浅谈外加剂与水泥适应性的表现及处理方法、措施

杨铁刚

杨铁刚

中国葛洲坝集团第一工程有限公司湖北省宜昌443002

摘要：随着现代化建设的不断推进，国家对高铁、水电、机场等基建的不断投入，以及高层建筑的普及等，对高性能混凝土的要求也越来越严格，不再是只追求强度，而是以低水胶比、低水泥用量、低单位体积用水量为主要技术特性的现代混凝土，要求提高施工性能、满足各种施工条件、能应付野外恶劣环境条件等，然而从混凝土耐久性出发，对水泥强度的依赖程度变小，超细粉等外掺料发挥的作用越来越大，对骨料的要求越来越高，特别是不同骨料不同水泥如何让其拌和出满足这些不同的情况的混凝土，对混凝土外加剂也提出了更高的要求，作为主要原料的水泥与外加剂的适应性就成了不可回避的研究课题。

关键词：外加剂；水泥适应性；表现；处理方法；措施

对于水泥与外加剂适应性问题的研究，由于所涉及到的因素较多，学科范围较广，所以在生产的过程中，一定要注意各方面因素的影响，生产出优质的水泥。

1外加剂与水泥适应性的概念

根据混凝土外加剂的技术规范，将符合检验标准的外加剂按照一定的标准加入可以将外加剂与水泥进行合理的配置，如果在混合后能够产生理想的效果，则认为水泥与外加剂是相互适应的；相反来说，如果并没有产生相应的效果，则认为其适应性较弱。对于水泥与外加剂适应性的概念，也有其他的表述方法，一般来说，主要是在制作过程中对于净浆流动性的影响，可以通过这个性能的变化，来进行适应性的检验，这对多数水泥厂来说是较好的检验标准。

2水泥生产过程影响水泥与外加剂适应性的因素

2.1混合材料种类及不同品质的影响

不同品种的混合材对外加剂的吸附作用是不同的，一般为高炉矿渣<粉煤灰<高硅岩<火山灰质。多年来实践证明，掺高炉矿渣的水泥适应性、耐久性、施工性能等都是最优的，特别是超细矿粉，在取代了部分水泥以后，这些小颗粒填充在水泥颗粒间的空隙中，置换其间的填充水，拌和物的表面水相应大量增加，促进了混凝土流动性的改善；矿渣微粉的微填充效应，有助于提高水泥与外加剂的相容性。火山灰质混合材具有较大的内表面积，吸水性及外加剂吸附量大；自然形态的粉煤灰、超细粉煤灰适应性好，粗粉煤灰或加工型粉煤灰吸附量大，适应性差。

2.2石膏品种及掺量的影响

现在的水泥企业使用石膏都是根据当地资源及成本共同考虑选用，使用天然石膏的相对较少，资源综合利用使用工业副产品石膏如电厂脱硫石膏、化工厂磷石膏等的较多。不同种类石膏的溶解速度和溶解度差别较大，对水泥的缓凝作用不同，表现为：磷石膏>脱硫石膏>天然石膏。天然二水石膏与高效外加剂适应性好，工业副产品石膏中的某些微量成分如P2O5含量可能使水泥与高效外加剂的相容性变差。

出厂使用脱硫石膏和磷石膏。全使用脱硫石膏时，净浆扩展度为130～150mm，扩展度不够；全使用磷石膏时为260～280mm左右，有泌水现象；夏季使用脱硫石膏和磷石膏1∶1时扩展度为200～230mm左右，较合适，但冬季时扩展度又较高，仍有泌水现象发生；选择脱硫石膏和磷石膏2∶1时使用效果较好。分析认为，脱硫石膏属于电厂使用白石粉末对烟气脱硫后产生的附属物，钙含量较高，使用脱硫石膏生产的水泥，凝结时间较短，但水泥需水量相对较高，因此在冬季气温低时效果较好；而磷石膏为化工企业的附属物，其中P2O5含量波动较大，粉磨水泥时凝结时间较长，相对来说，夏季使用有利于改善水泥性能，改善混凝土施工性能，因其需水量相对较低，同样的外加剂及地材，冬季使用就会造成泌水等现象。另外，在使用石膏时还要考虑熟料的质量情况，熟料的需水量不同在选择石膏时也应不同，最终以水泥质量和适应性来判定和选择。因此不同的石膏品种及搭配比例仍会出现不同的结果，需根据不同的季节不同的需要进行调整。

另外，水泥控制中适宜的SO3含量应根据熟料中C3A含量、比表面积、水泥强度发挥以及混凝土使用效果综合考虑确定。

2.3水泥中碱含量的影响

碱含量高，水泥标准稠度用水量增大，水泥水化速度加快，外加剂的塑化效果变差，导致混凝土的坍落度经时损失增大，混凝土的碱集料反应增加，耐久性能变差。因此现在国内的大型工程特别是铁路、桥梁等工程对水泥中的碱含量都提出了≤0.6%的要求。在生产中，一是控制熟料中的碱含量，二是控制混合材的碱含量。

2.4水泥颗粒分布的影响

水泥颗粒对外加剂分子的吸附与水泥的比表面积有关，比表面积越高，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越大，相同水灰比条件下，颗粒之间的自由水相应减少，水泥浆体流动性变差；水泥比表面积越大，水泥细颗粒多，水泥早期水化速度加快，水泥浆体流动性差，水泥与外加剂相容性不好。另外，水泥颗粒分布范围窄，其堆积空隙率大，需要更多水来填充这些空隙，自由水相应减少，外加剂掺量大，水泥与外加剂适应性差。因此，水泥粉磨的控制对水泥与外加剂的性能影响也很大，建议在磨机球配时，应尽可能地多级配球，以获得更宽的颗粒分布，同时提高水泥强度的发挥。另外，不同的颗粒对混凝土的性能贡献是不一样的，小于3μm的水泥颗粒对混凝土性能有损害，主要是细小的熟料颗粒；对于熟料而言，3μm以下颗粒不宜大于10%，过多的细熟料颗粒会加速水泥的早期水化速率，提高水泥的早期水化热，增加收缩开裂危险，降低与外加剂相容性。具有较高堆积密度的水泥，有利于减少需水量，减低水泥石的空隙率，改善孔隙结构，提高混凝土的密实性，从而提高混凝土抗外界侵蚀的能力，对提高混凝土强度帮助较大。因此，优质水泥还应具有较高的颗粒堆积密度。

2.5水泥温度的影响

水泥粉磨温度高，特别是磨内达到150℃时，二水石膏脱水成半水石膏，而半水石膏和硬石膏较二水石膏溶解度下降，不能有效阻止水泥快速水化生成絮凝结构，外加剂对其的塑化作用变差，混凝土坍落度损失也快，水泥与外加剂相容性差；出厂水泥温度高，水泥水化反应速度快，水泥与外加剂适应性差。控制水泥出磨的温度和熟料温度有很大关系，要尽量强化熟料冷却，降低熟料温度，为水泥粉磨提供条件。混合材的水分含量对出磨水泥温度影响也较大，水分重温度低，且易糊球堵隔仓板降低产量等，应强化控制。另外，未经储存的水泥干燥度高，正电性较强，对外加剂吸附大，降低了外加剂的塑化效果，水泥浆体流动性大大降低，在配制高强度等级混凝土时更明显，因此，应尽量避免热水泥出厂。

结论

在水泥与外加剂适应性上，尽管外加剂的调整方便、快捷，且可以根据实际使用情况及现场环境现场调配，但作为水泥提供者，在水泥生产的过程中应加强控制，减少因水泥生产带来的水泥与外加剂适应性问题，为用户拌合混凝土减少用水量创造条件。总的来说，现代混凝土已不再是单一的使用，要获得适应不同要求的高性能混凝土，需要水泥企业、外加剂企业、混凝土企业共同努力。

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