混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性的有益探索

皮岳提

上饒市天佳新型材料有限公司

1 引言

為了更好地滿足建筑工程的需求，外加劑逐漸被廣泛應(yīng)用于混凝土材料中，外加劑的應(yīng)用極大地減低了混凝土對客觀環(huán)境的要求，而且提高了混凝土的使用性能，既有效提高了建筑工程的效率，也最大限度地保障了工程的質(zhì)量，但外加劑在水泥中應(yīng)用還存在一定的適應(yīng)性，如果使用不當(dāng)，反而會對工程質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，進(jìn)而阻礙工程進(jìn)度。為此，理應(yīng)深入探析混凝土外加劑與水泥之間存在的適應(yīng)性問題。

2 混凝土外加劑對水泥具有的突出作用

2.1 減水劑的作用

減水劑是混凝土眾多外加劑類型中的一種，屬于表面活性劑。在具體使用的過程中，減水劑往往存留在水泥的表層，并與其發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，從而改變了水泥的很多特性，如電學(xué)特性。減水劑作用于水泥可以有效控制顆粒的形式，不僅能夠分散顆粒，而且可以提高水泥的凝固程度。減水劑主要通過兩種化學(xué)反應(yīng)方式達(dá)到上述目的，一是采用吸附的方式，促使水泥表層顆粒的電位絕對值增大，從而形成靜電斥力；二是充分利用吸附層，形成空間位阻效應(yīng)。

2.2 緩凝劑的作用

緩凝劑在建筑工程施工過程中使用較為普遍，該外加劑可以極大地降低了混凝土的凝固速度，增強(qiáng)了混凝土的適應(yīng)性。緩凝劑在與水泥發(fā)生水化反應(yīng)的過程中，增強(qiáng)了水泥的塑造性，有效避免了以往混凝土快速凝固影響使用的現(xiàn)象。此外加劑的副作用較小，基本上不會對混凝土的后期性能產(chǎn)生不良影響。從市面來看，緩凝劑一般分為兩類，分別是有機(jī)和無機(jī)兩種，無機(jī)緩凝劑在與水泥發(fā)生反應(yīng)的過程中生成一種沉淀物，借助沉淀物有效延緩水化速度。三聚磷酸鈉是緩凝劑的重要成分，緩凝劑產(chǎn)生作用的原因主要在于三聚磷酸鈉可以對水泥起到凝結(jié)的效果，具體影響如表1所示。

表1 三聚磷酸鈉對水泥凈漿凝結(jié)時間影響

2.3 膨脹劑的作用

相比于減水劑和緩凝劑，膨脹劑較容易理解，反應(yīng)原理是通過形成一定的膨脹效果有效緩解水泥在使用過程中出現(xiàn)的緊縮現(xiàn)象。雖然膨脹劑的應(yīng)用極大地增強(qiáng)了水泥的抗?jié)B能力，而且有效預(yù)防裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)，但需要把膨脹劑的膨脹幅度要控制在合理范圍之內(nèi)，如果不能很好地控制膨脹程度，就會對水泥后期的使用性能帶來不良影響，如導(dǎo)致水泥出現(xiàn)開裂問題。除了控制水泥緊縮，膨脹劑還能延長水泥的使用年限，增強(qiáng)鋼筋的抗氧化能力。

2.4 其他外加劑的作用

除了上述三種比較常用的外加劑之外，還存在其他外加劑，這些外加劑對建筑工程的影響不容忽視。如引氣劑，此外加劑可以有效增加水泥攪拌過程中出現(xiàn)的小氣泡，這種小氣泡具有一定的穩(wěn)定性，而且較為均勻，可以極大地提高水泥的抗凍性能；再如防凍劑，可以更好地抵抗低溫天氣，防止水泥出現(xiàn)凍結(jié)過度或完全不凝結(jié)的問題，防凍劑為低溫環(huán)境建筑工程施工提供了良好的保障。

2.5 外加劑的選用

綜上所述，混凝土外加劑的種類較為繁雜，但每種外加劑都有其獨(dú)特的作用及優(yōu)勢，有著特定的應(yīng)用范疇。此外，混凝土也包括很多類型，如果未能充分考慮不同混凝土具有的特點(diǎn)，以及外加劑具有的獨(dú)特性，反而會限制水泥的使用性能。為了更清晰地明確各種類型的外加劑在不同混凝土中的使用范圍，筆者在表2中給出了其適應(yīng)范圍，具體內(nèi)容如表2所示。

表2 混凝土外加劑的使用范圍

3 水泥對外加劑的重要影響

3.1 水泥的構(gòu)成成分影響外加劑的使用量

外加劑對水泥有著重要作用，水泥對外加劑也有著一定的反作用，水泥的構(gòu)成成分影響外加劑的使用效用。此方面的影響具體表現(xiàn)在外加劑對水泥表層的吸附程度，一般來說，水泥的構(gòu)成要素主要包括以下四種成分，分別是C2S、C3S、C3A、C4AF,其中，C3A成分的影響最大，C4AF成分次之，C2S成分的影響程度最弱。在四種礦物成分中，C3A成分可以加快水化反應(yīng)，需要大量的水注入，因此，一旦C3A 成分超過百分之八，就會加大對外加劑的吸附量，導(dǎo)致大量的外加劑被投入使用，不僅對增強(qiáng)水泥的使用性能無益，而且會造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。

表3 配制C40 混凝土性能的試驗結(jié)果

3.2 水泥調(diào)凝劑與外加劑發(fā)生不良反應(yīng)

水泥在生產(chǎn)過程中需要加入一定的調(diào)凝劑，增加水泥的凝和度。常用的調(diào)凝劑種類很多，在這里主要介紹三種，分別是二水石膏、半水石膏以及硬石膏。這三種石膏成分對外加劑的影響程度各不相同，其中，硬石膏的影響程度最大，此石膏具有溶解度較差的特點(diǎn)，與外加劑發(fā)生反應(yīng)后會使硬石膏的溶解性更差，從而嚴(yán)重削弱了調(diào)凝劑的作用。除此之外，一些水泥生產(chǎn)企業(yè)為了追求更大的經(jīng)濟(jì)利益，將硬石膏或廢石膏作為制作調(diào)凝劑的重要材料，由此生產(chǎn)出的水泥當(dāng)與木鈣等物質(zhì)相結(jié)合時，就會出現(xiàn)疑似凝固的不良現(xiàn)象，也被稱作“假凝”。其實，水泥中的調(diào)凝劑成分直接影響水泥的水化程度。由此可見，調(diào)凝劑嚴(yán)重影響著水泥與外加劑的適應(yīng)程度。

3.3 水泥細(xì)度及顆粒級配發(fā)生改變限制了外加劑的應(yīng)用性能

建筑工程對水泥質(zhì)量要求不斷提高，一些水泥生產(chǎn)商為了獲取更多的經(jīng)濟(jì)利益，在水泥研磨方面做出了很多努力。水泥細(xì)度影響著水泥的強(qiáng)度，生產(chǎn)商從中看到了商機(jī)，改變了水泥研磨的細(xì)度，但顆粒過小的水泥粉末在使用過程中需水量較大，對外加劑的吸附力更強(qiáng)。除此之外，在過細(xì)研磨的過程中，水泥粉末溫度不斷升高，致使很多無水石膏出現(xiàn)，嚴(yán)重制約了水泥對外加劑的適用性。

以減水劑的使用參量為例，如果水泥比表面積大致相同，水泥顆粒級配對外加劑的影響程度會更顯著。在小于3μm的微細(xì)水泥顆粒不斷增加的情況下，如果增加減水劑的使用量，這樣就會加快水泥的初始流動速度，但也會在某種程度上加大漿體的流動損失。因為水泥的顆粒表面對減水劑會有初始的吸附值，吸附能力越強(qiáng)，則初始的流動速度越快。雖然水泥顆粒級配會影響水泥的流動速度，但減水劑的參量對漿體流動性具有直接的影響作用，兩者之間一般呈現(xiàn)出正比例關(guān)系。

3.4 水泥生產(chǎn)材料中包含的堿含量影響外加劑的相容性

堿在水泥成分中占有一定的比例，堿成分一般來源于生產(chǎn)所用的材質(zhì)，以黏土與石灰為主。水泥中包含的堿含量嚴(yán)重影響外加劑的使用效果，如果堿含量低于百分之零點(diǎn)五或者高于百分之零點(diǎn)八，這種材質(zhì)的水泥更容易與外加劑發(fā)生不相容的現(xiàn)象。因此，只有將水泥中的堿含量控制在上述范圍內(nèi)，才能確保水泥和外加劑的相容性。

4 改變混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性的有效途徑

4.1 改變混凝土的配比

不同工程對混凝土有著不同的配比要求，可以結(jié)合工程標(biāo)準(zhǔn)選擇配比合理的混凝土，進(jìn)而依據(jù)混凝土的使用情況適當(dāng)調(diào)整外加劑的使用量。本文嘗試從以下兩個方面提出提升混凝土性能的有效方法，一方面，在混凝土配比一定的情況下，可以適當(dāng)改變SP406 外加劑的使用量；另一方面，調(diào)整混凝土的配比，可以適當(dāng)降低粉煤灰的參量，將降低的參量部分用同量的礦渣粉代替。為了更清晰地展示出兩種情況的使用成效，在統(tǒng)籌以上兩個方面的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探析52.5 PO配比的混凝土使用性能，將Shen 8外加劑按一定比例放置在C40 混凝土材料中，由此形成新的泵送劑，具體實驗結(jié)果如表3所示。

4.2 調(diào)整外加劑的成分及摻量

調(diào)整外加劑成分和合理控制其摻量是增強(qiáng)混凝土和外加劑適應(yīng)性的有效方式，例如，外加劑的成分對水泥中的硬石膏成分有著不良影響，面對此種情況，可以從外加劑的成分著手，外加劑最好不要使用木鈣等成分。與此同時，適當(dāng)增加外加劑的使用含量，最大限度減少泌水問題的發(fā)生。以泵送劑為例，為了更好地證明外加劑的摻量或成分對水泥適應(yīng)性的影響，本文對泵送劑做出了進(jìn)一步探究，將STH-2 與STH 兩種泵送劑做出了對比研究，研究表明摻加了UEA膨脹劑的STH-2泵送劑更有助于增強(qiáng)水泥的使用性能。

4.3 革新外加劑的摻加工藝

摻加工藝是外加劑應(yīng)用于混凝土的重要環(huán)節(jié)，有助于彌補(bǔ)混凝土和外加劑不相容的缺陷。對于摻加工藝而言，摻加的方式有很多，就當(dāng)下混凝土應(yīng)用情況來看，應(yīng)積極革新對外加劑的摻加技術(shù)，在運(yùn)輸混凝土的車上配備好摻加設(shè)備，采用后摻法或者增加摻加的頻次、降低摻加數(shù)量的方式。

5 結(jié)束語

隨著建筑行業(yè)水平的不斷提升，建筑工程對所用材料的要求越來越高，尤其是對混凝土材質(zhì)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。不僅要具有較高的耐久性，而且要在短時間內(nèi)較易凝固，具有較好的養(yǎng)護(hù)性能。綜上所述，外加劑和水泥之間的適應(yīng)性問題受諸多種因素影響，在實際操作中遇到此種問題，應(yīng)采取先排除不適合的材料、再進(jìn)行實驗對比縮小選擇范圍的先后程序，這樣才能為合理解決問題找到有益思路。增強(qiáng)外加劑與水泥之間的適應(yīng)性是值得深入探索的重要內(nèi)容，本文嘗試給出了改善兩者適應(yīng)性的些許建議，以期為提高水泥的使用性能、為工程建筑順利施工提供些許幫助。