论影响水泥与外加剂适应性的主要因素及解决措施

摘 要：笔者根据实际工作中碰到了一些问题，主要分析了水泥生产中影响适应性的主要因素，并提出了解决适应性问题的途径和方法。

关键词：外加剂；水泥适应性；因素

1 外加剂与水泥适应性的概念

按照混凝土外加剂应用技术规范，将经检验符合有关标准的某种外加剂掺加到按规定可以使用该品种外加剂的水泥所配制的混凝土( 或砂浆) 中，若能够产生应有的效果，就认为该水泥与这种外加剂是适应的;相反，如果不能产生应有的效果，就认为该水泥与这种外加剂不适应。外加剂与水泥适应性有多种表述方法，目前对混凝土拌合物的流动性的影响，可以用测定水泥净浆流动性能的变化来实现，对水泥厂或混凝土施工单位而言，这是检验外加剂与水泥是否“适应”的直观而又快捷的一种测定方法。下面的分析、论述就是以此方法测定的数据为依据的。

2 水泥生产中影响适应性的主要因素

2.1 碱含量

某公司一时期生产的水泥与外加剂的适应性很差，主要表现在净浆流动度小。原因是水泥中的碱含量较高，当时水泥中碱含量与外加剂的适应性情况见图1。

由图1 可以看出，外加剂与水泥适应性比较好的水泥碱含量一般在0.37%～0.52% 左右，并且波动范围较小，而适应性较差或不稳定的水泥碱含量大约在0.54%以上。

碱含量对水泥净浆流动度的影响见表1。由表1可以看出，碱含量高的水泥与外加剂( 聚羧酸盐系列)适应性较差，这是因为水泥中碱含量高，会加速水泥中铝酸盐相的溶出，使水泥早期水化速度加快，对外加剂的吸附量增大。因为铝酸盐相在水化初期其电动电位呈正值，对外加剂分子的吸附强( 大多数减水剂为阴离子表面活性剂) 。导致混凝土凝结时间缩短和坍落度损失增大。

2.2 熟料中的游离f-CaO 含量

某公司有几天出磨水泥和外加剂的适应性变差，检查发现当时粉磨水泥所用的熟料中f-CaO 含量较高，平均值为2.32%，且波动大。将熟料中f-CaO 控制在小于1.5%之后，水泥与外加剂的适应性恢复正常。有关f-CaO 影响适应性的机理还有待于进一步研究。

2.3 合材种类及掺加量

混合材对外加剂有吸附作用。对不同品种混合材( 矿渣、粉煤灰、石灰石) 以不同比例所磨制的水泥进行了水泥与外加剂适应性的试验，试验表明: 加入混合材后能改善水泥与外加剂的适应性，掺用不同种类、不同比例的混合材所对应的水泥对外加剂的适应性产生的效果不同。

2.4 水泥细度

水泥细度的稳定性对外加剂的适应性也是一个重要的影响因素，A 公司曾接到某工程反映该公司近期水泥对同种外加剂的适应性变差，公司技术人员立即赶赴现场，将工地同品种不同批次的水泥取了63 个样品带回厂里对水泥细度进行了检验，结果发现这些样品的细度( 80 μm 筛余，%) 波动较大， 63 个样品的细度标准偏差为0.91，极差为4.8。

为了进一步验证细度对适应性的影响，对不同细度的水泥进行了适应性试验，试验数据见表2。从表2中的数据也显示了细度的波动对适应性的影响较大，其中比表面积偏大的水泥，与外加剂的适应性变差。由此可见，粉磨细度的不稳定是造成某工程适应性出现较大波动的主要因素，为此将颗粒分布的均匀性系数控制在0.9～1.0，提高平均粒径，控制水泥细度在较稳定的范围之内，这个问题便迎刃而解。

2.5 水泥的温度及新鲜度

文献［1］对不同温度下的水泥在掺0.8%UNF 外加剂、水灰比W/C=0.29时的水泥净浆流动度进行了试验，趋势图见图2。由图2 可以看出，随着水泥温度的升高，净浆流动度无论是初始，经时30min或者经时60min 均呈下降趋势，温度越高流动度越小。事实上，水泥温度越高，减水剂对其塑化效果越差，混凝土坍落度损失也越快，因此，有些施工者或商品混凝土生产者利用刚出磨还未来得及散失掉热量的水泥配制的混凝土，往往出现坍落度损失特别快，甚至出现在搅拌机内就异常凝结的现象。

外加剂对新鲜水泥的塑化效果要差一些，这是因为新鲜水泥的正电性较强，对外加剂的吸附能力较强。水泥的温度越高，外加剂对其塑化效果也越差，混凝土坍落度损失也较快。

2010年，某工程反映外加剂对水泥无效果，我们到现场后发现，水泥温度太高，将水泥存放到阴凉、通风的地方，一星期后再使用，问题得以解决。

2.6 石膏的种类

不同品种和形态的石膏由于其溶解速度、溶解度和杂质含量的不同，在很大程度上影响了外加剂的使用效果，掺不同形态石膏的水泥在预拌混凝土中使用后，其效果大相径庭。在研究不同石膏种类及掺量对高效减水剂-缓凝剂-水泥三元体系的辅助塑化效应的影响后提出: 二水石膏作为熟料的调凝剂是最佳选择; 半水石膏、二水石膏、无水石膏这三种石膏中，硬石膏与减水剂相容性最差。因此我们必须明确认识到: 按现行国家水泥标准作检验时，虽然不同品种、形态的石膏作缓凝剂都可能是适宜和合乎要求的，但在预拌混凝土中由于掺入了外加剂，会发生水泥与外加剂不适应的情况。当使用不同类型的石膏粉磨成水泥，掺用外加剂配制混凝土时，混凝土坍落度及经时损失的变化情况与上述的研究结论基本上一致。

2.7 粉磨工艺的影响

A公司水泥粉磨系统是带辊压机的水泥联合粉磨工艺，水泥与外加剂的适应性一直不够理想; 而B公司采用的是两级磨机串联，出一级球磨机物料经一高效旋风分离器分离后，粗粉进入二级超细磨机粉磨，出超细磨机物料和一级磨出旋风分离器细粉共同经袋收尘器收集作为水泥成品入库，而该品种低碱水泥与外加剂的适应性却一直比较稳定。这是因为A 公司磨制的水泥均匀性系数大，颗粒分布范围窄，其堆积空隙大，需要更多水来填充这些空隙，自由水相应减少，外加剂掺量大，水泥与外加剂适应性差。而B 公司串联工艺磨制的水泥，颗粒分布较合理，情况正好与A 公司相反。这从粉磨工艺相类似的其他水泥厂的生产情况也可得到印证。

3 结论

关于水泥与外加剂的适应性问题，它涉及的学科领域比较广泛，如水泥化学、高分子材料学、表面物理化学和电化学等多方面的知识。生产中应尽可能控制原、燃材料质量及生产工艺相对稳定。

(1)严格控制熟料中可溶性碱含量;

(2)提高熟料硅酸盐矿物，适当降低铝酸盐矿物含量;

(3)合理控制石膏的种类和掺量;

(4)将水泥颗粒分布的均匀性系数控制在合理范围;

(5)严格控制出磨水泥温度。

参考文献

［1］崔庆怡，孔令福，贾忠奎，等. 防辐射混凝土结构墙体施工技术探讨［A］. 2005 年陕西省建筑材料新技术学术研讨会论文集［C］: 120-127.

［2］冯云，包先诚，赵云中，等. 不同混合材掺量对低碱水泥适应性的试验研究［J］. 新世纪水泥导报，2007，(3):28-30.

［3］张德成，张鸣，肖传明，等. 外加剂相容性及其对混凝土性能的影响［J］. 硅酸盐通报， 2006，(6):162-167.

［4］王可良，刘玲. 聚羧酸减水剂官能团及分子结构影响水泥初期水化浆体温升的研究［J］. 硅酸盐通报，2008，(4):415-418.