胶凝材料与混凝土减水剂适应性浅析

江涛

（厦门海投建材有限公司，福建　厦门 361022）

胶凝材料与混凝土减水剂适应性浅析

江涛

（厦门海投建材有限公司，福建厦门 361022）

在工程应用中经常会遇到混凝土减水剂适应性问题，该问题与混凝土所用的胶凝材料组分存在较大关系。本文主要分析总结了在日常工作中遇到的胶凝材料与减水剂适应性所存在的问题，并提出相应解决对策。

混凝土胶凝组分；混凝土减水剂；适应性

0　引言

目前普通硅酸盐水泥与聚羧酸减水剂适应性差，容易出现泌水、泌浆、扒底、离析、坍损严重现象；而使用的萘系减水剂的适应性相对来说就比较好。有些水泥早期强度低，后期强度高；而有些水泥早期强度很高，但后期增长速度明显变慢，这是什么原因造成的？而水泥混合材和混凝土中的掺合料是否相同？胶凝材料中到底哪些成分会影响混凝土减水剂的适应性？

针对以上问题，本文通过对硅酸盐水泥、掺合料相关性能对混凝土减水剂的适应性进行论述，结合生产实际遇到的问题，提出相应解决对策。

1　硅酸盐水泥

通用硅酸盐水泥熟料主要由硅酸三钙 C3S、硅酸二钙C2S、铝酸三钙 C3A、铁铝酸四钙 C4AF 组成。水泥熟料中的C3A 和 C3S 水化速度快、水化放热大、早期强度明显，而 C2S的水化速度慢、水化热低、对后期强度有贡献，C4AF 介于上述两者之间。通常 C3S 和 C2S 的质量分数含量在 70% 以上，C3A 和 C4AF 的质量分数含量在 25% 左右。

不同矿物成分对减水剂的吸附作用大小不同，在相同条件下，水泥成分中对减水剂的吸附性能大小依次为C3A＞C4AF＞C3S＞C2S，若熟料中 C3A 和 C4AF 含量较大，会导致混凝土坍落度损失明显。另外，如果水泥中的 C3A 或 C4AF含量突然明显降低，将会减缓水泥水化速率，混凝土的需水量和减水剂用量也要相应减少，否则会出现泌水、泌浆、离析或扒底等现象。

目前搅拌站使用的普通硅酸盐水泥，通过将水泥熟料掺加石膏、混合材、助磨剂等进行磨细成为成品。石膏起到调节凝结时间的作用；混合材起到调节水泥强度的作用；助磨剂作为水泥表面活性剂，起到改善物料的易磨性、减轻颗粒之间的黏性、提高物料流动性的作用。通过细度调节，可以控制早期强度和水化热，一般来说，水泥颗粒越细，需水量越大，水泥水化速度快，早期强度越高，但对外加剂吸附增加，也会增大混凝土坍落度损失。

石膏作为调凝剂主要是为控制熟料中 C3A 的水化速度，生成钙钒石，能够在水泥颗粒表面形成保护膜，阻碍铝酸三钙的继续水化，从而延缓了水泥的凝结。若石膏掺量不足，会造成水泥浆体流动性损失较大；但石膏掺量过多，反而会促使水泥凝结时间加快，并可能在后期引起硬化水泥的膨胀开裂。石膏品种对水泥质量影响较大，天然石膏以二水石膏Ca2SO4·2H2O、半水石膏 Ca2SO4·1/2H2O 或无水硬石膏 Ca2SO4为主，工业副产石膏包括脱硫石膏、磷石膏、氟石膏等。二水石膏对减水剂吸附较小，混凝土坍落度损失小；采用半水石膏或硬石膏时，对外加剂吸附加大，混凝土坍落度损失大；工业副产石膏用于通用硅酸盐水泥前应经试验证明对水泥性能无害。

水泥的到厂温度对于混凝土坍落度损失有很大影响，水泥存放时间越短，出磨水泥温度越高，减水剂对胶凝材料浆体的分散性能越差，尤其是当夏天的室外温度超过 30℃，使用温度超过 60℃ 以上的水泥，水泥水化的反应速度增加很快，混凝土拌合物经时损失明显增大。

水泥中的碱含量对外加剂的相容性有一定的影响。碱含量是指水泥中钠和钾的含量。适当的碱含量可以激发水泥的早期强度；但当碱含量增大，会导致凝结时间缩短、坍落度经时损失变大等情况出现。

2　混合材

水泥混合材包括活性混合材和非活性混合材两类。活性混合材是指一些通过磨细在常温具有能与水泥水化产物Ca(OH)2反应，生成具有胶凝性质的水化产物能力的矿物材料。主要包括符合 GB/T 203—2008《用于水泥中的粒化高炉矿渣》、GB/T 18046—2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》、GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》和 GB/T 2847—2005《用于水泥中的火山灰质混合材料》。火山灰质材料包括火山灰、沸石岩、硅藻土、煤矸石、烧页岩、烧黏土、煤渣、硅质渣等。非活性材料是在水泥中起填充作用而又不损害水泥性能的矿物质材料。包括指标达不到活性材料要求，以及一些惰性的矿物质材料如石灰石和砂岩等。

而混凝土中的常用矿物掺合料包括粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、沸石粉、石灰石粉等。其采用的标准与水泥中所使用的混合材标准相同。在水泥中加入“混合材”后经粉磨就是水泥，而在混凝土中加入就属于“矿物掺合料”。矿物掺合料多数是以 SiO2和 Al2O3为主要成分的材料，一般具有活性效应、形态效应和微集料效应。活性效应是指矿物掺合料的活性组分能够与水泥水化后析出的 Ca(OH)2及水在常温下起化学反应，生成胶凝性产物；形态效应是指矿物掺合料中含有大量的球形颗粒，可提高混凝土工作性，减少用水量；微集料效应是指矿物掺合料具有比水泥更细的颗粒，可以填充到水泥颗粒间隙，提高混凝土的密实度，改善混凝土的孔结构。

当水泥混合材采用矿渣粉、粉煤灰和石灰石粉时，对外加剂的相容性较好；当采用火山灰、煤矸石、沸石等比表面积大、吸附性强的混合材时，对外加剂的相容性会较差。

粒化高炉矿渣中含有氧化钙成分，而粉煤灰中的氧化钙＞10% 为高钙粉煤灰，具有一定的水硬性；氧化钙≤10% 为低钙粉煤灰，具有火山灰性质，能与水泥水化析出的 Ca(OH)2及水在常温下起化学反应。游离氧化钙水化速度慢，且生成Ca(OH)2时体积会膨胀而使结构稳定性变差，导致混凝土抗压强度下降，所以游离氧化钙含量应予严格控制。

3　不同减水剂与水泥适应性的差异

目前市场上普遍使用的萘系减水剂和聚羧酸减水剂。萘系减水剂在配合比设计时由于用水量较大，对于水泥适应性较好，而且对于混凝土用的骨料含泥量要求不高，也已应用多年，对于大多数的材料变化已基本适应，但在其生产过程中的强酸强碱反应会对环境造成一定影响。目前还有一定的市场份额。

聚羧酸减水剂与萘系减水剂相比，具有减水率高、保坍性好和节能环保等特性，目前正逐步取代萘系减水剂，但对于聚羧酸减水剂与水泥、粉煤灰和矿粉等胶凝材料，以及砂石骨料的含泥量适应性要做大量的试验研究。

4　相应解决对策

为解决胶凝材料与混凝土减水剂的适应性，在选择水泥时尽量选择大厂旋窑熟料生产的水泥，进厂水泥温度控制在60℃ 以内，水泥可通过火车、轮船运输或中转库进货，可有效降低水泥温度，并使水泥有一定的陈化时间；重点定期关注水泥熟料的 C3A 和 C3S 含量是否有大的变化；严格对每批水泥进行检测，要做标准稠度用水量和凝结时间试验，并控制 SO3含量在规定范围，如发现混凝土坍落度损失较大，可通过做留样和新进货的水泥与外加剂的适应性交叉试验来查找原因。

对于矿粉和粉煤灰等掺合料，要把握其细度或比表面积。对于粉煤灰可通过电子显微镜来观察筛余颗粒中是否含有玻璃微珠来判断是否是假的粉煤灰。对于每批矿粉或粉煤灰要做活性指标试验。

减水剂的使用需要与水泥做适应性试验，通过减水剂的多组分复配解决坍落度损失、泌水、泌浆、缓释、离析或扒底等情况。

[1] GB 50119—2013．混凝土外加剂应用技术规范[S]．

[2] 于东威．预拌混凝土[M]．北京：中国建筑工业出版社，2013．

[3] 邓其林．浅析聚羧酸高性能减水剂与水泥适应性[J]．福建建材，2014(8): 38-39．

[4] 林燕妮．水泥与高效减水剂相容性的研究[J]．福建建材，2005(1): 25-28．

［通讯地址］福建省厦门市海新路东侧新垵岭（361022）

Analysis on adaptability of binder to concrete chemical admixture

Jiang Tao
(Xiamen Haitou Building Materials Co., Ltd., Xiamen361022)

In the engineering application, it is often encountered in the problem of adaptability of concrete chemical admixture, and it has a great relationship with the binder component. This paper mainly analyzes the problems existing in the daily work and the adaptability of chemical admixture, and puts forward the corresponding solutions.

binder component; chemical admixture; adaptability

江涛，男， 高级工程师，工商管理硕士， 现任厦门海投建材公司总工。