混凝土外加剂与水泥适应性

混凝土外加剂与水泥适应性

摘要：本文在总结混凝土外加剂与水泥不适应性的表现基础上，分析了影响外加剂与水泥适应性的因素，从而得到提高混凝土外加剂与水泥适应性的技术方法。

关键词：混凝土外加剂；减水剂；适应性

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。混凝土外加剂是提升混凝土性能、提高混凝土耐久性、实现混凝土可持续发展的一个经济有效的技术途径。但在其使用过程中目前存在一些问题，混凝土外加剂特别是减水剂与水泥的适应性就是问题之一。

1 混凝土外加剂的种类

从功能上分，常用的混凝土外加剂主要有减水剂、缓凝剂、早强剂、引气剂、防水剂、膨胀剂、防冻剂、泵送剂、加气剂、阻锈剂、速凝剂、保水剂、增稠剂、减缩剂、保塑剂以及矿物外加剂。实际应用中，还会涉及其他具有特殊功能的外加剂。

2 外加剂与水泥的适应性

外加剂与水泥的适应性是指外加剂掺入后对水泥及新拌混凝土性能和硬化后性能的影响。最直观的是对水泥混凝土施工和易性的影响，通常用混凝土拌和后的坍落度损失来表示。

2.1外加剂与水泥不适应性的表现

（1）水泥异常凝结

水泥以硬石膏为调凝剂时，由于这类石膏对木质素系减水剂、糖钙类减水剂以及多元醇类减水剂有很强的吸附作用，导致石膏的溶解度降低，无法提供足够的硫酸根离子与C3A反应生成钙矾石，会使C3A急剧水化，当水泥中C3A含量较高时（大于8%）,可使混凝土产生“假凝”现象。

案例：某搅拌站用所在地区某品牌水泥给建筑工地供应C40混凝土，由于没有坚持对每一批水泥在开盘前做与外加剂的适应性试验，致使出厂混凝土拌合物坍落度目测有200mm，而到工地往混凝土泵车中卸料时，却发现该车混凝土已经卸不出来，通知厂内送一桶减水剂加入搅拌后，目测坍落度有170mm，基本可以满足泵送要求，但刚卸1m左右时，又卸不出来，立即把该车混凝土返厂，加入大量水及少量的减水剂，才勉强卸出，险些凝固在搅拌车中。

此外，水泥过分缓凝是减水剂导致水泥异常凝结的另一种表现形式。

（2）混凝土工作性不良

具体表现是：诱导期开始时，流动性急剧下降；混凝土泌水、离析，具体表现是，混凝土试配时出现严重的粘底板现象，泵送时与管

道内壁摩擦阻力增大，易产生堵泵现象；炭吸附减水剂导致分散效能变差；缓凝、保塑不足；减水剂与缓凝剂不相容；普通引气剂与聚羧酸类外加剂适应性较差，有时也会出现混凝土泌水离析加重。

（3）砂浆、混凝土强度下降

因外加剂抑制水泥水化硬化、过量引气，导致界面区弱化或匀质性问题，使砂浆、混凝土强度大幅下降。

2.2影响外加剂与水泥适应性的因素

2.2.1水泥

不同水泥熟料对减水剂的吸附性能不同，其作用次序为：C3A>C4AF>C3S>C2S，减水剂加入到水泥浆体系后，由于C3A水化速度最快，对减水剂的吸附量又最大，首先吸附了大量的减水剂。因此，C3A含量高的水泥，在相同减水剂、相同掺量条件下，吸附减水剂的数量多，必然影响到水泥浆体中其他矿物组分所需要的减水剂数量，表现为混凝土流动性低。此时需要适当增加减水剂的掺量。

水泥中的含碱量对减水剂的作用有很大影响，通常水泥中的碱有明显的早期和促凝作用，因此导致混凝土的流动性降低，无法达到使用减水剂的预期效果。因此，应尽量使用低碱水泥。

同等条件下，水泥中掺加不同混合材，掺加减水剂的作用效果也

不同。粉煤灰、磨细矿渣对外加剂的吸附力较水泥低，但要注意，磨细矿渣掺入混凝土后易产生泌水，表面干缩率增大。硅灰会增大对外加剂的吸附量，而减水剂对掺加煤矸石的水泥分散效果差。

2.2.2减水剂

（1）减水剂的种类

多数羧酸类混凝土外加剂对水泥的适应性较好，这是因为羧酸类外加剂是通过接枝共聚形成的。但聚羧酸类外加剂有时对某些水泥的掺量范围较窄，稍超一点就可出现严重的泌水离析现象；有时对某种水泥的适应性差，对混凝土的需水量特别敏感，例如，C30混凝土，105kg/m3用水量时，混凝土坍落度仅有5cm，而增大5 kg/m3用水量时，坍落度超过了21cm，甚至出现了严重的泌水离析。

多数氨基磺酸盐类外加剂对水泥及混合材的适应性较好，改性萘系减水剂，由于复合了部分反应性高分子材料，大大改善了外加剂对水泥及混合材的适应性。

（2）减水剂复掺

有些生产企业常用氨基磺酸盐类外加剂与萘系减水剂复合使用，以此改善掺萘系减水剂混凝土的施工和易性，减少混凝土坍落度的损失，以保证泵送混凝土具有良好的施工性能。但萘系减水剂与聚羧酸系外加剂混用，却导致混凝土工作性变差，强度降低。

案例一：生产人员把剩有少量用萘系减水剂配制的混凝土混入用聚羧酸系减水剂配制的混凝土，结果混凝土出厂时坍落度190mm，送到工地后只有100mm，而且几乎没有流动性，振捣时振动棒拔出后较长时间孔洞才能弥合。案例二：搅拌站工人在卸外加剂时，把少量萘系减水剂误卸入聚羧酸系外加剂中，用混合的外加剂配制的混凝土，不仅外加剂掺量大，而且拌合物流动性差，坍落度损失快，但凝结时间延迟，混凝土试件强度比相同水泥用量的混凝土低20%-30%。

因此，不同品种外加剂复合使用时，应注意其相容性及对混凝土性能的影响，使用前应进行试验，满足要求方可使用。

2.2.3外加剂添加技术的采用

外加剂的掺加方法主要有先掺法、同掺法和后掺法三种。先掺法即外加剂干粉先与水泥混合，然后再与砂、石、水一起搅拌。同掺法即在搅拌混凝土时将外加剂溶液（粉剂应预先溶解）与水一起掺入混凝土中。后掺法即在混凝土拌好后再将外加剂一次或分数次加入混凝土中（须经二次或多次搅拌）。后掺法又分为：滞水法，即在搅拌混凝土过程中，外加剂滞后于水1-3min加入；分批添加，即经时分批掺入外加剂，补偿和恢复坍落度值。

研究表明，木质素磺酸盐先掺法塑化效果与同掺法、滞水法基本一致；萘系高效减水剂先掺法塑化效果比滞水法差。实践表明，采用后掺法更经济合理。采用后掺法的减水剂用量仅为先掺法的60%就可