基于“硫堿平衡”調(diào)整減水劑與水泥的適應(yīng)性研究

王文正，趙振華，馮正義

（1. 山東江泰建材科技有限公司，山東 濟(jì)南 250000；2. 濟(jì)南黃河路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

0 前言

幾乎所有的外加劑都和水泥存在適應(yīng)性的問題，減水劑和水泥適應(yīng)性也是目前國內(nèi)一直在關(guān)注的問題，經(jīng)過試驗(yàn)研究認(rèn)為，影響減水劑和水泥適應(yīng)性的主要因素就是水泥的硫堿含量和減水劑的配制組分。

水泥的堿含量是影響減水劑和水泥適應(yīng)性的一個(gè)重要因素。水泥的堿含量主要指水泥中 Na2O 和 K2O 的含量。試驗(yàn)證明，水泥的堿含量對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性會(huì)造成很大的影響。一些研究人員指出：在水泥和高效減水劑的復(fù)合體系中存在一個(gè)可溶性堿的最佳含量，即0.4%～0.6%，當(dāng)在此范圍之外，水泥的堿含量過高或者過低都會(huì)對(duì)水泥與萘系減水劑的適應(yīng)性造成不良影響。而且一些研究學(xué)者指出，在水泥漿體系統(tǒng)中，可能存在一個(gè)堿離子與硫酸根離子的最佳平衡，也就是“硫堿平衡理論”。

本文即是在“硫堿平衡理論”存在的基礎(chǔ)上，通過不同品種規(guī)格的減水劑與不同堿含量的試驗(yàn)水泥，通過階梯試驗(yàn)的方法，對(duì)水泥進(jìn)行凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)，驗(yàn)證硫堿平衡理論的指導(dǎo)性意義。

1 材料準(zhǔn)備和試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原材料

（1）減水劑：

1# 減水劑：山東江泰高效減水劑。

2# 減水劑：北京成城高效減水劑。

統(tǒng)計(jì)兩組患者的住院時(shí)間，對(duì)照組住院時(shí)間為（58.74±2.12）d，觀察組住院時(shí)間為（39.35±2.34）d，兩組對(duì)比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=7.466 4，P<0.05）。

（2）水泥：

1# 水泥：玉溪橋龍 P·O42.5 水泥。

2# 水泥：云南活發(fā) P·O42.5 水泥。

（3）燒堿：含量≥98%。

（4）硫酸鈉：分析純，天津產(chǎn)。

1.2 儀器設(shè)備

凈漿攪拌機(jī)、凈漿測(cè)定儀、玻璃板、刻度尺、燒杯、玻璃棒等。

1.3 試驗(yàn)方法

外加劑樣品配制：下面所有表格中的 1# 減水劑、2# 減水劑、硫酸鈉和燒堿的質(zhì)量均為在每 1t 外加劑成品中的質(zhì)量含量，減水劑含量均為 350kg/t。

凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)：按照 GB 2077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行。外加劑摻量根據(jù)外加劑種類和濃度，同一組試驗(yàn)外加劑摻量相同。

2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果見表 1～8 和圖 1～8。

在所有表格中，凈漿流動(dòng)度為 0，均是凈漿無法倒出，視其為 0。

表1 1# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對(duì)1# 水泥凈漿流動(dòng)度的影響

圖1 1# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對(duì)1# 水泥凈漿流動(dòng)度的影響

表1 和圖 1 表明：在 1# 減水劑用量不變的情況下，隨著硫酸鈉用量的增加，1# 水泥凈漿流動(dòng)度呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，且在硫酸鈉為 20kg/t 左右時(shí)凈漿流動(dòng)度最大。

表2 1# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對(duì)2# 水泥凈漿流動(dòng)度的影響

表2 和圖 2 表明：在 1# 減水劑用量不變的情況下，隨著硫酸鈉用量的增加，2# 水泥凈漿流動(dòng)度呈現(xiàn)直線下降的趨勢(shì)，且在硫酸鈉為 40kg/t 時(shí)凈漿流動(dòng)度根本無法測(cè)定。

表3 和圖 3 表明：在 1# 減水劑用量不變的情況下，隨著燒堿用量的增加，1# 水泥凈漿流動(dòng)度呈現(xiàn)直線下降的趨勢(shì)，且在無水硫酸鈉為 40kg/t 時(shí)凈漿流動(dòng)度根本無法測(cè)定。

圖2 1# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對(duì)2# 水泥凈漿流動(dòng)度的影響

表3 1# 減水劑中復(fù)配燒堿對(duì)1#水泥凈漿流動(dòng)度的影響

圖3 1# 減水劑中復(fù)配燒堿對(duì)1# 水泥凈漿流動(dòng)度的影響

表4 1# 減水劑中復(fù)配燒堿對(duì)2# 水泥凈漿流動(dòng)度的影響

圖4 1# 減水劑中復(fù)配燒堿對(duì)2# 水泥凈漿流動(dòng)度的影響

表 4 和圖 4 說明：在 1# 減水劑用量不變的情況下，隨著燒堿用量的增加，2# 水泥凈漿流動(dòng)度呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，且在燒堿用量為 30kg/t 時(shí)凈漿流動(dòng)度最大。

表5 2# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對(duì)1#水泥凈漿流動(dòng)度的影響

圖5 2# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對(duì)1#水泥凈漿流動(dòng)度的影響

表5 和圖 5 表明：在 2# 減水劑用量不變的情況下，隨著硫酸鈉用量的增加，1# 水泥凈漿流動(dòng)度呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，且在硫酸鈉為 30kg/t 左右時(shí)凈漿流動(dòng)度最大。

表6 2# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對(duì)2#水泥凈漿流動(dòng)度的影響

圖6 2# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對(duì)2#水泥凈漿流動(dòng)度的影響

表6 和圖 6 表明：在 2# 減水劑用量不變的情況下，隨著硫酸鈉用量的增加，2# 水泥凈漿流動(dòng)度呈現(xiàn)直線下降的趨勢(shì)，且在硫酸鈉為 30kg/t 和 40kg/t 時(shí)無法測(cè)定。

表7 和圖 7 表明：在 2# 減水劑用量不變的情況下，隨著燒堿用量的增加，1# 水泥凈漿流動(dòng)度呈現(xiàn)直線下降的趨勢(shì)，且在硫酸鈉為 40kg/t 時(shí)凈漿流動(dòng)度根本無法測(cè)定。

表7 2# 減水劑中復(fù)配燒堿對(duì)1# 水泥凈漿流動(dòng)度的影響

圖7 2# 減水劑中復(fù)配燒堿對(duì)1# 水泥凈漿流動(dòng)度的影響

表8 1# 減水劑復(fù)配燒堿對(duì)2# 水泥凈漿流動(dòng)度的影響

圖8 1# 減水劑復(fù)配燒堿對(duì)2# 水泥凈漿流動(dòng)度的影響

表8 和圖 8 說明：在 1# 減水劑用量不變的情況下，隨著燒堿用量的增加，2# 水泥凈漿流動(dòng)度呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，且在燒堿用量為 20kg/t 時(shí)凈漿流動(dòng)度最大。

水泥堿含量的化學(xué)分析試驗(yàn)委托山東省水泥檢驗(yàn)檢測(cè)中心進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表 9。

表9 水泥檢測(cè)結(jié)果

3 試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，得：

（1）玉溪橋龍水泥通過補(bǔ)硫能夠改善水泥和 1#、2# 萘系減水劑的不適應(yīng)性，且補(bǔ)硫量有個(gè)最佳值，即玉溪橋龍水泥屬于“欠硫型”水泥。

（2）云南活發(fā)水泥通過補(bǔ)堿能夠改善水泥和 1#、2# 減水劑的不適應(yīng)性，且補(bǔ)堿量有個(gè)最佳值，即云南活發(fā)水泥屬于“欠堿型”水泥。

（3）當(dāng)試驗(yàn)水泥屬于“欠硫型”水泥，增加堿含量，對(duì)二者適應(yīng)性有負(fù)面作用，同理當(dāng)試驗(yàn)水泥屬于“欠堿型”水泥時(shí)，增加硫酸根含量，對(duì)二者適應(yīng)性也有負(fù)面作用。

4 結(jié)論分析

試驗(yàn)結(jié)果表明：水泥堿含量是影響試驗(yàn)水泥與減水劑適應(yīng)性的重要影響因素之一。當(dāng)水泥屬于欠堿水泥時(shí)，通過補(bǔ)充一定量的燒堿能在一定程度上改善水泥與減水劑的不適應(yīng)性。當(dāng)水泥中堿含量高時(shí)，高濃型萘系減水劑中殘留的硫酸根不足以與堿達(dá)到平衡，則有明顯的“欠硫”表現(xiàn)，通過補(bǔ)充一定量的燒堿能在一定程度上改善水泥與高濃型萘系減水劑的不適應(yīng)性。

通過對(duì)“硫堿平衡理論”的應(yīng)用，能夠在不對(duì)水泥進(jìn)行化學(xué)分析的情況下簡易快速測(cè)定兩種不同試驗(yàn)水泥的堿含量的相對(duì)高低。同時(shí)在我們實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)遇到水泥和外加劑適應(yīng)性不好的狀況下，測(cè)定出堿含量的高與低，通過補(bǔ)充欠缺的硫堿或者通過中和反應(yīng)降低堿的含量，來尋找最佳平衡點(diǎn)和最佳摻量，從而通過此方法調(diào)整改善水泥和外加劑不適應(yīng)的問題。

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