膠凝材料與混凝土減水劑適應(yīng)性淺析

江濤

（廈門海投建材有限公司，福建　廈門 361022）

膠凝材料與混凝土減水劑適應(yīng)性淺析

江濤

（廈門海投建材有限公司，福建廈門 361022）

在工程應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)遇到混凝土減水劑適應(yīng)性問題，該問題與混凝土所用的膠凝材料組分存在較大關(guān)系。本文主要分析總結(jié)了在日常工作中遇到的膠凝材料與減水劑適應(yīng)性所存在的問題，并提出相應(yīng)解決對策。

混凝土膠凝組分；混凝土減水劑；適應(yīng)性

0　引言

目前普通硅酸鹽水泥與聚羧酸減水劑適應(yīng)性差，容易出現(xiàn)泌水、泌漿、扒底、離析、坍損嚴(yán)重現(xiàn)象；而使用的萘系減水劑的適應(yīng)性相對來說就比較好。有些水泥早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高；而有些水泥早期強(qiáng)度很高，但后期增長速度明顯變慢，這是什么原因造成的？而水泥混合材和混凝土中的摻合料是否相同？膠凝材料中到底哪些成分會(huì)影響混凝土減水劑的適應(yīng)性？

針對以上問題，本文通過對硅酸鹽水泥、摻合料相關(guān)性能對混凝土減水劑的適應(yīng)性進(jìn)行論述，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際遇到的問題，提出相應(yīng)解決對策。

1　硅酸鹽水泥

通用硅酸鹽水泥熟料主要由硅酸三鈣 C3S、硅酸二鈣C2S、鋁酸三鈣 C3A、鐵鋁酸四鈣 C4AF 組成。水泥熟料中的C3A 和 C3S 水化速度快、水化放熱大、早期強(qiáng)度明顯，而 C2S的水化速度慢、水化熱低、對后期強(qiáng)度有貢獻(xiàn)，C4AF 介于上述兩者之間。通常 C3S 和 C2S 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量在 70% 以上，C3A 和 C4AF 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量在 25% 左右。

不同礦物成分對減水劑的吸附作用大小不同，在相同條件下，水泥成分中對減水劑的吸附性能大小依次為C3A＞C4AF＞C3S＞C2S，若熟料中 C3A 和 C4AF 含量較大，會(huì)導(dǎo)致混凝土坍落度損失明顯。另外，如果水泥中的 C3A 或 C4AF含量突然明顯降低，將會(huì)減緩水泥水化速率，混凝土的需水量和減水劑用量也要相應(yīng)減少，否則會(huì)出現(xiàn)泌水、泌漿、離析或扒底等現(xiàn)象。

目前攪拌站使用的普通硅酸鹽水泥，通過將水泥熟料摻加石膏、混合材、助磨劑等進(jìn)行磨細(xì)成為成品。石膏起到調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間的作用；混合材起到調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度的作用；助磨劑作為水泥表面活性劑，起到改善物料的易磨性、減輕顆粒之間的黏性、提高物料流動(dòng)性的作用。通過細(xì)度調(diào)節(jié)，可以控制早期強(qiáng)度和水化熱，一般來說，水泥顆粒越細(xì)，需水量越大，水泥水化速度快，早期強(qiáng)度越高，但對外加劑吸附增加，也會(huì)增大混凝土坍落度損失。

石膏作為調(diào)凝劑主要是為控制熟料中 C3A 的水化速度，生成鈣釩石，能夠在水泥顆粒表面形成保護(hù)膜，阻礙鋁酸三鈣的繼續(xù)水化，從而延緩了水泥的凝結(jié)。若石膏摻量不足，會(huì)造成水泥漿體流動(dòng)性損失較大；但石膏摻量過多，反而會(huì)促使水泥凝結(jié)時(shí)間加快，并可能在后期引起硬化水泥的膨脹開裂。石膏品種對水泥質(zhì)量影響較大，天然石膏以二水石膏Ca2SO4·2H2O、半水石膏 Ca2SO4·1/2H2O 或無水硬石膏 Ca2SO4為主，工業(yè)副產(chǎn)石膏包括脫硫石膏、磷石膏、氟石膏等。二水石膏對減水劑吸附較小，混凝土坍落度損失?。徊捎冒胨嗷蛴彩鄷r(shí)，對外加劑吸附加大，混凝土坍落度損失大；工業(yè)副產(chǎn)石膏用于通用硅酸鹽水泥前應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)證明對水泥性能無害。

水泥的到廠溫度對于混凝土坍落度損失有很大影響，水泥存放時(shí)間越短，出磨水泥溫度越高，減水劑對膠凝材料漿體的分散性能越差，尤其是當(dāng)夏天的室外溫度超過 30℃，使用溫度超過 60℃ 以上的水泥，水泥水化的反應(yīng)速度增加很快，混凝土拌合物經(jīng)時(shí)損失明顯增大。

水泥中的堿含量對外加劑的相容性有一定的影響。堿含量是指水泥中鈉和鉀的含量。適當(dāng)?shù)膲A含量可以激發(fā)水泥的早期強(qiáng)度；但當(dāng)堿含量增大，會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)時(shí)間縮短、坍落度經(jīng)時(shí)損失變大等情況出現(xiàn)。

2　混合材

水泥混合材包括活性混合材和非活性混合材兩類?；钚曰旌喜氖侵敢恍┩ㄟ^磨細(xì)在常溫具有能與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2反應(yīng)，生成具有膠凝性質(zhì)的水化產(chǎn)物能力的礦物材料。主要包括符合 GB/T 203—2008《用于水泥中的?；郀t礦渣》、GB/T 18046—2008《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》、GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》和 GB/T 2847—2005《用于水泥中的火山灰質(zhì)混合材料》?；鹕交屹|(zhì)材料包括火山灰、沸石巖、硅藻土、煤矸石、燒頁巖、燒黏土、煤渣、硅質(zhì)渣等。非活性材料是在水泥中起填充作用而又不損害水泥性能的礦物質(zhì)材料。包括指標(biāo)達(dá)不到活性材料要求，以及一些惰性的礦物質(zhì)材料如石灰石和砂巖等。

而混凝土中的常用礦物摻合料包括粉煤灰、?；郀t礦渣粉、硅灰、沸石粉、石灰石粉等。其采用的標(biāo)準(zhǔn)與水泥中所使用的混合材標(biāo)準(zhǔn)相同。在水泥中加入“混合材”后經(jīng)粉磨就是水泥，而在混凝土中加入就屬于“礦物摻合料”。礦物摻合料多數(shù)是以 SiO2和 Al2O3為主要成分的材料，一般具有活性效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)和微集料效應(yīng)?；钚孕?yīng)是指礦物摻合料的活性組分能夠與水泥水化后析出的 Ca(OH)2及水在常溫下起化學(xué)反應(yīng)，生成膠凝性產(chǎn)物；形態(tài)效應(yīng)是指礦物摻合料中含有大量的球形顆粒，可提高混凝土工作性，減少用水量；微集料效應(yīng)是指礦物摻合料具有比水泥更細(xì)的顆粒，可以填充到水泥顆粒間隙，提高混凝土的密實(shí)度，改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)。

當(dāng)水泥混合材采用礦渣粉、粉煤灰和石灰石粉時(shí)，對外加劑的相容性較好；當(dāng)采用火山灰、煤矸石、沸石等比表面積大、吸附性強(qiáng)的混合材時(shí)，對外加劑的相容性會(huì)較差。

?；郀t礦渣中含有氧化鈣成分，而粉煤灰中的氧化鈣＞10% 為高鈣粉煤灰，具有一定的水硬性；氧化鈣≤10% 為低鈣粉煤灰，具有火山灰性質(zhì)，能與水泥水化析出的 Ca(OH)2及水在常溫下起化學(xué)反應(yīng)。游離氧化鈣水化速度慢，且生成Ca(OH)2時(shí)體積會(huì)膨脹而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差，導(dǎo)致混凝土抗壓強(qiáng)度下降，所以游離氧化鈣含量應(yīng)予嚴(yán)格控制。

3　不同減水劑與水泥適應(yīng)性的差異

目前市場上普遍使用的萘系減水劑和聚羧酸減水劑。萘系減水劑在配合比設(shè)計(jì)時(shí)由于用水量較大，對于水泥適應(yīng)性較好，而且對于混凝土用的骨料含泥量要求不高，也已應(yīng)用多年，對于大多數(shù)的材料變化已基本適應(yīng)，但在其生產(chǎn)過程中的強(qiáng)酸強(qiáng)堿反應(yīng)會(huì)對環(huán)境造成一定影響。目前還有一定的市場份額。

聚羧酸減水劑與萘系減水劑相比，具有減水率高、保坍性好和節(jié)能環(huán)保等特性，目前正逐步取代萘系減水劑，但對于聚羧酸減水劑與水泥、粉煤灰和礦粉等膠凝材料，以及砂石骨料的含泥量適應(yīng)性要做大量的試驗(yàn)研究。

4　相應(yīng)解決對策

為解決膠凝材料與混凝土減水劑的適應(yīng)性，在選擇水泥時(shí)盡量選擇大廠旋窯熟料生產(chǎn)的水泥，進(jìn)廠水泥溫度控制在60℃ 以內(nèi)，水泥可通過火車、輪船運(yùn)輸或中轉(zhuǎn)庫進(jìn)貨，可有效降低水泥溫度，并使水泥有一定的陳化時(shí)間；重點(diǎn)定期關(guān)注水泥熟料的 C3A 和 C3S 含量是否有大的變化；嚴(yán)格對每批水泥進(jìn)行檢測，要做標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)，并控制 SO3含量在規(guī)定范圍，如發(fā)現(xiàn)混凝土坍落度損失較大，可通過做留樣和新進(jìn)貨的水泥與外加劑的適應(yīng)性交叉試驗(yàn)來查找原因。

對于礦粉和粉煤灰等摻合料，要把握其細(xì)度或比表面積。對于粉煤灰可通過電子顯微鏡來觀察篩余顆粒中是否含有玻璃微珠來判斷是否是假的粉煤灰。對于每批礦粉或粉煤灰要做活性指標(biāo)試驗(yàn)。

減水劑的使用需要與水泥做適應(yīng)性試驗(yàn)，通過減水劑的多組分復(fù)配解決坍落度損失、泌水、泌漿、緩釋、離析或扒底等情況。

[1] GB 50119—2013．混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S]．

[2] 于東威．預(yù)拌混凝土[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013．

[3] 鄧其林．淺析聚羧酸高性能減水劑與水泥適應(yīng)性[J]．福建建材，2014(8): 38-39．

[4] 林燕妮．水泥與高效減水劑相容性的研究[J]．福建建材，2005(1): 25-28．

［通訊地址］福建省廈門市海新路東側(cè)新垵嶺（361022）

Analysis on adaptability of binder to concrete chemical admixture

Jiang Tao
(Xiamen Haitou Building Materials Co., Ltd., Xiamen361022)

In the engineering application, it is often encountered in the problem of adaptability of concrete chemical admixture, and it has a great relationship with the binder component. This paper mainly analyzes the problems existing in the daily work and the adaptability of chemical admixture, and puts forward the corresponding solutions.

binder component; chemical admixture; adaptability

江濤，男， 高級(jí)工程師，工商管理碩士， 現(xiàn)任廈門海投建材公司總工。