(整理)怎样调整外加剂与水泥的适应性

怎样调整外加剂与水泥的适应性

冯浩

摘要：本文提出一种外加剂与水泥适应性的系统试验方法，解析该方法六个实验步骤及相关注意。

关键字：外加剂水泥混凝土适应性

今天本人要与诸位探讨如何进行混凝土外加剂与水泥适应性试验的方法。

外加剂与水泥产生不适应的情况时有发生，尤其在使用泵送减水剂时发生更频繁。

不相适应的表现首先是新拌混凝土坍落度偏小，扩展度更小，可此时减水剂用量已经相当大了，通俗说法就是“打不开”；其次是坍落度损失大，有时甚至出现假凝,即在搅拌开始时水泥浆很稀，可是迅速发粘、变干，出机后混凝土和易性很差；其三是虽然坍落度和扩展度都不小，但是混凝土泌水、也有时滞后1—3小时泌水并且量大；还有时是砂浆包裹不住石子，发生离析但却并未伴大量泌水，如此这般。更有时新拌混凝土中未观察到明显不适应，可硬化后强度偏低。特定外加剂与特定的水泥发生不适应的原因可能来自三方面：水泥特性引起；混凝土组成材料、特别是其中的砂及掺合料引起；外加剂本身匹配不当所引起。究竟哪个是主要原因，就需要经过试验和分析，怎样调整到相适应，就必须进行实验。

于是、从何处着手开始试验，就摆到我们面前了。

第一步宜从检测打算使用的水泥PH值开始，也就是水泥的碱度。用PH试纸就可以完成这项工作，当然用PH计更好。可以用三份水溶解一份水泥，充分搅

拌后沉淀澄清，取清液一滴置于广泛PH试纸上，观察试纸背面变色程度以确定水泥的碱性。一般PH值应在12以上，但也有的普硅水泥只有9-10，个别还更低。试验结果让我们能初步判断：水泥中可溶性碱量大还是小；水泥中的混合材是否含偏酸性的材料或石粉类惰性材料使PH值偏低。

第二步是考察。考察的第一部分是要尽量设法取得该种水泥的熟料分析结果。水泥厂每班做一次熟料的萤光快速分析，每个月有一个平均值，虽然不可能写在水泥合格证上，但也不是一个保密资料。如果我们能得到近期任何一日的熟料分析结果也可以。根据分析的数据可以计算出水泥中的四种矿物：铝酸

三钙C

3A，铁铝酸四钙C

4

AF,硅酸三钙C

3

S和硅酸二钙C

2

S的数量。影响水泥适应

性的矿物是铝酸三钙、硅酸三钙和铁铝酸四钙。这些数据可以帮助我们选择缓凝剂的品种。另外根据熟料分析中的碱和硫含量数据，我们能计算出塑化度值SD，作为复配外加剂时要适当加硫酸盐还是加碱的参考依据。

虽然熟料分析单中的碱是总碱量而非单纯的可溶性碱量，但对我们快速认定SD值仍有重要的参考价值。而将水泥溶于水后，溶液的碱含量是包括混合材在内的可溶性碱含量，对我们调整适应性的试验可能更有意义。

考察的第二部分是了解熟料磨成水泥时加多少什么种类的混合材。这对分析诸如混凝土泌水，凝结时间异常（过长、过短）的成因都很有帮助。粉磨熟料时混合材只是矿渣（水渣）或粉煤灰，则出来的成品水泥对外加剂尤是缓凝剂的适应性好,但以水渣作混合材的水泥有时泌水,这是因水渣硬度大于熟料，不易磨得与熟料同样细的缘故。混合材是煤矸石、页岩灰、窑皮等火山灰质材时，成品水泥表现为吸附高效减水剂，后者掺量必须增加很多才能得到预计的混凝土坍落度，并且扩展度还达不到要求，往往用了“牺牲剂”的效果也不明显。粉磨时混合材有石灰石粉则成品水泥易产生泌水，粉磨前在水泥中加了存放时间久的陈旧

矿渣，也容易形成泌水。加入其它工业废渣，虽然可能掺量不大，但磨成水泥后与外加剂的适应性就差，还特别难调整。熟料粉碎时所掺的石膏也很有关系，脱硫石膏、无水石膏、难溶

冯浩男 1941——高级工程师北京市建筑工程研究院

性硬石膏、工业废石膏、钛石膏、……，对水泥与外加剂的适应性都有较明显的差异。

考察的第三部分是要掌握混凝土掺合料的品种和细度情况。全掺矿粉易泌水，但改善了混凝土多种性能。全掺普通需水量高于105%的粉煤灰需要较多的拌和水量，而且凝结时间长，不过却明显抑制了泌水，但优质粉煤灰可以减少减水剂用量，如果掺的是统灰、因其中含一部分三级灰，则往往就是使高效减水剂“失效”的主要原因。掺合料细度很关键，料粗不但会使混凝土泌水（例如粗粉煤灰），甚至会使坍落度损失变大。粉煤灰的烧失量、矿粉中掺石粉的数量(制假的程度)都很重要，会直接影响外加剂尤其是高效减水剂和缓凝剂对水泥的适应性。

这就象中医诊病的问、闻、望、切；西医诊断时先开化验单，作血常规，B 超或CT一样。总之先诊后断，最后才定出治疗方案。

适应性试验之第三步是找出所用的高效减水剂对这种水泥的饱和掺量值，如果是两种或几种高效减水剂混用的，就按混用的总量通过水泥净浆试验找出饱和掺量点。高效减水剂的用量越接近该水泥的饱和掺量，就越容易得到好的适应性。但是早强水泥的饱和掺量点普遍较高，令传统的高效减水剂超过1%或0.8%(按有效成分计算)，这对于通常掺量不超过2.5%的泵送剂来说，达到饱和掺量就不现实，连“接近”都不可能，主要还需依靠不同高效减水剂的复配，以及与多种缓凝剂的复配来达到调整适应性目的。根据经验，减水剂用量低于饱和掺量的70%，即使用多种缓凝剂同时调整适应性，也无法得到满意的结果。

水泥净浆试验可以用纯水泥做，也可把300克胶凝材总量按照混凝土配合比中的胶凝材料比例分配。先用前个方案再用后个方案作，往往更容易找出正确结果。

第四步是试着调整水泥中的碱硫酸盐化程度亦即熟料塑化度到合适的范围。熟料塑化度SD值计算式为：

SD=SO3/(1.292Na2O＋0.85K2O)

各个成分含量值正是在熟料分析中列出的。SD值范围是40%~200%，偏低也就是三氧化硫少了，要在外加剂中加少量含硫的盐如硫酸钠，偏高即是分子大了也就是三氧化硫多了，应当把外加剂PH值略微用碱调高例如用碳酸钠。

第五步则要试配复合外加剂并通过净浆试验找出适合的调凝剂品种及恰当的掺量。要参考第二步考察的结果，选择可能最有效的调凝剂。硅酸三钙矿物多的水泥宜使用葡萄糖酸钠和其它羟基羧酸盐，使用聚磷酸盐特别是六偏磷酸钠及三聚磷酸钠等、但葡钠与六偏之间易产生交互作用，建议不同时使用。铝酸盐矿物多的水泥除了选择葡萄糖酸钠之外，还必须复配恰当的助剂－伴侣，如三聚磷酸钠、改性淀粉及糊精等，单糖对葡钠有增效作用故气温高时可选用。因此质量好的液体葡钠有时更好用就是这个缘故。不过当缓凝剂总量超过胶凝材料量的0.07%后缓凝就成主要作用了。有一种观点是此时应改用聚羧酸减水剂，因为铝酸盐矿物严重吸附萘磺酸盐等磺酸基高效减水剂但却不吸附聚羧酸基高效减水剂。某商砼公司用砂的含泥量一般，但混凝土坍落度损失一直很大，后经试验全部改用聚羧酸减水剂，使坍损大扩展度小的难题较满意地解决。如果无法得知水泥熟料化学及矿物成分也不了解水泥混合材种类，外加剂复配就只能先用葡钠、柠檬酸钠或六偏磷酸钠中任一种摸索着来，加碱还是加硫酸盐也得轮番试。

当砂质量较差如含泥多、或全用人工砂、特细沙搅拌混凝土时，在净浆试