水泥与外加剂的适应性

按化学成分分类
6、引气剂：在混凝土中引入大量均匀封闭的微小 气泡，改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗冻性 及耐久性。如松香酸钠、烷基磺酸钠、脂肪醇等。 7、消泡剂（又称去泡剂）：它可抑制或消除混凝 土过多的有害气泡，如有机硅、磷酸脂、聚氧乙烯 等。 8、膨胀剂：在混凝土硬化过程中通过体积膨胀补 偿混凝土收缩，并限制条件下出现适宜的自应力。 如：明矾石、石膏、氧化钙、氧化镁等。 9、防水剂：可增加混凝土密实性，提高抗渗性， 对水泥有一定的促凝作用且提高强度。如氟硅酸盐、 粉煤灰、硅藻土、沥青乳液、松香。 10、密实剂：可在混凝土形成胶状的悬浮颗粒， 堵塞混凝土内毛细通道，提高密实性。如：三乙醇 胺等。
影响外加剂与水泥适应性的因素
1、水泥：矿物组成、细度、游离氧化钙含量、石 膏加入量及形态、水泥熟料碱含量、碱的硫酸饱 和度、混合材种类及掺量、水泥助磨剂等。 2、外加剂的种类和掺量。如：萘系减水剂的分子 结构，包括磺化度、平均分子度、分子量分布、 聚合性能、平衡离子的种类等。 3、混凝土配合比，尤其是水胶比、矿物外加剂的 品种和掺量。 4、混凝土搅拌时的加料程序、拌时的温度、搅拌 机的类型等。
石膏的影响

石膏遇水后要溶解,溶解速率:半水石膏>二水石 膏>无水石膏(硬石膏,煅烧石膏).无水石膏溶解速 度低,难以控制C3A的水化,当掺入减水剂时,产生 异常凝结,使混凝土短时间内失去流动性.半水石 膏溶解最快,会引起水泥假凝,加之钙矾石的形成 需消耗大量的水,从而混凝土流动性变差。以无 水石膏作为调凝剂的水泥碰到木钙、糖钙减水 剂时，会产生严重的不适应性，不仅得不到预 期的效果，而且往往会引起流动损失过快甚至 异常凝结。因此，对于掺有硬石膏的水泥，在 使用减水剂时要特别小心。
水泥与外加wenku.baidu.com的适应性
水泥外加剂的定义
专业名称应为混凝土外加剂，是一种在混 凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以 改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能 的材料。
混凝土外加剂按其主要功能为四类：
1、改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。 包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。 2、调节混凝土凝结时间、硬化性能的外 加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。 3、改善混凝土耐久性的外加剂。包括引 气剂、防水剂和阻锈剂等。 4、改善混凝土其他性能的外加剂。包括 加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、粘结 剂和碱-骨粉反应抑制剂等。
减水剂作用机理
3、润滑作用 高效减水剂的极性亲水基团定向吸附于水泥颗 粒表面，多以氢键形式与水分子缔合，再加上水分 子之问的氢键缔合，构成了水泥微粒表面的一层稳 定的水膜，阻止水泥颗粒问的直接接触，增加了水 泥颗 粒间的滑动能力，起到润滑作用，从而进一 步提高浆体的流动性。水泥浆巾的微小气泡，同样 对减水剂分的定向吸附极性基团所包裹，使气泡与 气泡及气泡 与水泥颗粒问也因同电性相斥而类似在水泥微粒间 加入许多微珠，亦起到润滑作用，提高流动性。
基本术语
外加剂掺量：外加剂掺量以外加剂占水泥(或总 胶凝材料)质量的百分数表示。 减水率：在混凝土坍落度基本相同时，基准混凝 土和受检混凝土单位用水量之差与基准混凝土单 位用水量之比。 泌水率：单位质量混凝土泌出水量与其用水量之 比。 初始坍落度：混凝土搅拌出机后，立刻测定的坍 落度。 坍落度损失：混凝土初始坍落度与某一特定时间 的坍落度保留值的差值。
减水剂自身特性的影响
高效减水剂的分子结构对其塑化效果有很 大的影响，当高效减水剂掺量过高时，其 分散作用可能影响到水化产物，阻碍它们 之间的粘结，从而推迟强度增长以及降低 最终的强度。三聚氰胺系高效减水剂、氨 基磺酸盐系高效减水剂在施工中只有以水 剂方式作用才能发挥良好的塑化效果。
检测方法
目前为止还没有一个评定外加剂与水泥相容性的 标准试验方法. 采用较多的是测定掺外加剂的混凝土的坍落度及 坍落度损失率,水泥净浆流动度及其随外加剂掺 量的变化等方法.但均不能反应混凝土随时间及 外加剂掺量变化其流动性的动态变化. 国内用水泥净浆流动度方法进行检测。但水泥净 浆流动度和砂浆减水率不能完检验混凝土减水率， 而且有时有矛盾，但水泥净浆流动度和砂浆减水 率操作简便，特别是水泥净浆流动度损失试验还 是有一定的可比性。
减水剂作用机理
减水剂作用机理
1、静电斥力理论 水泥水化后，由于离子间的范德华力作用以 及水泥水化矿物、水泥主要矿物在水化过程中带 不同电荷而产生凝聚，导致了混凝土产生絮凝结 构。高效减水剂大多属阴离子型表面活性剂，掺 入到混凝土中后，减水剂中的负离子-SO—、COO—就会在水泥粒子的正电荷Ca2+矿的作用 下而吸附于水泥粒子上，形成扩散双电层(Zel。 a电位)的离子分布，在表面形成扩散双电层的离 子分布，使水泥粒子在静电斥力作用下分散，把 水泥水化过程中形成的空间网架结构中的束缚水 释放出来，使混凝土流动化。
外加剂的技术指标及在混凝土中的主要作用
4、坍落度和扩展度经时损失率—越小，可泵性越好， 提高施工速度；反之，越差。 5、常压和压力泌水率比—越小，混凝土和易性越好， 有 利于可泵性，提高外观质量；反之越差。 6、抗压强度比—越大，增强效果越好；反之，越差。 7、收缩率比和限制膨胀率—越小，混凝土变形性能 越好， 提高混凝土的抗裂；反之越差。 8、总碱含量、Cl-—越小，有利于减少混凝土碱集料 反 应机会，减少混凝土中钢筋锈蚀危害。
减水剂作用机理
2、立体位阻效应 掺有高效减水剂的水泥浆中，高效减水剂的有机分 子长链实际上在水泥微粒表面是呈现各种吸附状态的。 不同的吸附态是因为高效减水剂分子链结构的不同所致， 它直接影响到掺有该类减水剂混凝土的坍落度的经时变 化。有研究表明萘系和三聚氰胺系减水剂的吸附状态是 棒状链，因而是平直的吸附，静电排斥作用较弱。其结 果是Zeta电位降低很快，静电衡容易随着水泥水化进程 的发展受到破坏，使范德华引力占主导，坍落度经时变 化大。而氨基磺酸类高效减水剂分子在水泥微粒表面呈 环状、引线状和齿轮状吸附，它使水泥颗粒之问的静电 斥力呈现立体的交错纵横式，立体的静电斥力的Zeta电 位经时变化小，宏观表现为分散性更好，坍落度经时变 化小。而多羧酸系接枝共聚物高效减水剂大分子在水泥 颗粒表面的吸附状态多呈齿形。这种减水剂不但具有对 水泥微粒极好的分散性而且能保持坍落度经时变化很小。
按化学成分分类
1减水剂：它具有增大混凝土流动性，改善和易性 等特点。如木质素磺酸钙、糖蜜等普通减水剂、 高效减水剂、早强减水剂、缓凝型减水剂、引气 型减水剂等。 2早强剂：提高混凝土的早期强度，降低水泥用量， 缩短养护时间。如氯化钙、氯化钠等普通早强剂。 3抗冻剂：可降低混凝土的冻结温度，促进混凝土 在零度以下强度的增长。如氯化钠、尿素、碳酸 钾、氨水等。 4速凝剂：加速水泥的水化反应，促使混凝土迅速 凝结和硬化。如：铝氧熟料、水玻璃溶液及铝酸 钠等。 5缓凝剂：延长混凝土凝结时间，降低水化热。如 酒石酸，石膏、酒石钾钠等。
影响外加剂与水泥适应性的因素
水泥熟料矿物组成
水泥熟料中C3S,C2S,C3A,C4AF对减水剂的吸附能力不同, C3A>C4AF >C3S>C2S.原因在于水化速率不同及在水化 早期产生的水化物表面积不同造成的. 水泥中C3A的含量越低，减水剂与水泥的适应性较好； 当水泥中C3A的含量高时，减水剂的使用效果较差。各 种试验表明，C3A含量高的水泥，将形成大量的钙矾石， 须消耗大量的水，使混凝土流动度降低，需增加减水剂 的用量。这是因为减水剂溶解后，优先选择性地吸附在 C3A或其初期水化物表面，从而使对其它粒子产生分散 作用的有效的减水剂量相应减少。
按外加剂性能分类
1、高性能减水剂 （早强型、标准型、缓凝型） 2、高效减水剂（早强型、标准型、缓凝型） 3、普通减水剂（早强型、标准型、缓凝型） 4、引气减水剂 5、泵送剂 6、早强剂 7、缓凝剂 8、引气剂 目前市场上使用的外加剂都复合有不同的组成材料。
外加剂的发展历史
1、第一代外加剂：
减水率为5%~10%标志的外加剂，如木钙、糖蜜类外加剂； 掺量0.2—0.3%,减水率5-15%, 适用于5度以上的混凝土工 程,不宜蒸汽养护。如水泥中采用硬石 膏或氟石膏作调凝 剂,则应慎用.
2、第二代外加剂：
减水率为12%~20%标志的外加剂，如奈系、脂肪族、蒽 系、三聚氢胺系；掺量0.5-1.0%,减水率10%-25%.根据 最终产品中硫酸钠含量,分为高浓(≤20%)和低浓(≤3%).
外加剂的发展历史
3、第三代外加剂：
减水率为20%~35%标志的外加剂，如氨基磺酸盐、聚 羧 酸盐。 氨基磺酸盐系高效减水剂:掺量低,减水率高(砂浆减水率 达35-50%),低水灰比下流动性好,与水泥适应性好,混凝 土坍落度大且损失小. 聚羧酸类高效减水剂:原材料包括丙烯酸,丙烯酸丁酯等. 对水泥的分散性好,保坍性能好.减水率大.目前成本较高. 目前外加剂70%为第二代，30%为第三代。
水泥熟料烧成工艺
熟料在高温,快速急冷过程中,会有较多的 Al2O3,Fe2O3固溶在硅酸盐矿物中, 较多的 Al2O3固溶在铁铝盐矿物中,较多的铝酸盐 和铁铝酸盐矿物以玻璃体的形式存在,大大 降低了熟料中C3A晶体的含量,改变了矿物 活性和早期水化特性及表面吸附性能. 煅烧温度高,煅烧气氛好,高温段冷却速度 快的熟料所制成的水泥与外加剂相容性好.
水泥中的碱含量
碱含量对减水剂与水泥的适应性有很大影 响，试验表明，掺量一样的同种减水剂， 采用碱含量高的水泥，其水泥净浆的流动 性就较差，塑化效果亦差。水泥中碱含量 增大,减水剂对水泥的塑化效果变差.同时 会导致混凝土凝结时间缩短,坍落度经时损 失增大. 。
水泥的温度
水泥陈放时间短,出磨水泥温度越高,减水 剂对水泥的塑化效果越差,减水率越低,混 凝土拌合物的经时损失大.
混合材的种类
水泥中混合材的种类,细度,颗粒形貌及掺 入量对外加剂的吸附作用不同. 外加剂对矿渣,粉煤灰,石灰石的相容性较 好,对火山灰,煤矸石,沸石等比表面积大吸 附性强的混合材相容性较差.
水泥细度的影响
当水泥细度增加时，水泥比表面积就增大。因此， 就需要有更多的分散剂的分子吸附覆盖在水泥颗 粒表面，才能达到预期的使用效果。水泥颗粒越 细，其净浆流动稳定性越差，要有好的流动性， 则所需的减水剂就要增多。同时同一比表面积的 水泥颗粒分布越宽,水泥浆的流动性越好,外加剂 用量会越少,但流动性的经时损失会大.水泥颗粒 圆度系数提高,对减水剂饱和掺量影响不大,但可 提高混凝土的坍落度,减少经时损失.
C3A的作用
C3A水化速度快，将会造成混凝土坍落度损失大甚至假凝。 C3A的需水量大， C3A+6H—C3AH6，100份C3A和40份水 反应，需水量远大于硅酸钙的需水量，对强度不利。 C3A的水化热大，易造成坍落度损失。 C3A强度最低，只是早期初硬予以考虑，而后几乎不必考 虑。 C3A水化物强度随温度提高而下降，对蒸养不利。 C3A是水泥矿物组成中最活泼的部分,当水和减水剂加入后, 减水剂首先被C3A吸附，如减水剂量不变，必然会减少硅 酸钙对减水剂的吸附量，从而降低流动度。 C3A含量尽量控制在8%以内.
外加剂的技术指标及在混凝土中的主要作用
1、减水率—主要起增强作用。减水率越高，增强效 果越好。混凝土中保持水泥用量不变，可减少用 水量，能大幅提高混凝土的强度；保持强度不变， 可减少水泥用量，节约成本。 2、缓凝时间—延长混凝土缓凝时间，可减少混凝土 早期水泥水化热，改善混凝土热学性能；缩短 缓凝时间，可提高混凝土早期强度，有利于予应力 张拉、提高施工速度。 3、含气量—改善混凝土和易性，提高可泵性；改善 混凝土孔结构，提高冻融循环耐久性。
外加剂与水泥的适应性
定义：外加剂的适应性是指外加剂在相同的条件 下，因水泥不同而造成使用效果有较大的差异、 甚至是完全不同的程度。 存在主要问题：实际应用中存在不同原材料的混 凝土其外加剂掺量和减水率不同;混凝土的流动 性在推荐掺量下达不到要求;坍落度经时损失大; 出现严重的离析和泌水;凝结时间不正常.不同厂 家生产的符合国家标准的水泥和外加剂在配制混 凝土时性能存在差异,甚至很大.