水泥适应性试验方法(吴建越)

三、影响水泥与减水剂相容性因素
6 熟料碱含量、硫含量及硫碱比
6.2 熟料硫含量 当熟料硫碱比不大于1时，熟料中的硫大部分与Na2O和
K2O化合形成Na2SO4、K2SO4。当Na2SO4、K2SO4含量过高时， 受到水泥中SO3含量的限制，会导致水泥中能够掺入的石 膏数量过低，影响水泥与减水剂相容性。
行业标准JC/T1073 《水泥与减水剂相容性试验方法》 对 “水泥与减水剂相容性”的定义如下： 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。 该定义包含了初始流动性、流动性经时损失和减水剂 用量三个要素。实际上，在饱和掺量 （或接近饱和掺 量，下同）下的保水性也是水泥与减水剂相容性的一 个重要方面。
慢速冷却时，C3A与C4AF大量析晶，水泥与减水剂相容性 差。
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三、影响水泥与减水剂相容性因素
5 混合材料种类和品质
粉煤灰：粉煤灰为多孔性的中空(或实心）圆球体,优质的 粉煤灰含有大量球形度良好的玻璃体，由于球形玻璃体的 “滚珠效应”，可以改善水泥的流变性能，提高水泥与减 水剂的适应性。粗粉煤灰和含碳量大的粉煤灰中含有较多 未燃尽的碳，而未燃烬的碳具有多孔结构,能吸附大量的 减水剂和水分，这种“吸附效应”使水泥与减水剂的相容 性变差。
三、影响水泥与减水剂相容性因素
6 熟料碱含量、硫含量及硫碱比
6.3 熟料硫碱比 • 硫碱比决定了窑系统硫、碱的循环量和熟料中硫、碱的 形态。硫碱比为0.8-1.0时具有最低的硫碱循环量。 • 硫碱比较低时，碱将较多地固溶于熟料矿物中。C3A固溶 较多碱会由立方晶型向斜方晶型转化，从而提高其活性，降 低水泥与减水剂相容性。 • 硫碱比较高时，碱将较多地形成Na2SO4、K2SO4，增加可 溶性碱/全碱的比例。 • 当从水泥与减水剂相容性角度而言，硫碱比不宜低于0.8。
三、影响水泥与减水剂相容性因素 3 熟料烧成气氛
窑内的还原气氛有时会导致水泥与减水剂相容性变差。
三、影响水泥与减水剂相容性因素
4 冷却速度
熟料在较高温度范围 （1450℃—1200℃）的快速冷却， 溶剂矿物多以玻璃体存在，减少C3A与C4AF的析晶，因而对 于快冷熟料，即使C3A与C4AF计算含量较高，由于大部分以 玻璃体存在,所磨制的水泥仍与减水剂相容性好，凝结时间 正常，水泥强度较高。
二、水泥与减水剂相容性的表征
2.3 水泥与减水剂相容性的要素
全面表征水泥与减水剂相容性，应该包括以下指标： 1）减水剂的饱和掺量； 2）减水剂推荐掺量下的初始流动性； 3）减水剂推荐掺量下的经时流动性； 4）一定减水剂掺量下的保水性。
二、水泥与减水剂相容性的表征
2.4 水泥与减水剂相容性良好的涵义
二、水泥与减水剂相容性的表征
2.2 水泥与减水剂相容性的表征
水泥与减水剂相容性的表征方法可以按照被检验材料的几 何尺度划分为三类： 1） 基于水泥净浆的方法：①微坍落度仪法 （水泥净浆 流动度）；②Marsh筒法。 2） 基于水泥砂浆的方法：①半坍落度筒法；②水泥砂浆 流动度法。 3） 混凝土工作性试验方法：①坍落度 （扩展度）；② L型箱；③V型漏斗；④U型填充。
三、影响水泥与减水剂相容性因素
熟料C3A含量及活性是影响水泥与减水剂相容性的重要因素。 ●熟料中C3A含量 熟料C3A含量既可以小于鲍格 （R•H•Bogue）公式计算值， 也可以大于鲍格公 式计算值。 熟料C3A含量的检验方法：
三、影响水泥与减水剂相容性因素
●熟料C3A活性 熟料冷却速度快，C3A的有序程度降低，活性降低。C3A
水泥与减水剂适应性 试验方法
报告人：吴建越 2019年5月18日
目录
1
水泥强度与混凝土强度的关系
2
水泥与减水剂相容性的表征
3
影响水泥与减水剂相容性因素
4
砂浆扩展度评价水泥适应性案例
5
砂浆扩展度试验方法
一、水泥强度与混凝土强度的关系
1.1 水泥强度与混凝土强度标准不同
水泥强度是在固定水灰比0.5条件下28天胶砂强度来区 分的，水泥强度等级有32.5、42.5、52.5。
其中水泥最早期水化反应速率和水化反应物形貌均主要取 决于熟料C3A的含量与活性，以及水泥中石膏的掺量与形态。
三、影响水泥与减水剂相容性因素
9 水泥比面积和颗粒分布
9.1 水泥比表面积 ●水泥颗粒对减水剂分子的吸附与水泥的比表面积有关， 在掺加减水剂的水泥浆体中，水泥颗粒越细，意味着其比表 面积越大，减水剂在相同掺量情况下，对于细度大的水泥， 其塑化效果要差一些； ●比表面积越高时，水泥与水接触的面积越大，水泥颗粒 表面形成水膜所需水量就大，相同水灰比条件下，颗粒之间 的自由水相应减少，水泥浆体流动性变差，水泥与减水剂适 应性不好； ●水泥比表面积越大，意味着水泥细颗粒多，水泥与水早 期反应速度加快，水化产物絮状结构形成快，水泥浆体流动 性差，水泥与减水剂相容性不好。
混凝土强度来源主要是水灰比决定强度，不是水泥用得 越多强度就越高，但在相同水灰比情况下，水泥越多强度会 越高。
一、水泥强度与混凝土强度的关系
1.3 减水剂是现代混凝土配合比中不可缺少的重要 组份
混凝土中胶凝材料主要是水泥，强度来源于水泥的水化， 水泥在不同水灰比中形成的水泥石强度不同，从而形成混凝 土的不同强度等级区分。
固溶碱会由立方晶型向斜方晶型转化，增加活性。
三、影响水泥与减水剂相容性因素
2 熟料烧成温度和烧成速度
高温烧成的熟料与低温烧成的熟料表现出的性能不同， 高温快烧的熟料，硅酸盐矿物固熔较多其他组分(如C3S固熔 Al2O3、Fe2O3 、MgO等形成A矿），这增加了硅酸盐矿物的含 量，提高了水化活性，并使C3A与C4AF含量减少。其固熔量随 温度的升高及烧成速度的加快而增大。低温烧成的熟料，硅 酸盐矿物活性较差，水泥强度较低，并且由于C3S固熔Al2O3、 Fe2O3减少，熟料矿物中析晶出来C3A与C4AF较多,水泥标准稠 度用水量大，水泥与减水剂相容性差。
6 熟料碱含量、硫含量及硫碱比
6.1 熟料碱含量 熟料的碱含量主要是指水泥中Na2O和K2O的含量。 对于萘系减水剂，最佳可溶性碱含量在0.4%-0.6%当量
的Na2O。 使用可溶性碱含量低的水泥时，不仅当减水剂剂量不足
时坍落度损失会较快，且当剂量稍高于饱和点时，又会出现 严重的离析和泌水。
对于聚羧酸减水剂，最佳可溶性碱含量在0.2%-0.4%当 量的Na2O。
三、影响水泥与减水剂相容性因素
5 混合材料种类和品质
石灰石：在水泥中添加石灰石可以改善水泥与减水剂相容 性。有些时候我们在实际中得到了相反的结论，主要原因 在于石灰石中含有过多的黏土。黏土中的云母为片状物， 会降低水泥的流动性。
建议作为水泥混合材料的石灰石Al2O3小于0.5%。
三、影响水泥与减水剂相容性因素
三、影响水泥与减水剂相容性因素
3.2 水泥的影响因素
1.熟料四种主要矿物含量 2.熟料烧成温度和烧成速度 3.熟料烧成气氛 4.冷却速度 5.混合材料种类和品质 6.熟料碱含量、硫含量及硫碱比 7.熟料f-CaO含量 8.水泥中石膏的掺加量和形态
三、影响水泥与减水剂相容性因素 1 熟料四种主要矿物含量
日本水泥厂认为出磨水泥快速冷却有利于提高水泥 与减水剂相容性，效果未经证实。
三、影响水泥与减水剂相容性因素 14 夏季出厂水泥温度
水泥在拌制混凝土时的温度越高，与减水剂相容性越差。
三、影响水泥与减水剂相容性因素 15 使用水泥助磨剂
使用水泥助磨剂对水泥与减水剂相容性既可能产生不利 影响，也可能产生有利影响。
1）饱和掺量点明确； 2）饱和掺量不高； 3）初始流动度较大； 4）经时流动度损失较小； 5）一定减水剂掺量时混凝土没有明显泌水。
二、水泥与减水剂相容性的表征 2.5 水泥与减水剂相容性不良的几种情况
三、影响水泥与减水剂相容性因素
3.1 减水剂的影响因素
（1）减水剂种类不同 （2）减水剂母料不稳定 （3）减水剂复配生产不稳定 （4）缓凝剂使用不当 （5）减水剂配方不当 （6）减水剂掺量 （7）减水剂的PH值
10%PC240 掺 量% 重 量g
加水量g
扩展度mm 初始 1h
0.6 3.6 236.8 228 151
0.7 4.2 236.2 209 152
混凝土强度是在不同水灰比条件下28天抗压强度来区分 的，混凝土强度等级通常采用C15、C20、C25、C30、C35、 C40、C45、C50、C55、C60。强度等级为C60 及其以上的 混凝土属高强混凝土。
一、水泥强度与混凝土强度的关系
1.2 水泥强度与混凝土强度来源不同
水泥强度来源主要是水泥熟料，水泥配比中熟料越多， 水泥强度越高，水泥标号也越高。
三、影响水泥与减水剂相容性因素
四种矿物对减水剂吸附量由大到小的顺序为C3A＞C4AF ＞C3S＞C2S。尤其C3A的吸附量远远大于其他三种熟料矿物。 这是因为减水剂主要吸附在水化产物上，吸附量与其水化 产物的数量和表面性质有关，凡水化快，水化产物比表面 大的熟料矿物，吸附量就大，而使溶液中的减水剂大大减 少。C3A的水化速度最快，C4AF，C3S次之，C2S最慢。C3A的 水化产物比面积大，C3A含量高，水泥与减水剂的适应性差。
三、影响水泥与减水剂相容性因素
7 熟料f-CaO含量
熟料fCaO含量高明显影响与减水剂的适应性。这一 点国内资料报道的少，国外生产实践经验证明，熟料 fCaO含量对水泥与减水剂相容性的影响不可忽视。
三、影响水泥与减水剂相容性因素
8 水泥中石膏的含量和形态
水泥浆体具有流动性的本质是水泥颗粒表面包裹一层水膜， 且颗粒之间的内摩擦力足够小。 在用水量一定的前提下，水泥流动性主要取决于： ●水泥颗粒的堆积密度； ●水泥的颗粒形貌； ●水泥最早期水化反应速率； ●水泥最早期水化反应物形貌； ●水泥最早期水化反应物对减水剂的吸附。
三、影响水泥与减水剂相容性因素 9 水泥比面积和颗粒分布
9.2 水泥粒度分布
水泥的颗粒分布对水泥与减水剂的适应性影响包括两方 面。 一方面，水泥均匀性系数大时，颗粒分布范围窄，其堆 积空隙率大，需要更多水来填充这些空隙，自由水相应 减少，减水剂掺量大，水泥与减水剂适应性差，均匀性 系数小时，情况正好相反。
三、影响水泥与减水剂相容性因素
三、影响水泥与减水剂相容性因素
矿粉 ：粒化高炉矿粉除具有胶凝性和火山灰性，还具有微 填充效应。使用比水泥更细的矿渣微粉，微小的矿渣粉颗粒 填充在水泥颗粒间的空隙中，置换期间的的填充水，因而使 拌和物的表面自由水增加，促进了混凝土流动性的改善。
同时，由于磨细矿渣的需水 性低于硅酸盐水泥，因而替 代部分水泥后所形成的胶凝 体系的总需水量下降，富余 的水分有利于提高混凝土的 流动性。这就是矿渣的微填 充效应，它有助于提高水泥 与减水剂的相容性 。
减水剂是混凝土降低用水量、控制水灰比不可缺少的重 要成份，没有减水剂只依赖于水泥增加混凝土强度，就不可 能有高强混凝土的产生。
因而在混凝土中水泥与减水剂的相容性问题就特别重要。
二、水泥与减水剂相容性的表征
2.1 水泥与减水剂相容性 （Compatibility of cement and water-reducing agent ）定义
三、影响水泥与减水剂相容性因素 9 水泥比面积和颗粒分布
三、影响水泥与减水剂相容性因素 10 水泥新鲜度
三、影响水泥与减水剂相容性因素 11 水泥粉磨温度
使用二水石膏时水泥粉磨温度和物料在磨内的停留时 间决定了水泥中的石膏形态。
三、影响水泥与减水剂相容性因素 12 仓内储存水泥温度
三、影响水泥与减水剂相容性因素 13 出磨水泥的冷却速度
四、砂浆扩展度评价水泥适应性案例
4.1 横向比较不同水泥厂水泥适应性
水泥 品种 乾县海螺PO42.5空白水泥低碱 贵州六矿瑞安海螺PO42.5空白水泥 分宜海螺PO42.5空白水泥 江华海螺PO42.5空白水泥 隆安海螺PO42.5空白水泥 赣州海螺PO42.5空白水泥 建德海螺PO42.5空白水泥 海门海螺PO42.5空白水泥低碱 涟源海螺PO42.5空白水泥 蚌埠海螺PO42.5空白水泥 临湘海螺PO42.5空白水泥