浅析高效减水剂与水泥间的适应性

浅析高效减水剂与水泥间的适应性

减水剂是混凝土工程中常用的外加剂之一，其作用是提高混凝土拌合物的流动性，保证混凝土施工质量。当前，高效减水剂以其优异的减水性能而备受青睐，但是其与水泥间的适应性却受到众多因素的影响，成为困扰工程界的难题，适应性的好坏将对混凝土质量带来直接的影响。本文分析了减水剂与水泥适应性的影响因素，并提出了改善适应性的方法。

标签：减水剂；水泥；适应性；影响因素

当前，低水灰比的高性能混凝土成为发展趋势。而低水胶比势必造成流变性能降低，从而影响其工作性，造成浇筑困难、成型质量不好，最终导致混凝土结构强度低、耐久性差。为了改善高性能混凝土的工作性，通常采取的方法是加入减水剂。减水剂应用至今，经历了若干阶段。目前仍在使用的减水剂，按功能主要分为两大类：普通减水剂和高效减水剂；按成分：木质素减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、密胺减水剂、聚羧酸减水剂。不同品种的减水剂适用的范围也有所不同，在选用的过程中要根据具体的使用条件，慎重选择。因为高效减水剂的减水效果等性能好，因此在工程中得到了较为广泛的应用。但是高效减水剂的适应性问题却给工程人员带来了困扰。在混凝土拌合物中，与减水剂性能最为相关的就是水泥。当水泥与减水剂相适应时，可以起到改善混凝土工作性能的作用，当水泥与减水剂不适应时，会造成相反的后果，引起工作性能不良，如坍落度降低、坍落度损失大等。另外，减水剂与水泥适应性较好的时候，低掺入量即可带来较明显的效果，若减水剂与水泥适应性差，则势必要提高掺入量，以达到期望的流动性要求。

1 减水剂与水泥适应性的影响因素

水泥与高效减水剂的适应性包括3个方面：水泥砂浆和混凝土的初始工作性、高效减水剂在水泥砂浆和混凝土中是否有明确的饱和点和拌合物的工作性能损失情况。[1]

减水剂与水泥适应性的影响因素较为复杂，涉及到的学科较多，如水泥化学、表面物理化学、电化学等方面知识，二者的适应性问题是困扰广大研究人员的难题。适应性问题的解决与否，关系到外加剂能否得到应用推广。而通过相关的试验研究与理论分析，得出影响减水剂与水泥适应性的因素，大致可归纳为三个主要方面，即减水剂的性能、水泥性能、混凝土拌合物的性能。

1.1 减水剂的性能产生的影响

减水剂的性能主要包括：分子量、分子链长度、交联程度、硫化程度、有无硫酸盐存留、平衡离子等方面。以萘系高效减水剂为例，萘的磺化程度和磺化产物对适应性会产生影响，其中的多萘磺酸会影响到适应性；萘系减水剂分子量的大小会对适应性产生影響，为保证良好的使用效果，其减水剂分子的最佳核体数

为7-13；平衡离子中Mg2+、Na+、NH4+、Ca2+等，对减水剂的分散效果和适应性产生不同的影响；另外，减水剂的存在状态不同，其适应性及使用效果也有一定的区别，一般情况下，液体减水剂减水效果要好于其他。

1.2 水泥性能对适应性的影响

1.2.1 水泥的矿物组成。例如，水泥矿物中的C3A，其活性不同将对适应性产生一定影响，而C3A的活性主要取决于其存在形体，以及熟料的磺化程度；此外，由于减水剂掺入到混凝土中以后，水泥中的各矿物组分与其产生不同的吸附作用，吸附顺序为C3A>C4AF>C3S>C2S，在高效减水剂掺量相同的情况，C3A 和C4AF含量较高的水泥浆体中，存在较明显的吸附作用，因此减水剂的分散效果较差。

1.2.2 水泥形态对适应性的影响。主要包括两个方面，即水泥细度和颗粒形状的影响。由相关试验可以发现，水泥细度对适应性具有明显的影响，水泥越细，比表面积越大，对减水剂的吸附作用越明显，吸附量越多，具体数据见表1，减水剂被大量吸附，会导致溶液中的减水剂浓度大幅下降，减水剂的减水效果也会受到很大影响，因此水泥细度大会加剧混凝土坍落度损失，为提高适应性应将水泥细度控制在合理范围内；其次，水泥颗粒的形状对适应性的影响，通过实验证明水泥颗粒球形度和颗粒级配和对减水剂的饱和产量影响不大，但其对混凝土拌合物初始坍落度有一定影响，研究发现提高水泥颗粒的球形度，可以起到改善混凝土拌合物初始流动性的作用。另外，水泥颗粒级配对适应性的影响。

1.3 矿物掺合料的品种对适应性的影响

高效减水剂对矿渣水泥和粉煤灰水泥的适应性较好，混凝土中加入粉煤灰或者矿渣，拌合物的流动性好，坍落度大，且坍落度损失小；高效减水剂对焙烧煤矸石及火山灰的适应性较差，在混凝土拌合物中掺入此类矿物，如果要达到相同的流动性，需要增加减水剂的掺入量。

2 提高减水剂与水泥适应性的方法

2.1 调整混合材料的掺入量及细度。

因为混合材料的辅助减水作用主要靠三方面，即颗粒的吸附，二是颗粒的堆积作用，三是颗粒的球形形态，因此，改善水泥与减水剂的适应性，可以从提高混合材比表面积入手，控制颗粒级配可以起到较好的作用[2]。

2.2 延长水泥的陈化时间

刚出磨的水泥及出磨温度较高的水泥与减水剂的适应性不良，如果与此类水泥共用，会出现减水率低、流动性差、流动性损失快等问题。因此可以适当延长陈放时间，出窑熟料在贮库内存放不少于7d，[1]以提高水泥与减水剂间的适应性。

2.3 降低水泥中的碱含量。

碱会固溶在熟料矿物中，减少熟料矿物的生成量，并影响熟料矿物的结构形成和水泥水化的性质，使水泥的流变性能变差，后期强度降低。减水剂与碱含量过大的水泥共用，会导致混凝土快速凝固，坍落度经时损失变大。另外碱含量过高也会给混凝土带来碱骨料反映等问题，因此要严格控制水泥中的碱含量。

2.4 其他方法

因为影响水泥减水剂适应性的因素较多，因此在使用减水剂时要充分考虑相关因素，以实现使用目的。如重视控制水泥中硫酸钙的含量和溶解速度，加强磨机温度的控制，保持在一定范围内，单独粉磨混合材，提高混合材比面积，改变减水剂的品种、掺量、掺加方法等等。

高效减水剂和水泥之间的适应性是一个十分错综复杂的问题，目前还不能完全从理论上来解释这一现象。工程现场遇到适应性问题，首先遵照一般规则将不适合的水泥和高效减水剂排除，其次在多次试验的基础上，利用简易试验测定料浆的粘度，将水泥和外加剂品种的选择范围缩小，最后还必须试拌混凝土来尝试解决。

参考文献

[1]朱丽君.水泥对高效减水剂适应性问题的分析及解决措施[J].新型建筑材料，2011，38（9）.

[2]刘子恒.水泥对高效减水剂适应性问题的分析及解决措施[J].水泥，2002，（6）.

作者简介：吕亚夫（1982-），现为工程师（中级职称），专业：材料科学与工程，单位：天津新亚太工程建设监理有限公司。