基于“硫碱平衡”调整减水剂与水泥的适应性研究

王文正，赵振华，冯正义

（1. 山东江泰建材科技有限公司，山东 济南 250000；2. 济南黄河路桥建设集团有限公司，山东 济南 250000）

0 前言

几乎所有的外加剂都和水泥存在适应性的问题，减水剂和水泥适应性也是目前国内一直在关注的问题，经过试验研究认为，影响减水剂和水泥适应性的主要因素就是水泥的硫碱含量和减水剂的配制组分。

水泥的碱含量是影响减水剂和水泥适应性的一个重要因素。水泥的碱含量主要指水泥中 Na2O 和 K2O 的含量。试验证明，水泥的碱含量对水泥与减水剂适应性会造成很大的影响。一些研究人员指出：在水泥和高效减水剂的复合体系中存在一个可溶性碱的最佳含量，即0.4%～0.6%，当在此范围之外，水泥的碱含量过高或者过低都会对水泥与萘系减水剂的适应性造成不良影响。而且一些研究学者指出，在水泥浆体系统中，可能存在一个碱离子与硫酸根离子的最佳平衡，也就是“硫碱平衡理论”。

本文即是在“硫碱平衡理论”存在的基础上，通过不同品种规格的减水剂与不同碱含量的试验水泥，通过阶梯试验的方法，对水泥进行净浆流动度试验，验证硫碱平衡理论的指导性意义。

1 材料准备和试验方法

1.1 试验原材料

（1）减水剂：

1# 减水剂：山东江泰高效减水剂。

2# 减水剂：北京成城高效减水剂。

统计两组患者的住院时间，对照组住院时间为（58.74±2.12）d，观察组住院时间为（39.35±2.34）d，两组对比差异有统计学意义（t=7.466 4，P<0.05）。

（2）水泥：

1# 水泥：玉溪桥龙 P·O42.5 水泥。

2# 水泥：云南活发 P·O42.5 水泥。

（3）烧碱：含量≥98%。

（4）硫酸钠：分析纯，天津产。

1.2 仪器设备

净浆搅拌机、净浆测定仪、玻璃板、刻度尺、烧杯、玻璃棒等。

1.3 试验方法

外加剂样品配制：下面所有表格中的 1# 减水剂、2# 减水剂、硫酸钠和烧碱的质量均为在每 1t 外加剂成品中的质量含量，减水剂含量均为 350kg/t。

净浆流动度试验：按照 GB 2077—2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行。外加剂掺量根据外加剂种类和浓度，同一组试验外加剂掺量相同。

2 试验结果

试验结果见表 1～8 和图 1～8。

在所有表格中，净浆流动度为 0，均是净浆无法倒出，视其为 0。

表1 1# 减水剂中复配硫酸钠对1# 水泥净浆流动度的影响

图1 1# 减水剂中复配硫酸钠对1# 水泥净浆流动度的影响

表1 和图 1 表明：在 1# 减水剂用量不变的情况下，随着硫酸钠用量的增加，1# 水泥净浆流动度呈现先增后减的趋势，且在硫酸钠为 20kg/t 左右时净浆流动度最大。

表2 1# 减水剂中复配硫酸钠对2# 水泥净浆流动度的影响

表2 和图 2 表明：在 1# 减水剂用量不变的情况下，随着硫酸钠用量的增加，2# 水泥净浆流动度呈现直线下降的趋势，且在硫酸钠为 40kg/t 时净浆流动度根本无法测定。

表3 和图 3 表明：在 1# 减水剂用量不变的情况下，随着烧碱用量的增加，1# 水泥净浆流动度呈现直线下降的趋势，且在无水硫酸钠为 40kg/t 时净浆流动度根本无法测定。

图2 1# 减水剂中复配硫酸钠对2# 水泥净浆流动度的影响

表3 1# 减水剂中复配烧碱对1#水泥净浆流动度的影响

图3 1# 减水剂中复配烧碱对1# 水泥净浆流动度的影响

表4 1# 减水剂中复配烧碱对2# 水泥净浆流动度的影响

图4 1# 减水剂中复配烧碱对2# 水泥净浆流动度的影响

表 4 和图 4 说明：在 1# 减水剂用量不变的情况下，随着烧碱用量的增加，2# 水泥净浆流动度呈现先增后减的趋势，且在烧碱用量为 30kg/t 时净浆流动度最大。

表5 2# 减水剂中复配硫酸钠对1#水泥净浆流动度的影响

图5 2# 减水剂中复配硫酸钠对1#水泥净浆流动度的影响

表5 和图 5 表明：在 2# 减水剂用量不变的情况下，随着硫酸钠用量的增加，1# 水泥净浆流动度呈现先增后减的趋势，且在硫酸钠为 30kg/t 左右时净浆流动度最大。

表6 2# 减水剂中复配硫酸钠对2#水泥净浆流动度的影响

图6 2# 减水剂中复配硫酸钠对2#水泥净浆流动度的影响

表6 和图 6 表明：在 2# 减水剂用量不变的情况下，随着硫酸钠用量的增加，2# 水泥净浆流动度呈现直线下降的趋势，且在硫酸钠为 30kg/t 和 40kg/t 时无法测定。

表7 和图 7 表明：在 2# 减水剂用量不变的情况下，随着烧碱用量的增加，1# 水泥净浆流动度呈现直线下降的趋势，且在硫酸钠为 40kg/t 时净浆流动度根本无法测定。

表7 2# 减水剂中复配烧碱对1# 水泥净浆流动度的影响

图7 2# 减水剂中复配烧碱对1# 水泥净浆流动度的影响

表8 1# 减水剂复配烧碱对2# 水泥净浆流动度的影响

图8 1# 减水剂复配烧碱对2# 水泥净浆流动度的影响

表8 和图 8 说明：在 1# 减水剂用量不变的情况下，随着烧碱用量的增加，2# 水泥净浆流动度呈现先增后减的趋势，且在烧碱用量为 20kg/t 时净浆流动度最大。

水泥碱含量的化学分析试验委托山东省水泥检验检测中心进行检测，检测结果见表 9。

表9 水泥检测结果

3 试验结果

对以上试验数据分析，得：

（1）玉溪桥龙水泥通过补硫能够改善水泥和 1#、2# 萘系减水剂的不适应性，且补硫量有个最佳值，即玉溪桥龙水泥属于“欠硫型”水泥。

（2）云南活发水泥通过补碱能够改善水泥和 1#、2# 减水剂的不适应性，且补碱量有个最佳值，即云南活发水泥属于“欠碱型”水泥。

（3）当试验水泥属于“欠硫型”水泥，增加碱含量，对二者适应性有负面作用，同理当试验水泥属于“欠碱型”水泥时，增加硫酸根含量，对二者适应性也有负面作用。

4 结论分析

试验结果表明：水泥碱含量是影响试验水泥与减水剂适应性的重要影响因素之一。当水泥属于欠碱水泥时，通过补充一定量的烧碱能在一定程度上改善水泥与减水剂的不适应性。当水泥中碱含量高时，高浓型萘系减水剂中残留的硫酸根不足以与碱达到平衡，则有明显的“欠硫”表现，通过补充一定量的烧碱能在一定程度上改善水泥与高浓型萘系减水剂的不适应性。

通过对“硫碱平衡理论”的应用，能够在不对水泥进行化学分析的情况下简易快速测定两种不同试验水泥的碱含量的相对高低。同时在我们实际应用中，当遇到水泥和外加剂适应性不好的状况下，测定出碱含量的高与低，通过补充欠缺的硫碱或者通过中和反应降低碱的含量，来寻找最佳平衡点和最佳掺量，从而通过此方法调整改善水泥和外加剂不适应的问题。

[1] 顾德珍，熊大玉，卢璋．萘系减水剂作用机理模型[C]．水泥学术会议论文集[A]．北京：中国建筑工业出版社，1983: 197-205．

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[3] 中国建筑材料联合会混凝土外加剂分会．《第十一届超塑化剂及其它化学外加剂国际会议论文集》译文集[C]．2016．

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