混凝土外加劑與水泥相容性的探討

□□ ，

(1.吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132001；2.吉林鐵道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，吉林 吉林 132001)

引言

混凝土外加劑是現(xiàn)今混凝土材料必需的組成部分。在混凝土拌制過程中，雖然外加劑的用量不多，但其對(duì)有效提高混凝土性能、降低建設(shè)成本有著極其重要的作用。采用外加劑已成為提高混凝土質(zhì)量、改善施工性能、節(jié)約原材料、縮短施工周期、降低工程成本、滿足工程要求的重要途徑。

混凝土外加劑種類多、成分復(fù)雜，如何在保證混凝土質(zhì)量的前提下正確使用混凝土外加劑，以達(dá)到改善混凝土某些性能的目的，是當(dāng)前土建工程從業(yè)人員研究的重要課題之一。

1 混凝土外加劑與水泥相容性對(duì)混凝土質(zhì)量的影響

我國幅員遼闊，不同地區(qū)礦產(chǎn)資源的成分不同，水泥的生產(chǎn)工藝不盡相同，生產(chǎn)的水泥品種也不同；同一強(qiáng)度等級(jí)的水泥，熟料的礦物組成也可能存在較大差異。這些差異導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)混凝土外加劑與水泥不相容的問題。在混凝土配比相同的情況下，相同摻量、相同品種的混凝土外加劑常常會(huì)由于水泥品種不同，其應(yīng)用效果的差異較大。同種混凝土外加劑在某種水泥中的應(yīng)用效果較好，而在其他種類水泥中的應(yīng)用效果可能會(huì)較差，甚至出現(xiàn)相反的效果，導(dǎo)致質(zhì)量事故。

混凝土外加劑與水泥不相容給混凝土工程帶來的質(zhì)量問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)新拌制的混凝土坍落度損失快，影響混凝土的澆筑和振搗。

(2)施工時(shí)，混凝土硬化以后強(qiáng)度出現(xiàn)明顯下降，達(dá)不到質(zhì)量要求，造成經(jīng)濟(jì)損失。

(3)混凝土的抗?jié)B性和耐久性明顯降低，收縮性加大，給混凝土的后期使用帶來諸多不便。

(4)混凝土泌水、離析、分層現(xiàn)象比較嚴(yán)重，致使混凝土質(zhì)量明顯降低。

(5)預(yù)拌混凝土在攪拌過程中出現(xiàn)不正常的凝結(jié)，影響混凝土的均勻性。

(6)大體積混凝土存在裂縫，致使工程質(zhì)量受到較大影響。

2 混凝土外加劑與水泥不相容的原因

2.1 水泥方面的原因

2.1.1 生產(chǎn)水泥的原材料

常用的原材料有：石灰石、白堊、黏土、頁巖、鐵礦石等。因礦石成分的不確定性，導(dǎo)致水泥中礦物組成變動(dòng)性大，使水泥與外加劑不相容。

2.1.2 生產(chǎn)水泥時(shí)加入的混合材

常用的混合材有：火山灰、粉煤灰、?；郀t礦渣、煤矸石、沸石、石灰石、石英巖、爐渣、硅錳渣、硫酸鋁渣等。有些材料的內(nèi)比表面積大，如沸石、硫酸鋁渣吸水量大，爐渣、礦渣呈多孔結(jié)構(gòu)，這些材料與外加劑的相容性均較差。

2.1.3 生產(chǎn)水泥時(shí)加入的調(diào)凝材料

水泥的調(diào)凝材料有：二水石膏、無水石膏、硬石膏、磷石膏、氟石膏、電石渣等。工業(yè)上使用的廢石膏大多呈酸性，與天然石膏相比，其溶解度低，導(dǎo)致水泥由于缺少硫酸根離子而凝結(jié)異常，影響其與外加劑的相容性。二水石膏的調(diào)凝效果要比半水石膏和無水石膏好得多。水泥的粉磨溫度通常較高，容易使二水石膏脫水或半水石膏再脫水成硬石膏，致使混凝土外加劑與水泥的相容性變差。

2.1.4 水泥的礦物組成

水泥中的主要礦物成分C3A、C3S是影響其與外加劑相容性的主要因素，通常C3A含量低的水泥，其適應(yīng)性良好，坍落度損失??；而C3A含量高的水泥，需要較多的石膏作調(diào)凝劑。如果混凝土拌合物中硫酸根濃度低，則新拌混凝土坍落度損失快。

2.2 外加劑方面的原因

2.2.1 外加劑的摻量

同一品種水泥在相同的配合比下，存在著外加劑最佳摻量的問題，因此在摻拌之前一定要通過試驗(yàn)確定最佳摻量。摻量對(duì)混凝土的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果影響很大，摻量過大或過小都可能造成質(zhì)量問題。

2.2.2 外加劑的摻加方法

大量的混凝土外加劑的試驗(yàn)表明，后摻法比先摻法的混凝土工作性能要好，而且要達(dá)到相同的效果，后摻法的摻量在通常情況下會(huì)更小，這與混凝土外加劑與水泥顆粒的吸附和分散有關(guān)。

2.2.3 摻加外加劑后的攪拌時(shí)間

攪拌時(shí)間會(huì)影響混凝土的工作性，包括坍落度、凝結(jié)時(shí)間、離析、泌水等現(xiàn)象以及混凝土的強(qiáng)度和耐久性。若攪拌速度過快，會(huì)破壞水泥漿中的膠體結(jié)構(gòu)和水泥顆粒表面形成的雙電層膜，致使混凝土的凝結(jié)時(shí)間、坍落度損失、泌水量受到較大影響。

2.3 其他原因

2.3.1 施工環(huán)境

若施工時(shí)氣溫較高，水泥水化速度快，同時(shí)混凝土表面水分蒸發(fā)過快，混凝土內(nèi)的游離水通過毛細(xì)管源源不斷地補(bǔ)充到混凝土表面。一方面水泥水化加快，另一方面混凝土中的游離水由于大量被蒸發(fā)，致使新拌混凝土坍落度損失加快。

2.3.2 混凝土配合比

混凝土配合比對(duì)外加劑相容性的影響較大，如砂率、石子的形狀和級(jí)配、水灰比等參數(shù)，對(duì)混凝土的保水性、流動(dòng)性、粘聚性、密實(shí)性等均有重要影響。另外，有些預(yù)拌混凝土廠家為了追求最大利益，用較少的膠凝材料配制較高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土；用較小的水灰比配制較密實(shí)的混凝土，這些都易引起外加劑與水泥的不相容。

3 混凝土外加劑與水泥不相容的預(yù)防

3.1 水泥的質(zhì)量控制

對(duì)于水泥生產(chǎn)廠家來講，水泥產(chǎn)品一定要滿足水泥產(chǎn)品國標(biāo)的質(zhì)量要求，確保各項(xiàng)技術(shù)性能的穩(wěn)定。只有這樣，才能保證在外加劑質(zhì)量不變的前提下與水泥有較好的相容性。

3.2 外加劑的質(zhì)量控制

對(duì)于外加劑生產(chǎn)廠家來講，任何一種性能的外加劑都要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量要求，按照GB 50119—2013《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》正確地選用混凝土外加劑，摻量要合理、準(zhǔn)確。

3.3 預(yù)拌混凝土的制備

對(duì)于預(yù)拌混凝土生產(chǎn)廠家來講，在拌制混凝土的過程中，不得因?yàn)樗嗪屯饧觿┕?yīng)不及時(shí)而臨時(shí)更換品種；不得隨意更換混凝土摻合料；不是同一廠家的外加劑不得混在一起攪拌；骨料不得含有大量的泥塊，保證混凝土骨料的質(zhì)量。

混凝土生產(chǎn)不能一味地追求降低成本，要注意水泥或摻合料對(duì)外加劑的實(shí)際需要，在摻配之前要做相容性試驗(yàn)，取得最佳摻量，做到既經(jīng)濟(jì)又合理。

3.4 科學(xué)合理地設(shè)計(jì)混凝土配合比

混凝土配合比對(duì)水泥與外加劑相容性的影響很大，尤其要注意以下幾點(diǎn)：

(1)正確使用保羅米公式，嚴(yán)格按公式選取水灰比和水泥用量，按混凝土的性能要求設(shè)計(jì)配合比。

(2)砂率對(duì)混凝土的流動(dòng)性影響很大，砂率過大會(huì)使混凝土的流動(dòng)性降低，使坍落度損失過快。

(3)粗骨料的形狀、吸水量、顆粒級(jí)配，對(duì)混凝土流動(dòng)性、粘聚性、保水性以及密實(shí)性等的影響很大。

(4)降低水灰比可以提高混凝土的強(qiáng)度，通過試驗(yàn)可以找到一個(gè)水灰比的最佳值，從而使混凝土的各項(xiàng)性能得到改善，同時(shí)使水泥水化時(shí)有足夠量的水溶解石膏，保證硫酸根離子的濃度，改善外加劑與水泥的相容性。

4 結(jié)語

混凝土外加劑與水泥相容性的問題是當(dāng)今混凝土研究的重要課題之一，隨著研究的不斷深入和工程技術(shù)人員的實(shí)踐摸索，混凝土外加劑與水泥相容性的問題一定會(huì)有更好的解決辦法。對(duì)于從業(yè)人員來講，在使用外加劑之前一定要進(jìn)行其與水泥的相容性試驗(yàn)，嚴(yán)格按GB 50119—2013《混凝土外加劑技術(shù)規(guī)范》選用外加劑，以確保混凝土工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李崇智.《混凝土外加劑與水泥相容性與復(fù)配應(yīng)用技術(shù)》專題講座[R].北京：北京建筑工程學(xué)院，2012.