混凝土外加剂与水泥的适应性问题及解决方法

混凝土外加剂与水泥的适应性问题及解决方法在工程施工过程中，外加剂与水泥的适应性问题十分关键。

若因外加剂与水泥不相适应，而导致混凝土过于快凝或者是坍落度损失过大等问题，总是会归咎于外加剂。

混凝土如果不能满足施工要求，将会导致严重的工程质量，甚至埋下安全隐患，仅归咎于外加剂是较为片面的。

从具体实践来看，通过分析外加剂与水泥不适应导致混凝土不达标的原因，可以看出原因是很多的，既有外加剂质量的影响，也有水泥化学成分的影响，因为水泥本身就是由各种矿物构成的，其所用的石膏种类、掺和物、所含碱量高低等，也都会直接影响混凝土的质量。

1水泥矿物构成对外加剂的影响分析从结构上来看，水泥矿物主要是由铝酸三钙（C3A）、硅酸二钙（C2S）、硅酸三钙（C3S）、铁铝酸四钙（C4AF）等构成，其中，C3A 的水化速度最快，其次是C3S，再次是C2S和C4AF。

以回转窑生产的水泥熟料为例，其矿物构成通常是C3S：45%～65%。

C4AF：10%～18%。

C2S：15%～32%。

C3A：4%～11%。

不过，从实际情况来看，在与外加剂匹配程度上，C3A水化最快，而且，其对外加剂的吸附也最快，其次是C3S。

可见，C3A和C3S对水泥与外加剂适应性产生主要影响。

根据多年来的经验与教训，只要C3A,C3S能达到如下两个条件，一般都能满足施工要求：C3A不大于8%或C3A＋C3S不大于65%，即只要能确保C3A不大于8%，C3S在50%～55%范围内，同时，采用二水石膏进行配制，这样的水泥强度通常能有良好的外加剂适应性。

将其与萘系高效复合减水剂、一般木质素类减水剂、泵送剂等进行配制，混凝土的坍落度损失都是比较小的，能较好地满足施工标准要求。

但如果C3A大于8%或C3A＋C3S大于65%，即会发生水泥与外加剂不适应的问题，混凝土的坍落度损失也会比较大。

在水泥各种矿物中，C3A是影响外加剂的主要因素。

因此，为提高水泥早期强度，水泥厂都会提高C3A含量，但也给外加剂应用带来很大难度。

在施工实践中，当发生水泥与外加剂不相适应的问题时，通常可采用如下解决对策：（1）进行试验比较，使用同一种外加剂，将其与几种不同品牌、种类的水泥进行配置，根据砂浆流动度试验结果，来对外加剂与水泥的适应情况进行评价和判断；（2）采用常用的且与外加剂适应性良好的一种水泥作为标本，将其他各种外加剂与之配置，通过砂浆流动度试验结果，来判断外加剂的质量。

通过对比试验可知，导致不相适应的原因，到底是在水泥，还是在外加剂。

如果结果显示是水泥导致的，就需要对水泥矿物组成进行进一步分析，同时，还要分析水泥石膏种类、掺合料种类、含碱量高低等，看起对外加剂的影响如何。

若结果显示是外加剂导致的，需要立即联系生产厂家进行调查，看厂家的外加剂配方是否发生了变动。

调查母体的质量是否稳定等。

通过最近几年的情况来看，木质素类外加剂的原料变化比较大，主要原因是针叶树原料比较紧缺，而优质木钙则主要供应出口，这使得不少复配木质素类的外加剂，不仅质量出现波动较大的情况，而且存在明显的含气量过高，减水率下降等问题，导致预拌混凝土表面经常出现大气泡，检验结果也显示混凝土强度出现下降等。

在萘系减水剂方面，国内大厂都是采用全自动控制生产，产品质量比较稳定。

不过，生产合成萘磺酸钠的不少厂家，仍然以人工操作为主，受人为因素影响，在关键生产过程中，磺化、缩合等存在不稳定现象，使得母体聚合度不高，且存在减水率波动较大的情况，如果使用此种母体复合各种萘系减水剂，其质量自然也达不到标准要求。

由此看来，尽管外加剂厂家的配方没有发生变化，但却没有重视产品母体质量变化带来的影响。

因此，在试验过程中，必须要重视原材料质量的调查和检验，只要发现属外加剂导致的问题，应当立即进行退货处理，如果发生第二次退货，就要停止使用此种外加剂，更换更稳定的品牌。

现在国内大多数外加剂厂家，采用的都是复配生产，必须要加强对母体质量的控制。

2水泥熟料中石膏种类对外加剂的影响这里的石膏主要指的是硬石膏，如果水泥采用硬石膏作为缓凝剂，其不但会与糖蜜类、木钙外加剂不相适应，而且还会发生假凝问题。

同时，硬石膏也会影响萘系减水剂的减水率。

笔者曾做过硬石膏和二水石膏的试验，将其按照比例与水泥进行配置，然后再进行萘系减水剂适应性试验，发现100%硬石膏配置的水泥，净浆流动度只有105～110mm，适应性非常差；100%二水石膏配制的水泥，净浆流动度为240～245mm。

如果将硬石膏与二水石膏按照1∶1的比例进行配置，仍然不能与木钙、糖蜜类外加剂相适应，净浆流动动度为200～210mm，说明与萘系减水剂基本适应；如果是按2∶8的比例进行配置，净浆流动度为230mm左右，对萘系减水剂影响不大，虽然会影响木钙、糖蜜类减水剂，不过不会发生假凝问题。

因此，使用外加剂的过程中，还要先调查清楚水泥中的石膏种类与含量，防止发生不相适应的问题，影响混凝土的质量和施工进度。

3水泥碱含量对外加剂应用效果的影响从文献资料研究结果中可以发现，不少研究对水泥碱含量越大，外加剂适应性就越差的问题，进行了相关的研究。

不过，在施工实践中，对此问题重视程度往往不大。

但水泥矿物构成及石膏种类的影响，相对于碱含量而言更大，因此，使用优质、高强、低碱水泥配制的混凝土，能较好地与外加剂相适应，可减少坍落度损失及碱骨料反应问题。

4水泥矿物掺合料对外加剂适应性的影响4.1影响分析矿渣水泥与外加剂适应性通常较好。

将纯矿渣作为掺合料，能改善混凝土的泵送性、和易性，有利于提高后期强度，降低水化热，还能提高外加剂适应性，非常适合用于大体积混凝土。

使用粉煤灰作为掺合料时，因碳素对外加剂的吸附作用大，需要加强对粉煤灰尤其是其中的含碳量的质量控制，否则会影响外加剂的应用效果。

一级粉煤灰含碳量最低，一般不会对外加剂适应性产生影响，二级粉煤灰也影响不大，但若其接近三级粉煤灰时，就会影响外加剂的使用。

二级粉煤灰颜色较深，从颜色上也能进行一定的判断。

用工业废渣、煤矸石等作为掺和料的水泥，成分比较复杂，存在不稳定的情况，难以较好地适应外加剂。

因为外加剂与水泥的不相适应，导致了一系列问题，如混凝土到达施工现场却无法卸出等，解决办法通常是进行二次添加，即由实验室人员按比例，将高效减水剂均匀添加到拌罐中，进行高速搅拌1min后卸料，再由泵车压送进行浇筑。

4.2国外实例日本在处理外加剂与水泥相适应性问题的做法是：因为日本大型水泥生产公司、外加剂公司都分别只有十几家，都是属于日本水泥协会和外加剂协会成员。

如果出现水泥与外加剂不相适应问题，两个协会就会共同邀请专家、教授等，来对原因进行分析，责任方需要负责。

在20世纪70年代，日本也流行混凝土二次添加法，即先应用木质素系减水剂配制混凝土，坍落度保持在8cm左右，搅拌车运到施工现场后，再继续往搅拌罐里添加萘系高效减水剂，高速搅拌后在卸料。

不过，因为二次添加需要花费人力成本，噪声污染也比较大，在20世纪80年代日本逐渐采用聚羧酸盐等高效引气减水剂，有效解决混凝土坍落度损失问题。

4.3做法建议为提高预拌混凝土质量，避免发生工程事故。

只有坚持使用优质原材料，并科学控制配合比，实行全自动控制的生产设备，才能确保混凝土达到施工标准要求。

（1）通过比较，优选具有资质的、产品性能与质量可靠、稳定的大型水泥厂家和外加剂厂家、砂石厂家，并与其固定进行原料供应合作。

（2）严格按照国家标准，对入厂的各种原料进行复检。

（3）通过砂浆流动度情况，判断水泥与外加剂之间的适应性，如果发现存在不相适应，就要进一步分析是水泥导致的，还是外加剂导致的，找出原因后，与发生问题的厂家联系解决。

选择通过分析砂浆流动度来判断适应性问题，而不是使用净浆流动度进行判断，主要原因是在实践中，发现有的改性的高分子外加剂不适宜使用净浆流动度进行判断，如某些聚羧酸盐类外加剂。

如果分子量大，粘度大，还仍然使用净浆流动度方法进行判断，将会导致结果无法真实反映其扩展性能。

由于净浆流动度并不大，然而砂浆流动度却比较大，在这种情况下，如果仅采用净浆流动度进行判断，容易发生误判。

而砂浆流动度更接近混凝土，同时，因为加入了砂，使得其分散性得到充分发挥，有效克服了其粘稠性问题，因此判断结果比较准确。

（4）如果天气温度较高，混凝土坍落度损失往往会比较大，施工现场卸料比较困难，此时可以采用二次添加方法，严禁随意往搅拌罐里加水。

（5）如果混凝土配制要求比较高，或者是配制高强混凝土，不仅要添加外加剂，还要严格控制砂、石级配、压碎值、含泥量、形状等。

夏季天气炎热，温度较高，砂石在太阳暴晒下，温度也会随之增高，进而导致坍落度损失加大，因此，应对石子温度进行控制，通过不断洒水来合理降温。

（6）外加剂必须要按照种类进行严格区分，并用显著标识予以标明。

将外加剂添加到储罐时，需双方进行确认，也就是由生产商和混凝土厂家共同进行确认，无误后才能入罐。

如果出现错误，不仅会使减水剂的用量增加3～4倍，还会导致混凝土几日不凝，进而引发严重工程事故。

4.4不适应处理措施从实践来看，项目部往往都是一次性大量采购水泥，然后，直接放入水泥储仓中，因此，对于外加剂要求就比较高，需要外加剂适应水泥。

如果确实是因为水泥矿物构成或石膏因素，导致水泥与外加剂不相适应，才会对水泥厂家进行更换。

当水泥与外加剂不适应时，一般可采取如下措施进行解决。

（1）根据实际情况，合理增加外加剂的掺量。

（2）将外加剂进行更换。

在各种外加剂中，聚羧酸盐类与水泥的适应性最优，其次是氨基磺酸盐，再次为萘系及其复合减水剂、糖蜜类、木质素磺酸盐等。

不过，因为单独使用氨基磺酸盐会发生泌水严重的问题，必须要将其与萘系复合使用。

国内外加剂大多是普通、高效、缓凝等复合配置，配合比不同，各单体质量也存在差异，当然效果也是不同的。

在发生不相适应的状况时，应当进行砂浆适应性试验，另选外加剂。

（3）如果采用上述方法，还是不能解决不相适应的问题，就可以考虑使用二次添加方法。

（4）使用增加水泥浆的方式，在保持原有水灰比的基础上，将出厂坍落度提高，使其增大到20~22cm，同时增加单位水泥和用水量。

这样，当坍落度小于12cm时，如果坍落度增加1cm，则单位用水量就会相应地增加1.2%；当坍落度大于15cm时，如果坍落度增加1cm，则单位用水量就会相应地增加1.5%～2.5%。

这里需要注意的是，单位水泥量和用水量需要同步进行增加，这样才能保持水灰比不会发生改变，也不影响混凝土强度，其不足之处是混凝土成本将会增加。