒影響不同，外加劑的分子量，形狀不同都會(huì)影響外加劑的性能?；炷镣饧觿┏赎庪x子表面活性劑還是呈陽(yáng)離子表面活性劑。水泥中C₃A，CAF，C₃S等吸附分散效果不相同，也直接影響水泥中SQ4^2-的溶解度，從而導(dǎo)致混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性的問題的。在泰安地區(qū)大多數(shù)外加劑都是β－萘硫磺酸甲醛高縮合物的鈉鹽，在施工中當(dāng)外加劑與所用水泥的適應(yīng)性不好，更換水泥又不可能時(shí)可以要求外加劑廠家調(diào)整外加劑的成分，以達(dá)到外加劑與水泥的適應(yīng)性良好?；炷镣饧觿┲袎A含量高，則對(duì)混凝土早期強(qiáng)度有利，但新拌混凝土坍落度損失快。有些外加劑引氣量過大，而且氣泡不均勻、不封閉。氣泡過大導(dǎo)致新拌混凝土坍落度損失快，而且使硬化混凝土抗凍、抗?jié)B等耐久性下降。

4水泥的影響

在混凝土組成材料中水泥對(duì)外加劑混凝土的性能影響最大，不同的減水劑品種對(duì)水泥的分散、減水、增強(qiáng)效果不同。對(duì)于同一種減水劑，由于水泥礦物組成、混合材料品種及摻量、含堿量、石膏品種及摻量的不同，其減水增強(qiáng)效果也很不相同。

4.1礦物成分水泥的礦物組成中以C₃A，C₃S對(duì)水泥的水化速度和強(qiáng)度的發(fā)揮起決定作用。C₃A含量高的水泥減水效果較差。影響水泥適應(yīng)性的主要是C₃A。在水泥中一般以石膏作為調(diào)凝劑。一般說來，C₃A含量低的水泥，其適應(yīng)性良好，坍落度損失小。減水劑加到水泥中后，首先被C₃A吸附。在減水劑摻量不變的條件下，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等其他組分的量顯著減少，因此C₃A含量高的水泥減水效果較差。需要較多的CaSO₄·2H₂O作為調(diào)凝劑。若混凝土拌合物中SO4_2-濃度不足，新拌混凝土坍落度損失快。通常水泥適應(yīng)性不好，水泥在生產(chǎn)過程中采用回轉(zhuǎn)窯干濕法生產(chǎn)，使水泥混凝土物組分晶相狀態(tài)細(xì)度石膏發(fā)生不同程度的變化，從而導(dǎo)致混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性問題的產(chǎn)生。水泥中吸附外加劑能力C₃A＜C₄AF＜C₃SII＜C₂S。其水壓速率與其關(guān)系近似成正比。當(dāng)新鮮水泥存放一段時(shí)間后，由于其中f-CaO減少使混凝土拌合物需水量減少，坍落度損失減緩，從而改善了混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性，水泥中親水性摻合料保水性好?；鹕交屹|(zhì)水泥保水性差，易泌水。一般水泥需水量大小和坍落度損失大小按規(guī)律：PI.PII＞P.O＞P.S＞P.F＞P.P泌水性正好與其相反。水泥熟料中堿含量過高，就會(huì)使水泥凝結(jié)時(shí)間縮短，使其早期強(qiáng)度及流動(dòng)度降低，因此，堿含量高的水泥減水效果較差。用硬石膏或工業(yè)副產(chǎn)石膏作調(diào)凝劑的水泥，對(duì)不同種類的減水劑使用效果不同，如木鈣、糖蜜緩凝劑摻入用硬石膏作調(diào)凝劑的水泥后會(huì)出現(xiàn)速凝、不減水等現(xiàn)象，在使用中必須注意。在工程中選用外加劑時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程材料及施工條件通過試驗(yàn)確定。

4.2 細(xì)度水泥過細(xì)，水化速度快，需水量大，保水性好，但坍落度損失快減水效果大，而且水泥過細(xì)，混凝土收縮大，含氣量下降，降低了混凝土的抗?jié)B、抗凍耐久性。

4.3 石膏石膏是水泥熟料中的主要膠凝材料。石膏細(xì)度大，使石膏溶解度不夠，產(chǎn)生速凝。石膏用量不夠，不能有效控制C₃A的水化。一般在混凝土中，CaSO₄·2H₂O調(diào)凝效果優(yōu)于CaSO₄·1／2H₂O。石膏與水泥熟料的粉磨溫度通常較高，從而使二水石膏脫水或半水石膏再脫水成石膏，從而導(dǎo)致混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性較差。有的石膏在使用木鈣或糖蜜類減水劑時(shí)會(huì)產(chǎn)生速凝現(xiàn)象，特別是用無(wú)水石膏或工業(yè)氟石膏時(shí)。

5摻合料的影響

通常水泥中摻加粉煤灰或磨細(xì)的礦渣有利于新拌混凝土的流動(dòng)性，而且使其坍落度損失減緩。但需水量比的關(guān)系為：Ⅰ級(jí)＞Ⅱ級(jí)＞Ⅲ級(jí)。Ⅰ級(jí)坍落度損失小，但保水性差，易泌水。摻膨脹劑的混凝土其坍落度損失快，水泥與混凝土外加劑適應(yīng)性較差，摻礦渣混合材的水泥比普通水泥減水效果好。

6環(huán)境溫度、濕度的影響

混凝土拌合物的凝結(jié)時(shí)間、硬化速度和早期強(qiáng)度的發(fā)展與養(yǎng)護(hù)溫度有密切關(guān)系。摻八高效減水劑后，這種現(xiàn)象更加明顯。特別是凝結(jié)時(shí)間的影響在20℃以下較顯著。溫度高，水泥的水化速度加快，而且混凝土表面水分蒸發(fā)加快，混凝土內(nèi)游離水通過毛細(xì)血管源源不斷地補(bǔ)充到混凝土表面。這樣，水泥水化加速，而混凝土的游離水大量被蒸發(fā)而減少，從而使新拌混凝土坍落度損失加快。而且某些混凝土外加劑的緩凝效果在30℃以上作用大大降低。醇酮酯在高溫下，對(duì)C₃S緩凝效果較好。因此在高溫下，大多需要提高混凝土外加劑的摻量和防止水分蒸發(fā)。木鈣具有緩凝性和引氣性澆筑后要較長(zhǎng)時(shí)間才能形成一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在養(yǎng)護(hù)時(shí)如果用蒸養(yǎng)必須延長(zhǎng)靜停時(shí)間或減少摻量，否則混凝土容易產(chǎn)生微裂縫、表面疏松、起鼓及膨脹等質(zhì)量缺陷。但使用高效減水劑時(shí)，由于其引氣量較低，緩凝性也較小，用于蒸養(yǎng)時(shí)不需要延長(zhǎng)靜停時(shí)間。所以在摻外加劑的混凝土施工中一定要注意養(yǎng)護(hù)，避免養(yǎng)護(hù)過程中水分蒸發(fā)?；炷翉?qiáng)度值雖然也隨著溫度降低而降低，但在5℃養(yǎng)護(hù)條件下，3d強(qiáng)度增長(zhǎng)率仍然較高，因此高效減水劑可用于日最低氣溫0℃以上施工的混凝土。

7施工配合比的影響

施工中配合比雖是設(shè)計(jì)問題，但它對(duì)混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性的影響很大。據(jù)有關(guān)資料和試驗(yàn)表明：砂率過高會(huì)使混凝土拌合物流動(dòng)性降低，保塑性降低，坍落度損失加快。在混凝土配合比中，石子的形狀、吸水量、級(jí)配也嚴(yán)重影響混凝土的施工性、保水性、粘聚性、流動(dòng)性、保塑型、可密實(shí)和成型性。在實(shí)驗(yàn)中，降低水灰比W／C以提高混凝土的強(qiáng)度，而在低水灰比W／C下，有一個(gè)最佳單位用水量。在最佳用水量下，混凝土外加劑對(duì)水泥混凝土的各項(xiàng)性能能充分發(fā)揮使混凝土拌合物的保水性能，保塑性能等工作性狀態(tài)改善，保證了水泥在水化時(shí)，石膏有足夠的溶解用水，從而保證了外加劑的濃度，是外加劑和水泥適應(yīng)性得到了改善。砂石骨料的粒徑、品種和用量對(duì)減水劑混凝土的含氣量、減水率和強(qiáng)度有一定的影響。砂的粒徑對(duì)混凝土的含氣量的影響較大，含氣量的峰值出現(xiàn)在粒徑0.3～0.6mm的范圍內(nèi)，這是由于砂的表面粗糙凹凸不平，易于聚存氣體，當(dāng)砂的粒徑大于該范圍時(shí)，由于表面積小，吸附空氣量少，拌合物內(nèi)含氣量小：而粒徑小于該范圍時(shí)，拌合物易于凝聚成團(tuán)，阻礙了氣體的進(jìn)入，故含氣量也小，混凝土的減水率隨含氣量的增加而相應(yīng)提高。因此，以中砂配制的混凝土減水率最佳。粗砂和細(xì)砂次之，特細(xì)砂則減水效果最差：石子粒徑在20～40mm時(shí)，對(duì)減水率的影響不顯著，粒徑小于20mm時(shí)，則含氣量增加，大于40mm時(shí)，則含氣量減?。菏悠贩N對(duì)混凝土減水率有較大的影響，卵石表面光滑，表面積小，而碎石表面粗糙多棱角，表面積大，在要求混凝土坍落度相同的情況下，碎石需增加用水量和砂率，如砂率不增大，則碎石混凝土的減水率低于卵石混凝土。

8結(jié)束語(yǔ)

制備高性能混凝土需選擇優(yōu)異的混凝土外加劑：合適的膠凝材料(水泥、硅灰或磨細(xì)礦渣粉等摻合料)；較低的水灰比設(shè)計(jì)：攪拌、運(yùn)輸、養(yǎng)護(hù)等嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に嚄l件都是非常重要的，缺少哪個(gè)環(huán)節(jié)都很難得到預(yù)期效果。其中混凝土外加劑是制備高性能混凝土最為關(guān)鍵的技術(shù)。