水泥与外加剂的相容性

剂相容性差。
水泥矿物组成对外加剂相容性的影响
三率值对熟料矿物及水泥外加剂相容性的影响： 在煅烧温度较低，高温段熟料冷却速度较慢的烧成制度下，三率值 中铝氧率对相容性的影响较大。铝氧率升高，相容性显著变差。 在煅烧温度较高，高温带熟料冷却速度较快的烧成制度下，三率值
中饱和比对相容性的影响更加显著。饱和比升高，相容性显著变差
——Aiticin(加拿大)
一般情况下：饱和点掺量可有效表征减水剂在水泥表面的吸 附量。可以通过饱和点的变化来判定水泥与减水剂的相容性。减 水剂的饱和掺量随着拌合时间增大而增大，说明减水剂在不断消
耗。
影响水泥与外加剂相容性的因素
主要包括三个方面：
一是水泥方面：
主要包括：水泥矿物成分、石膏种类及掺量、碱含量、游离氧化钙含量、混合
失强度等。
混凝土减水剂的发展历程
第一代：普通减水剂（减水率≥8%）
木质素磺酸盐 糖蜜类 第二代：高效减水剂（减水率≥12%）
β-萘磺酸盐甲醛缩合物
多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物 三聚氰胺（蜜胺）系减水剂 氨基磺酸盐减水剂 脂肪族羟基磺酸盐减水剂 第三代：高性能减水剂 第一类聚羧酸：甲基丙烯酸—甲基丙烯酸甲酯型聚羧酸盐（日本） 第二类聚羧酸：烯丙醚型聚羧酸盐（日本） 第三类聚羧酸：酰胺—酰亚胺型聚羧酸盐（美国） 第四类聚羧酸：聚酰胺—聚乙烯乙二醇支链
等活性矿物含量，改善了与外加剂的相容性。
混合材种类和品质对外加剂相容性的影响 火山灰、煤矸石、沸腾炉渣、窑灰：
具有较大内表面积（炉渣微结构疏松），需水量大，外加剂吸附量大，减水
率低，影响相容性。 高掺量易导致严重的混凝土坍落度损失和施工性能差等问题。 干法/半干法脱硫灰： 烟气脱硫产物、组成主要以硫酸钙、亚硫酸钙和残余脱硫剂为主，具有较好
C3A>C4AF>C3S>C2S C3A含量高时，减水作用减小！
水泥矿物组成对外加剂相容性的影响
C3A矿物对外加剂相容性的影响：
C3A含量过高会造成混凝土流动性低，坍落度损失大，外加剂掺量高等相容性不良
现象。水泥中的C3A含量控制在7%，对适应性有利。 C3A活性取决于其形态（晶态或玻璃态）：熟料采取快速冷却的方式可提高 C3A玻璃
极性
阴性
15-32阴性源自4-11阳性10-18 约5.0
阳性 强阳性 强阳性
水泥矿物组成对外加剂相容性的影响
四种矿物对外加剂的吸附速度及吸附量： C3A>C4AF>C3S>C2S 足量的SO42-可使FDN在C3A上吸附量由150mg/g降低至12.4mg/g。
四种矿物对外加剂吸附活性顺序：
水泥矿物组成对外加剂相容性的影响
冷却速度对熟料矿物及水泥外加剂相容性的影响：
熟料在高温范围（1450℃~1200℃）的快速冷却，可有利于A矿保持良好的
品型，防止C2S的粉化。硅酸盐矿物活性较高，溶剂矿物多以玻璃体存在。 大量减少中间相矿物CA3和C4FA的析晶。因而对于快冷熟料，即使CA3和 C4FA计算含量较高，由于大部分以玻璃体存在，所磨制的水泥仍与外加剂相 容性较好。凝结时间正常，水泥强度较高。 慢速冷却时：熟料中的β-C2S转变为α-C2S，熟料易粉化，矿物活性降低， 造成CA3和C4FA大量析晶。水泥与外加剂相容性差。 高温段冷却速度越快，结晶CA3和C4FA的量越少，可显著改善相容性。
性，但对流态高强泵送混凝土常常必须同时考虑外加剂与矿物掺合料（如
磨细石灰石粉、矿渣粉、粉煤灰、硅灰、膨胀剂等）的适应性。
环境条件的影响因素
环境条件的影响 在考虑水泥与外加剂适应性能时，离不开一定的环
境条件，最主要的有：温度、时间、湿度等。
如泵送砼坍落度值会随时间的延长而损失，会随温
度的增加而加大损失速率，早强剂会随湿度的降低而损
水泥方面的影响因素
1.4 碱含量： 随着水泥碱含量的增大，高效减水剂对水泥减水剂的塑化效果 差，还会造成砼凝结时间缩短和坍落度经时损失变大。并存在有 碱—骨料反应的潜在危机。应尽量减少碱含量≤0.6%的水泥。 1.5 F-CaO含量： 熟料中F-CaO含量高，煅烧质量差，与外加剂相容性差。
水泥方面的影响因素
水泥与外加剂相容性—水泥熟料矿物主要特征
矿物名称
硅酸三钙 C3S 硅酸二钙 C2S 铝酸三钙 C3A 七铝酸四 钙C4AF 二水石膏 无水石膏
含量 %
42-60
水化特征
早期强度高，水化速度较快，水化热较高 早强低，后期强度较高；水化及凝结硬化缓慢， 水化热较低（通常以β型存在） 水化、凝结、硬化速度快，水化热高，早强高（ 其强度3天几乎已发挥，但绝对值低，后期强度 增进率低，甚至倒缩），干缩变形大，抗硫酸盐 性能差。 水化介于C3A与C3S之间，早期强度发挥快，后期 强度能够不断增长，抗冲击和抗硫酸盐性能较好 调节凝结时间，提高早期强度、减小干缩变形， 改善耐久性，抗渗性等性能。过量掺配将引起安 定性不良
水泥方面的影响因素
1.3混合材料的种类： 不同种类混合材料对减水剂的吸附产生不同影响。矿渣对萘系 减水剂的吸附量小于煤矸石。掺矿渣的水泥对萘系减水剂适应性 较掺煤矸石的水泥要好。掺火山灰的水泥与减水剂适应性较差。 主要表现在：水泥流动性差，经时损失大。掺不同品种的粉煤灰 时，水泥与减水剂的适应性差异较大：优质粉煤灰（含碳量≤5% ）塑化效果好，粗粉煤灰（含碳量>5%）塑化效果差。
燃烧气氛对熟料矿物及水泥外加剂相容性的影响：还原气氛对相容性不利。
混合材种类和品质对外加剂相容性的影响
粉煤灰：
优质的粉煤灰、超细粉煤灰：由于其球形玻璃体的滚珠效应，对外加剂适应
性较好。 较粗粉煤灰、含碳量较大的粉煤灰：含有较多多孔结构，未燃尽的碳对外加 剂吸附量大，对外加剂的相容性差。 超细矿粉（矿渣粉、锂渣粉）： 除具有较好胶凝性和火山灰性外，还具有微填充效应，提高了混凝土的密实 度，有助于提高水泥与外加剂的相容性。 大掺量的超细矿粉，起到了微集料效应，有效减少了水泥及水泥中C3A、C3S
重要因素。
水泥与减水剂的相容性不好，可能是外加剂的原因 ，也可能是水泥品质的原因，也可能是使用方法造成的， 或是几种因素共同起作用引起的。具体问题具体对待，查 准原因，实现水泥与外加剂的“双向适应”性。
相容性的概念
所谓相容性，就是使用相同减水剂或水泥时，由于水泥或外
加剂质量变化而引起水泥净浆流动性、经时损失的变化程度以及 为获得相同流动性而导致减水剂的掺量的变化程度。
存在的相容性问题主要有： 流动性变差、减水率低或根本无减税效果，坍落度损失快，甚至降低混凝土强度， 凝结速度太快、缓凝，混凝土泌水、分层离析现象，或拌合物板结、发热等现象。
详见： JC/T 1073-2008《水泥与减水剂相容性试验方法》
相容性的概念
减水剂掺量不大，就达到饱和点，且1小时的流动度变 化小，就认为减水剂与水泥的相容性好；反之，则称其 相容性差。
外加剂方面的影响因素
1.3 萘系减水剂 有些厂家为节约成本，提高竞争力，采用不正当手段： 使用低品位粗苯，部分或全部取代高品位工业苯。 是萘系减水剂中掺入成本较低的木钙致使减水剂质量下降。 1.4 新型的聚羧酸盐系和氨基磺酸盐系高效减水剂 新型的聚羧酸盐系和氨基磺酸盐系高效减水剂，与水泥具有较好的适应
材种类及掺量、细度及颗粒组成、制成时间（新鲜程度）和温度等。
二是外加剂方面：
比如：高效减水剂的化学成分、分子量、交联度、磺化程度、平衡离子度以及 缓凝剂的种类和用量等。 三是环境条件：如湿度、温度、风速和季节等。
水泥方面的影响因素
1.1水泥熟料矿物成分：水泥熟料中四大矿物成分C3S、C2S、C3A、
水泥方面的影响因素
1.7 水泥制成及温度： 制成时间短的水泥有时温度较高对减水剂塑化效果影响较大。 所以使用刚出磨或出磨温度较高（≥60℃）的水泥，就会出现减水 率低，坍落度经时损失快的现象。 建议： 尽量使用陈放时间稍长的水泥。就可避免出现上述现象。
外加剂方面的影响因素
1.1 高效减水剂的种类 目前商用高效减水剂主要有：萘系减水剂、三聚氰胺减水剂和新型的聚羧酸盐
水泥矿物组成对外加剂相容性的影响
C3S矿物对外相容性的影响： C3S含量的提高，改善了水泥熟料的易磨性，从而使水泥细颗粒含 量相对增加。 水泥因细颗粒比例过高，导致早期水化消耗了较多的水分，需水 量较大。初始流动度属正常范围，但经时损失高于一般水泥。
水泥矿物组成对外加剂相容性的影响
煅烧温度对熟料矿物及水泥外加剂相容性的影响：
的缓凝作用。
作为调凝剂掺入水泥时，常因其含有较高的游离氧化钙和粘土矿物问题，易 导致较严重的相容性问题。
应严格控制其掺量（不超过5%）。
混合材种类和品质对外加剂相容性的影响
细磨石灰石粉：
石灰石粉达到一定细度和用量时，通常可达到较满意的相容性。 石灰石通常会伴生有粘土（尤其是蒙脱石、蛭石类）杂质矿物，其含量较高 时，因其具有很强的吸附性而导致相容性变差。 石灰石伴生的粘土，尤其是蒙脱石、蛭石类杂质矿物，对聚羧酸类减水剂相 容性产生不良影响，生产中应严加重视。 应严格控制其掺量（不超过5%）。
熟料煅烧温度越高，硅酸盐矿物固溶Al2O3、Fe2O3等成分的量增多，铁相固
溶体固溶Al2O3的量增大，固溶C3A、C4FA的含量越高，使熟料中C3A的含量减
少，C3A/C4FA的比例下降，对改善其相容性有利。 高温快烧的熟料，A矿发育良好，尺寸适中，边界清晰，水泥强度较高，与 外加剂相容性好。低温烧成的熟料，硅酸盐矿物活性较差，水泥强度较低， 熟料矿物中析出的C3A、C4FA的含量较高，水泥标准稠度用水量大，与外加
系和氨基磺酸盐系高效减水剂。其中以萘系减水剂使用量最大。
1.2 外加剂对适应性的影响 首先是高效减水剂的性能与品质、化学成分、分子量、交联度、磺化程度、和 平衡离子等。 1.3 萘系减水剂 萘系减水剂中硫酸钠（Na2SO4）含量是影响其性能的一项重要指标。硫酸钠含 量高，减水效果差。坍落度经时损失相应增大。