水泥与外加剂相容性

水泥与外加剂相容性

水泥和外加剂作为混凝土的主要组分,有时候尽管所用的水泥与高效减水剂的质量都符合国家标准,但配置出的拌合物不理想。拌合物的工作性能不佳,极有可能影响混凝土强度从而导致严重的工程质量事故和重大经济损失。这时需要考虑水泥与减水剂相容性：使用相同减水剂或水泥时，由于水泥或减水剂的质量而引起水泥浆体流动性、经时损失的变化程度以及获得相同的流动性减水剂用量的变化程度。一般需要测定在推荐减水剂添加剂量的减水效率、对凝结时间影响、混凝土坍落度损失速率以及对强度的影响。试验可以用标准水泥砂浆或拟使用的混凝土进行，对比同砂浆流动度或同混凝土坍落度条件下，测定减水剂的减水率，以及对凝结时间、坍损速率、强度的影响，看是否满足所有使用要求，判断是否相容。

为了改善水泥与减水剂的相容性,可以采取以下几项措施。

1．水泥方面

1.1在强度许可的前提下,采用比表面积较小的水泥，水泥的比表面积大,不仅水化速率更快,水化产物迅速包裹在未水化的水泥颗粒与减水剂的表面;同时,水泥颗粒对减水剂的吸附能力增强,在减水剂掺量不变的前提下,削弱减水剂的分散效果。因此,一般来说,比表面积较小的水泥与减水剂的相容性较好。

1.2尽量选择二水石膏调凝的水泥

当将木质素磺酸盐系减水剂加入到以硬石膏调凝的水泥浆体中时,减水剂不但没有分散水泥颗粒的作用,反而会促进水泥浆体假凝。这是较为典型的水泥与减水剂不相容现象。水泥的实际生产中,所使用的石膏矿内部矿物并不单一,通常有硬石膏CaSO4、半水石膏CaSO4•0.5H2O、二水石膏CaSO4•2H2O和复合石膏等。即便是所选用的石膏矿相较为单纯,主要为二水石膏,然而在水泥粉磨过程中,极易由于磨机温度不断升高而使二水石膏脱水产生半水石膏,进而产生硬石膏。半水石膏或硬石膏在水泥与减水剂的相容性中有两个方面的影响:一方面,半水石膏与硬石膏的水化速率高,容易造成拌合物假凝;另一方面,半水石膏与硬石膏对减水剂分子的吸附能力强,易造成拌合物溶液中减水剂浓度低,降低减水剂对水泥的分散效果。因此,选用矿相较单纯的二水石膏矿作调凝石膏,并严格控制粉磨机温度的水泥生产厂家的产品一般较少出现与减水剂不相容的现象。

1.3选择C3A含量较低的水泥

水泥中的矿物成分是影响水泥与减水剂相容性的一个主要因素。水泥中的C3A,C4AF,C2S,C3S对减水剂有选择性吸附作用。由于大量减水剂分子被吸附能力较强的C3A,C4AF所吸附,占水泥比重较大的C2S与C3S显得吸附量不足,导致拌合物动电电位明显下降,混凝土坍落度损失很大。

1.4选择SO3含量较高的水泥

水泥中的可溶性碱(实际是碱的硫酸盐)已被证明是水泥与减水剂相容性的重要参数,对于每一种水泥和多磺酸盐的高效减水剂的复合系统,可能存在一个可溶性碱的最佳含量,在低碱水泥(出于对发生碱—骨料反应的担忧,一些地方出台了对水泥含碱量的限制,引起水泥厂家选择生产原材料的变化,例如用砂岩代替黏土,以降低水泥的总碱量)中,加入少量的硫酸钠明显地改善了水泥浆体和由这种水泥制备混凝土的流变性。碱的硫酸盐溶解非常快,并比硫酸钙溶解的快,在水化初期提供较高水平的SO42-浓度与C3A反应,消耗C3A,减少C3A对减水剂

分子的吸附量。因此使用SO3含量较高的水泥,拌合物有更好的工作性能。

1.5试验证明

粉煤灰水泥或矿渣水泥与减水剂的相容性一般优于普通硅酸盐水泥与减水剂的相容性。

2．减水剂方面

1．氨基磺酸盐减水剂或聚羧酸盐减水剂与水泥的相容性优于萘磺酸盐系减水剂与水泥的相容性;复合型减水剂在水泥中的分散效果要优于单一型减水剂的效果。

2．同种减水剂从剂型来看,液剂优于粉剂。液剂减水剂在水泥浆体或混凝土拌合物中的分散性要优于粉剂减水剂在拌合物中的分散性,因此能更充分地被水泥颗粒所吸附,从而对水泥颗粒有更好的分散效果。

3.掺入方式。采用后掺法或二次添加法对改善水泥与减水剂相容性有明显的效果。这是因为水泥遇水后,其矿物组分C3A,C4AF能迅速生成C3AH8和C4AFH10,在有石膏存在的环境中主要生成AFm相,因此大量消耗C3A与C4AF,这时加入减水剂,则较多的减水剂能比较充分地被C2S,C3S吸附,水泥颗粒的动电电位明显提高,并在一定时间内维持较稳定的动电电位,直接表现为混凝土和易性较好,坍落度损失较小。

3其他

在商品混凝土的生产过程中,有时因为赶进度抓产量,将水泥厂家刚送来的还未降下温度的水泥投入到混凝土生产当中,从而引起速凝。这种温度较高的水泥俗称新磨水泥(或新鲜水泥),由于温度较高,加水拌和后,与水急剧反应;此外,该种水泥由于尚未完全冷却,其固熔体活化点较多,在活化点上吸附了大量的减水剂分子,进一步加速了水泥的水化速率,降低了减水剂的分散效果。因此,在这种情况下,应先将水泥静置冷却后,再加以使用,才能避免水泥与减水剂不相容现象的发生。