混凝土外加劑與水泥適應性

摘 要：本文在總結混凝土外加劑與水泥不適應性的表現基礎上，分析了影響外加劑與水泥適應性的因素，從而得到提高混凝土外加劑與水泥適應性的技術方法。

關鍵詞：混凝土外加劑 減水劑 適應性

中圖分類號：TU528文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0125-01

混凝土外加劑是一種在混凝土攪拌之前或拌制過程中加入的、用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料。混凝土外加劑是提升混凝土性能、提高混凝土耐久性、實現混凝土可持續發展的一個經濟有效的技術途徑。但在其使用過程中目前存在一些問題，混凝土外加劑特別是減水劑與水泥的適應性就是問題之一。

1 混凝土外加劑的種類

從功能上分，常用的混凝土外加劑主要有減水劑、緩凝劑、早強劑、引氣劑、防水劑、膨脹劑、防凍劑、泵送劑、加氣劑、阻銹劑、速凝劑、保水劑、增稠劑、減縮劑、保塑劑以及礦物外加劑。實際應用中，還會涉及其他具有特殊功能的外加劑。

2 外加劑與水泥的適應性

外加劑與水泥的適應性是指外加劑摻入后對水泥及新拌混凝土性能和硬化后性能的影響。最直觀的是對水泥混凝土施工和易性的影響，通常用混凝土拌和后的坍落度損失來表示。

2.1 外加劑與水泥不適應性的表現

（1）水泥異常凝結

水泥以硬石膏為調凝劑時，由于這類石膏對木質素系減水劑、糖鈣類減水劑以及多元醇類減水劑有很強的吸附作用，導致石膏的溶解度降低，無法提供足夠的硫酸根離子與C3A反應生成鈣礬石，會使C3A急劇水化，當水泥中C3A含量較高時（大于8%），可使混凝土產生“假凝”現象。

案例：某攪拌站用所在地區某品牌水泥給建筑工地供應C40混凝土，由于沒有堅持對每一批水泥在開盤前做與外加劑的適應性試驗，致使出廠混凝土拌合物坍落度目測有200mm，而到工地往混凝土泵車中卸料時，卻發現該車混凝土已經卸不出來，通知廠內送一桶減水劑加入攪拌后，目測坍落度有170mm，基本可以滿足泵送要求，但剛卸1m左右時，又卸不出來，立即把該車混凝土返廠，加入大量水及少量的減水劑，才勉強卸出，險些凝固在攪拌車中。

此外，水泥過分緩凝是減水劑導致水泥異常凝結的另一種表現形式。

（2）混凝土工作性不良

具體表現是：誘導期開始時，流動性急劇下降；混凝土泌水、離析，具體表現是，混凝土試配時出現嚴重的粘底板現象，泵送時與管道內壁摩擦阻力增大，易產生堵泵現象；炭吸附減水劑導致分散效能變差；緩凝、保塑不足；減水劑與緩凝劑不相容；普通引氣劑與聚羧酸類外加劑適應性較差，有時也會出現混凝土泌水離析加重。

（3）砂漿、混凝土強度下降

因外加劑抑制水泥水化硬化、過量引氣，導致界面區弱化或勻質性問題，使砂漿、混凝土強度大幅下降。

2.2 影響外加劑與水泥適應性的因素

2.2.1 水泥

不同水泥熟料對減水劑的吸附性能不同，其作用次序為：C3A>C4AF>C3S>C2S，減水劑加入到水泥漿體系后，由于C3A水化速度最快，對減水劑的吸附量又最大，首先吸附了大量的減水劑。因此，C3A含量高的水泥，在相同減水劑、相同摻量條件下，吸附減水劑的數量多，必然影響到水泥漿體中其他礦物組分所需要的減水劑數量，表現為混凝土流動性低。此時需要適當增加減水劑的摻量。

水泥中的含堿量對減水劑的作用有很大影響，通常水泥中的堿有明顯的早期和促凝作用，因此導致混凝土的流動性降低，無法達到使用減水劑的預期效果。因此，應盡量使用低堿水泥。

同等條件下，水泥中摻加不同混合材，摻加減水劑的作用效果也不同。粉煤灰、磨細礦渣對外加劑的吸附力較水泥低，但要注意，磨細礦渣摻入混凝土后易產生泌水，表面干縮率增大。硅灰會增大對外加劑的吸附量，而減水劑對摻加煤矸石的水泥分散效果差。

2.2.2 減水劑

（1）減水劑的種類

多數羧酸類混凝土外加劑對水泥的適應性較好，這是因為羧酸類外加劑是通過接枝共聚形成的。但聚羧酸類外加劑有時對某些水泥的摻量范圍較窄，稍超一點就可出現嚴重的泌水離析現象；有時對某種水泥的適應性差，對混凝土的需水量特別敏感，例如，C30混凝土，105kg/m3用水量時，混凝土坍落度僅有5cm，而增大5kg/m3用水量時，坍落度超過了21cm，甚至出現了嚴重的泌水離析。

多數氨基磺酸鹽類外加劑對水泥及混合材的適應性較好，改性萘系減水劑，由于復合了部分反應性高分子材料，大大改善了外加劑對水泥及混合材的適應性。

（2）減水劑復摻

有些生產企業常用氨基磺酸鹽類外加劑與萘系減水劑復合使用，以此改善摻萘系減水劑混凝土的施工和易性，減少混凝土坍落度的損失，以保證泵送混凝土具有良好的施工性能。但萘系減水劑與聚羧酸系外加劑混用，卻導致混凝土工作性變差，強度降低。

案例一：生產人員把剩有少量用萘系減水劑配制的混凝土混入用聚羧酸系減水劑配制的混凝土，結果混凝土出廠時坍落度190mm，送到工地后只有100mm，而且幾乎沒有流動性，振搗時振動棒拔出后較長時間孔洞才能彌合。案例二：攪拌站工人在卸外加劑時，把少量萘系減水劑誤卸入聚羧酸系外加劑中，用混合的外加劑配制的混凝土，不僅外加劑摻量大，而且拌合物流動性差，坍落度損失快，但凝結時間延遲，混凝土試件強度比相同水泥用量的混凝土低20%～30%。

因此，不同品種外加劑復合使用時，應注意其相容性及對混凝土性能的影響，使用前應進行試驗，滿足要求方可使用。

2.2.3 外加劑添加技術的采用

外加劑的摻加方法主要有先摻法、同摻法和后摻法三種。先摻法即外加劑干粉先與水泥混合，然后再與砂、石、水一起攪拌。同摻法即在攪拌混凝土時將外加劑溶液（粉劑應預先溶解）與水一起摻入混凝土中。后摻法即在混凝土拌好后再將外加劑一次或分數次加入混凝土中（須經二次或多次攪拌）。后摻法又分為：滯水法，即在攪拌混凝土過程中，外加劑滯后于水1～3min加入；分批添加，即經時分批摻入外加劑，補償和恢復坍落度值。

研究表明，木質素磺酸鹽先摻法塑化效果與同摻法、滯水法基本一致；萘系高效減水劑先摻法塑化效果比滯水法差。實踐表明，采用后摻法更經濟合理。采用后摻法的減水劑用量僅為先摻法的60%就可獲得相同的流動性。此外，相同流動性和強度條件下，后摻法還可節省10%左右的水泥。在某些水泥中，高效減水劑滯后于水幾分鐘加入時，新拌混凝土的流動性顯著提高，可節省減水劑用量1/3左右，但保水性下降。

硫酸鹽對減水劑與水泥品種的適應性具有至關重要的影響。復合適量硫酸鹽，可提高減水劑的塑化效果適量的硫酸鹽，使溶液中的減水劑總量增加，有利于提高減水劑的分散能力和保坍能力。

3 結語

工程中應按“混凝土外加劑對水泥的適應性檢測方法”（GB/T8077-2000）測試混凝土與水泥的相容性，并結合工程設計和施工要求選擇外加劑的品種。

參考文獻

[1] 蔣亞清.混凝土外加劑應用基礎.北京：化學工業出版社，2011.

[2]繆昌文.高性能混凝土外加劑.北京：化學工業出版社，2008.