外加剂适应性

外加剂与水泥的适应性问题是让所有商品混凝土厂家感到担心、头痛的问题，也是让许多外加剂厂家感到委屈的问题。可以说目前在国内，只要出现外加剂与水泥不相适应，从而导致商品混凝土坍落度损失过大或混凝土过于快凝无法满足施工要求，乃至带来工程质量问题时，最终总是归罪于外加剂的问题，这是不公正的。外加剂与水泥不适应而导致商品混凝土坍落度损失过大等问题，既有外加剂的质量、化学成分方面的原因，但也有属于水泥本身矿物组成、所用石膏的种类、含碱量的高低及水泥掺和物的种类等多种因素造成的原因。因本人是学硅酸盐专业（重点为水泥）出身的，1977年以来又先后从事过木质素磺酸盐、β-萘磺酸盐、三聚氰胺类等各种外加剂的开发、研究、生产，又先后在日本和国内商品混凝土合资公期从事于外加剂在商品混凝土中的应用工作，对外加剂在商品混凝土行业、水泥制品行业及陶瓷行业中的应用有着较深的体会，特别是商品混凝土不同于其他行业，它有着时间及距离的，对外加剂要求更高，也比其他行业更易发生问题，现就外加剂在商品混凝土应用中存在的问题及解决方法谈谈体会吧！

一、外加剂与水泥适应性的问题 1.水泥矿物组成对外加剂的影响

水泥矿物的组成为铝酸三钙（C3A）、硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）和铁铝酸四钙（C4AF），水泥水化速度以C3A为最快，C3S其次，再次C2S、 C4AF。根据一般回转窑生产的水泥熟料来看，水泥矿物的组成一般为C3S：45～65%，C2S：15～32%，C3A：4～11%， C4AF：10～18%。但从实际上与外加剂匹配的角度来看，C3A水化最快，吸附外加剂最快，C3S水化其次，吸附外加剂也其次，这两项是影响外加剂与水泥适应性的主要因素。从多年经验和教训来看，水泥矿物组成中的C3A、C3S如满足以下二条件：a) C3A≤8%，b) C3A ＋C3S≤65%即只要C3A≤8% ，C3S在50～55%之间，并用二水石膏配制的水泥与各种外加剂适应性都较好，用这种水泥与一般木质素类减水剂、萘系高效复合减水剂、泵送剂等配制的商品混凝土的坍落度损失较小，一般都能满足施工要求。但当C3A＞8%或C3A ＋C3S＞65%情况下，就出现外加剂与水泥不相适应情况，商品混凝土损失大，无法满足施工要求。

这仅是本人多年来的经验数据，我很希望有哪个研究单位对此比较感兴趣的话，能进一步论证，这样对今后外加剂的应用起到作用。

下面举例说明水泥矿物组成对外加剂的影响。

合肥某研究院下属外加剂公司配合某工程采用山东某水泥厂回转窑生产的42.5＃普通硅酸盐水泥和合肥当地生产的42.5＃普通硅酸盐水泥，使用上海建工麦斯特高科技建材公司用进口原料进口配方生产的聚羧酸高效引气减水剂，该减水剂在上海重点工程中使用已获得很好效果，可以说是当前国内最好的外加剂。但是该公司在配制混凝土时，却发现用同样的外加剂，同样的掺量，采用山东生产的水泥配制的混凝土30分钟坍落度损失比当地水泥配制的混凝土坍落度损失大50%之多，而且根本无法使用，使用萘系减水剂坍损更大。该公司诉来电与我联系，凭多年经验，我马上判断出不是外加剂的问题，而是水泥矿物组成的问题。我立即要求对方调查两家水泥矿物组成，结果不出所料，经调查发现山东产水泥矿物组成如下：C3A10.96%， C3S.36%， C2S10.23%， C4AF11.55%，而当地水泥的C3A仅6%，最后该工程放弃了山东产水泥。

水泥矿物组成中C3A对外加剂的影响最为显著，近几年来，水泥厂为了提高水泥早期强度，一般采用提高C3A含量的办法，这给外加剂的应用带来了诸多麻烦。本人在南京合资混凝土公司工作期间，有一次元旦刚过，便发现几辆混凝土搅拌车中的混凝土无法卸料，几位搅拌车驾驶员在开车时也感到混凝土罐有异常现象。当时中方外方立即确认了混凝土配合比没有变、使用的同一罐萘系外加剂没有变、全电脑计量操作无异常，只是刚从当地某水泥厂进了一批水泥（本厂是该水泥厂老客户，过去从未发生过此现象），于是我们马上怀疑是水泥问题，马上赴该水泥厂调查，发现该水泥厂正邀请德国一位水泥专家在进行回转窑技术

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改造，元旦前后将C3A的含量由以往的7～8%调到了9.5%。为此我们要求该厂恢复原有的C3A含量，将C3A控制在8%以内。同时将已入库的水泥采取增加外加剂掺量及在水灰比不变的情况下，增加用水量和单位水泥用量，从而增加了混凝土出厂坍落度，以保证施工要求，但这样的措施无疑增加了商品混凝土的成本，由此可见，C3A过高，无论是对普通减水剂还是萘系高效减水剂乃至当今最好的聚羧酸系高效减水剂都会带来水泥与外加剂不适应的情况，所以配制商品混凝土时，要特别注意水泥中C3A、C3S的含量问题。

因为本人是学水泥的，又是搞外加剂的，现在又在使用外加剂，所以遇到水泥与外加剂不相适应时，我采用的办法是：

（1）用同一种外加剂与几种不同种类、不同品牌（不同厂家）的水泥进行砂浆流动度试验，以判断该外加剂对各种水泥的适应情况

（2）用常用的、已知其适应性较好的一种水泥与几种不同种类、不同厂家的外加剂进行砂浆流动度试验，以判断各种外加剂的质量情况。

这样一对比，便可发现不适应问题是外加剂造成的还是水泥造成的。如是水泥造成的，应进一步分析水泥矿物组成、石膏种类、含碱量高低及掺合料种类对外加剂的影响。如是因外加剂造成的，应立即与生产厂家联系：调查外加剂的配方是否变动？母体（多数为β-萘磺酸钠及木钙）的质量是否有波动？近几年来，木质素类外加剂的原料发生变化，针叶树原料紧缺，优质木钙又出口，结果造成许多复配木质素类的外加剂厂家质量不稳定，减水率下降，含气量过高，商品混凝土表面出现大气泡、混凝土强度下降等现象，而萘系减水剂目前国内除少数几家大厂是采用全自动控制、质量稳定外，许多生产合成萘磺酸钠的厂家还是人工操作，以致磺化、缩合等几个关键生产过程不稳定，从而导致母体聚合度不高，减水率不稳定，用这样的母体复合各种萘系减水剂，自然产品的质量不稳定。这种情况，我们商品混凝土公司常遇到。与外加剂厂家交涉，厂家认为配方没变，质量不会变化，却忽视了产品母体质量的变化。对于合资公司，对原材料进料质量严格控制，一旦发现是外加剂的问题，立即退货，二次退货即停止使用，寻找更稳定的外加剂。作为外加剂用户，需要的是稳定优质产品，目前国内大多数外加剂厂家是搞复配的，更应注意母体质量稳定的问题。

2水泥熟料中添加的石膏种类对外加剂的影响

主要是硬石膏的影响，以硬石膏作缓凝剂的水泥，不仅与木钙、糖蜜类外加剂不相适应，还产生假凝现象，而且硬石膏对萘系减水剂的减水率影响也很大。早在80年代，当首次在江苏南京发现当地某中型知名水泥厂的水泥与木钙、糖蜜产生假凝，给施工单位带来诸多麻烦后，本人曾将硬石膏及二水石膏以不同比例配制的水泥进行萘系减水剂适应性试验。结果表明，100%硬石膏配置的水泥，对萘系减水剂的影响同样很大，净浆流动度仅为105～110，而100%二水石膏配制的水泥，同样掺量同种萘系减水剂净浆流动度为240～245。但硬石膏：二水石膏=1：1时，木钙、糖蜜类仍不适应，萘系减水剂基本适应，净浆流动动度为200～210，硬石膏：二水石膏=2：8时，对萘系减水剂没多大影响，净浆流动度为230左右，对木钙、糖蜜类减水剂有影响，但不致出现假凝现象。

在实际商品混凝土生产中，我也曾遇到过此类情况。南京某合资混凝土公司刚投产不久，用的水泥品种较多，有次订购了2000吨当地某水泥厂生产的水泥，为慎重起见，取样进行适应性试验，结果无论是木质素类还是萘系高效减水剂，都分别出现假凝和速凝现象。外方人员立即与我联系，因当时南京硬石膏带来的问题我很了解，马上派人调查该水泥厂所用石膏，果然该水泥厂全部使用硬石膏，之后，混凝土公司将预购的2000吨水泥作了退货处理。

所以在使用外加剂时，也需要事先对水泥中的石膏种类及其含量做一调查，以防出现不适应的情况。

3水泥碱含量对外加剂应用效果的影响

在外加剂学会发表的一些论文中已谈到过水泥碱含量越大，适应性就越差，但在实际应用中，一般商品混凝土公司不太注意此问题。相比之下，水泥矿物组成及石膏种类对外加剂的影响比碱含量的影响更为明显，但是使用低碱水泥配制的商品混凝土不仅可减少因适应性

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而带来的坍落度损失问题，也能避免混凝土发生碱骨料反应。作为合资混凝土公司，为了保证混凝土质量，我们选用优质、高强、低碱水泥。

4水泥矿物掺合料对外加剂适应性的影响

一般地说，使用纯矿渣作为掺合料配制的矿渣水泥，与外加剂适应性较好。有的商品混凝土公司自行外掺矿渣微粉，对外加剂适应性有利，而且还能改善混凝土的和易性、泵送性、减低水化热、提高后期强度，适于在大体积混凝土中使用。只是目前市场上矿渣微粉的价格也不低，故一般商品混凝土公司均采用使用粉煤灰和外加剂的“双掺”办法。

无论是在水泥厂还是在商品品混凝土公司，使用粉煤灰作为掺合料时，必须严格控制粉煤灰的质量，特别是粉煤灰中的含碳量，因碳素对外加剂的吸附作用大。含碳量过大，吸附外加剂过多，影响外加剂的使用效果。所以水泥与外加剂的适应性与粉煤灰质量即含碳量有关。一级粉煤灰含碳量最低，对适应性没有影响，二级粉煤灰一般对适应性影响不大，但二级粉煤灰中颜色较深，含碳量较高，接近三级粉煤灰的指标时，将对外加剂的使用带来不利影响。三级粉煤灰在商品混凝土中一般不能使用。所以在实际应用中，商品混凝土公司从粉煤灰的颜色就能判断其对外加剂的影响，颜色越浅，对外加剂的使用影响越小，反之，就越大。

其他掺用工业废渣、煤矸石等的水泥，因成分复杂、不稳定，与外加剂适应性较差。 由于外加剂与水泥的不适应给商品混凝土厂家带来了的最大问题是坍落度损失过大，有时到了现场，混凝土无法从搅拌车中卸出。对于这种情况，我们的办法是采用二次添加方法，即试验室人员带着高效减水剂立即赶往施工现场，再次按一定比例将高效减水剂均匀加入搅拌车的拌罐中，并高速搅拌一分钟后立即卸料，由泵车压送浇筑。此种情况绝对不能任意加水，若任意加水，水灰比增大，不仅影响强度，还造成干燥收缩裂缝，给工程质量带来后患。

其实关于外加剂与水泥适应性的问题，早在20世纪60～70年代，在日本也常有发生。由于日本水泥生产公司只有十几家大型公司，全属于日本水泥协会成员。外加剂公司也只有十几家，也全属于日本外加剂协会成员。一旦发生外加剂与水泥适应性不相适应而影响混凝土质量时，两个协会就联合邀请大学教授、专家来进行原因分析并仲裁，谁的原因，谁负责彻底改进，所以80年代以来就不再出现外加剂与水泥不相适应的情况了。同样，商品混凝土的二次添加法在日本70年也曾流行过。他们的做法是：先使用木质素系减水剂将商品混凝土配制成坍落度8公分左右的混凝土，用搅拌车送往工地现场，在现场再添加萘系高效减水剂（麦地150），搅拌车上的搅拌罐高速搅拌后即卸料浇筑，但因现场再次添加需要人工，日本人工费较高，另外高速搅拌带来噪音形成环境污染问题。于是80年始研究以聚羧酸盐为代表的高效引气减水剂，85年正式成为商品，开始使用，从而解决了商品混凝土中的重要一环—坍落度损失问题。

由于国情不同，我国水泥厂光回转窑就上万家，外加剂厂家大大小小也好几百家，不可能像日本一样，由协会出面解决外加剂与水泥适应性问题，这就给用户—商品混凝土厂家带来了最担心也是最头痛的问题：外加剂与水泥不适应，影响商品混凝土质量，甚至造成工程事故。

作为合资商品混凝土公司，采用优质稳定的原材料，以科学合理的配合比、全自动控制系统的生产设备及严格的层层把关，向现场提供优质的商品混凝土是我们的宗旨。为此我们的做法是：

（1）尽可能选定优质稳定的大型外加剂厂家、大型优质的水泥厂家、优质的砂石厂家作为我们固定的原料基地。

（2）对各种原料按国家标准进行严格的入厂复检。

（3）以砂浆流动度来判断水泥与外加剂的适应性问题，如不适应，判断是水泥问题还是外加剂的问题，并立即与发生问题一方联系，立即要求解决或退货。

我们之所以用砂浆流动度来判断，而未采用净浆流动度来判断水泥与外加剂适应性问题，是因为我们曾多次遇到过采用净浆流动度来判断，对于某些改性的高分子外加剂不适宜，包括对于某些聚羧酸盐类外加剂。分子量大、粘度大，用净浆流动度方法不能真实反映其扩展

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性能，净浆流动度并不大，但砂浆流动度却大，混凝土中使用效果也好。此情况下，单用净浆流动度易被误判为不适应。使用砂浆流动度来判断，一是更接近于混凝土，二是由于砂子的加入，充分发挥了其分散性，克服了其粘稠性的一面，这也与混凝土试验吻合。所以建议国标中，外加剂与水泥适应性的判断方法改为测定砂浆流动度的方法。

（4）如遇到坍落度损失过大（特别是夏季）难以卸料时，采用二次添加方法解决，绝对禁止随意加水。

（5）要配制优质混凝土，特别是高强混凝土，除外加剂外，砂、石级配、石子的坚硬度（压碎值）、形状、是否含泥等也必须严格控制。特别是夏季，砂石在露天暴晒，温度高，将引起坍落度损失增大，所以夏季要注意对石子不断洒水、降温，这也很重要，可避免坍损增大。

（6）不同种类的外加剂必须严格区分、明显标识。在外加剂加入储罐时，必须有生产商和混凝土厂家双方确认后才能入罐，绝对不能搞错，特别是高效减水剂与普通减水剂，一旦搞错，把普通减水剂当作高效减水剂使用，使用量增加3～4倍，以致造成现场混凝土几天不凝，造成严重工程事故。

几年前，本人在上海工作期间，就听说某地发生了这样的事故。各种外加剂都有着各种不同的应用范围、掺量范围，超出此范围，必将发生工程质量事故，必须特别谨慎。

在商品混凝土中，当遇到外加剂与水泥不适应时，坍落度损失大，不能满足施工要求时，怎么办？

一般地说，商品混凝土公司购入水泥时，一次性购入量大，而且一般都是直接打入水泥储仓中，所以一般都是外加剂去适应水泥，只有明显的因水泥矿物组成或石膏原因，产生很不适应时，才会考虑更换水泥厂家，因此一般出现不适应时，可采取以下措施：

（1）适当增加外加剂掺量。

（2）更换外加剂，一般说，外加剂与水泥适应性以聚羧酸盐类为最好，其次是氨基磺酸盐（氨基磺酸盐单独使用，泌水严重，需与萘系复合使用），再次为萘系及其复合减水剂、木质素磺酸盐、糖蜜类等。但国内目前使用的外加剂绝大多数是普通、高效、缓凝等多种复合而成，复合的配方不同，各单体质量不同，效果均不同，所以当遇到不适应情况时，可取当地多种产品进行砂浆适应性试验，从中选择较适应的外加剂，也就是说，改变外加剂去适应水泥。

（3）如上述方法仍不能解决问题，坍落度损失还是较大，无法满足施工需求时，则可采用二次添加方法，在现场卸料前加入萘系高效减水剂，搅拌罐高速回转1～2分钟即卸入泵车中进行浇筑。

（4）采用增加水泥浆的办法，增大出厂坍落度，增大至20～22cm，即保持水灰比不变的前提下，同时增加单位水泥用量和单位用水量。当坍落度在12cm以下时，坍落度每增加1cm，单位用水量增加1.2%，当坍落度在15cm以上时，坍落度每增加1cm，单位用水量增加1.5～2.5%。注意：必须同时增加单位水泥量和单位用水量，以保持水灰比不变，混凝土强度不变，但这样做，无疑将增加商品混凝土的成本，一般商品混凝土厂家万不得已下，才会采用此方法。

商品混凝土中外加剂与水泥/掺合料适应性的研究

改革开放以来，我国商品混凝土发展十分迅速。从1979年我国建立第一家预拌混凝土搅拌站开始，商品混凝土搅拌站如雨后春笋般成长。1990年，我国已建成100家商品混凝土搅拌站，到2002年，我国商品混凝土搅拌站数量更是高达1039家，实际年产量为

13914m3，与2002年相比，2003年商品混凝土年产量的增加幅度超过30%。混凝土商品化进程的实施在提高混凝土质量、满足结构工程实际需要、节约资源、节省能源、保护环境和文明施工等方面都发挥了巨大作用。

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然而，我国东、西部及沿海地区的经济、技术发展不均衡，混凝土商品化步伐和商品混凝土技术水平差别也很大。我国个别发达城市，如上海、北京、广州等，混凝土商品化供应比例已大于80%，而边远地区(有些甚至是省会城市)，其混凝土商品化程度却不足20%。

为进一步提高混凝土商品化程度，加速混凝土商品化进程，2003年10月16日，我国商务部、、建设部和交通部联合发布“关于禁止在城市城区现场搅拌混凝土的通知”。通知规定：从2003年12月31日起，北京等124个城市禁止现场搅拌混凝土；其它城市从2005年12月31日起禁止现场搅拌混凝土。可见，我国混凝土商品化步伐将急速加快。

商品混凝土离不开化学外加剂和矿物掺合料，各种掺合料和以减水剂为主要组份配制的各种外加剂为商品混凝土的生产和应用提供了必要的技术保障。根据国外及我国发达城市商品混凝土的发展经验，首先要解决好化学外加剂和矿物掺合料的配套供应和应用技术问题，否则，混凝土商品化的进程必将受到严重的影响。

关于化学外加剂和矿物掺合料，我国已经制定了较齐全的标准规范，如：1)GB8076-1997 混凝土外加剂；2)GB8077-2000 混凝土外加剂匀质性试验方法；3)JC473-2001混凝土泵送剂；4)GB50119-2003 混凝土外加剂应用技术规范；5)GB1596-1991 用于水泥和混凝土中的 粉煤灰；6)GB/T18046-2000 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉；7)JTJ275-2000 海工工程混凝土结构防腐蚀技术规范；8)GB/T18736-2002 高强高性能混凝土用矿物外加剂。这些标准规范的制定和实施为混凝土化学外加剂和矿物掺合料的正确选择和应用提供了良好的技术保障。但尽管这样，在实际工程中，常会出现不如意的使用效果，甚至出现重大工程事故，造成严重的经济损失，再者，也容易引起原材料提供方、商品混凝土生产方和施工方之间的矛盾。实践表明，混凝外加剂与水泥/掺合料之间存在明显的适应性问题。发达国家的水泥生产厂和外加剂生产厂数量较少，质量相对稳定，而我国混凝土外加剂厂有500家以上，水泥生产厂更是超过2000家，所以，商品混凝土生产过程中外加剂与水泥/掺合料适应性问题相当突出，由此带来的技术难题和质量事故也较普遍。

为正确认识外加剂与水泥/掺合料的适应性问题，本文结合工程实际和近几年的科研成果，对外加剂与水泥/掺合料适应与否进行定义，并就商品混凝土生产中较常出现的减水剂型外加剂(普通减水剂、高效减水剂、缓凝型减水剂、泵送剂等)与水泥/掺合料之间的适应性影响因素及机理展开全面研究和分析。

1. 混凝土外加剂与水泥/掺合料适应性的定义

为正确定义外加剂与水泥/掺合料之间的适应性，首先应将因外加剂、水泥和掺合料本身性能不合格所产生的影响排除在外；其次，要将外加剂与水泥/掺合料是否能配合使用这一点考虑在内。

可以这样理解混凝土外加剂与水泥/掺合料的适应与不适应性的概念：按照混凝土外加剂应用技术规范[1]，将经检验符合有关标准的某种外加剂掺加到用按规定可以使用该品种外加剂的水泥(和掺合料)所配制的混凝土中，若能够产生应有的效果，我们就认为该水泥/掺合料与这种外加剂是适应的；相反，如果不能产生应有的效果，则该水泥/掺合料与这种外加剂不适应。

比如，分别用五种普通硅酸盐水泥并掺加某种高效减水剂(经检验符合高效减水剂标准要求[2])配制混凝土，在其它因素都相同的情况下，有种水泥所配制的混凝土在减水率方面出现了严重不足，则说明这种水泥与该高效减水剂不适应，而其它几种水泥与该高效减水剂是适应的。再比如，当某种水泥(掺有一定比例的掺合料)所配制的混凝土中掺加缓凝减水剂(经检验符合有关标准)，不仅得不到应有的缓凝效果，反而出现了不正常的快凝现象，这肯定是由于该缓凝减水剂与所使用的水泥和/或掺合料不相适应引起的。

几乎所有品种的外加剂与水泥之间都存在适应性问题，只是目前来说商品混凝土中几乎全部使用减水型外加剂，而减水型外加剂与水泥/掺合料不相适应时能够比较直观快速地反应出，如出现混凝土流动性差、减水率低，或拌合物板结发热、流动性损失过快、不正常凝结等现象。商品混凝土生产和使用过程中反响最强烈的问题主要是外加剂与水泥/掺合料之间不相适应所导致的各种矛盾和质量事故。

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2. 减水型外加剂与水泥/掺合料适应性的影响因素及机理

分析认为，减水型外加剂与水泥/掺合料的自身特性都会影响它们之间的适应性。就减水型外加剂自身来说，其分子特性、聚合度、中和离子、掺加时的状态等都会对其作用效果产生影响；而对水泥来说，其化学组成、矿物成分、调凝剂石膏的状态和掺量、碱含量、混合材种类和掺量、粉磨细度等都是必须考虑在内的因素；对于掺合料，则其种类、掺量等对减水型外加剂的作用效果影响较大。

2.1 减水剂自身特性对其塑化效果的影响

就萘系高效减水剂自身的特性来讲，影响其对水泥/掺合料塑化效果的因素有磺化度、平均分子量、分子量分布以及聚合度、聚合性质 (直链、支链等) 等，另外，减水剂掺加时的状态(粉状或液态)也影响其塑化效果，具体情况如下。

1)萘系减水剂在合成时的磺化越完全，则转变为带有磺酸基磺化物的萘环越多，该减水剂的分散作用也越强；水解过程也同样重要，因为水解过程可以使得萘环上α位的磺酸基除去，以利于缩聚反应。

2)萘系减水剂的分子量(也即聚合度)对其塑化效果的影响非常显著，存在一个最佳分子量值。试验表明，萘系减水剂分子的聚合度为10左右时的塑化效果最理想。

3)萘系减水剂中起中和作用的反离子的性质也影响减水剂的塑化效果[3]。

4)萘系减水剂掺加时的状态会影响其对水泥的塑化效果。试验表明，掺加粉状的减水剂其塑化效果比掺加液态减水剂时约低5%，其原因是粉状减水剂的分子呈缠绕形结构，而减水剂溶解在水中1天以上时则其分子呈直锁形结构，因此吸附在水泥颗粒上所起的分散效果就大些。

对于木质素磺酸盐系减水剂来说，其生产原料中木质素的来源、纯度、制备时加入的金属阳离子种类、添加状态等都对其作用效果产生一定影响。表1是对木质素磺酸钙(MG)和木质素磺酸钠(MN)作用效果的对比结果。可见，在相同掺量情况下，MN的塑化效果比MG明显，但其对砂浆抗压强度的改善效果却不如MG。

表2 两种木质素磺酸盐减水剂对砂浆性能的影响(水泥采用海螺牌52.5P.O) 外加剂 扩减抗压强度(MPa)/抗压强度比(%)

展度 水率 1d 3d 7d 28d 种掺量

(m(%) (%C) 类

m)

/ 0 125 0 12.5/38.3/45.6/62.8/

100 100 100 100

M0.15 127 4.2 13.8/39.8/48.8/63.2/G 110 104 107 101 M0.15 126 8.7 12.6/35.8/46.9/61.3/N 101 93 103 98 M0.25 131 8.7 15.9/38.4/50.9/65.3/G 127 100 112 104 M0.25 130 13.9 107/21.5/45.7/53.3/N 86 56 100 85

与木质素磺酸盐系减水剂和萘系、密胺系高效减水剂相比，氨基磺酸盐系高效减水剂和聚缩酸系高效减水剂尽管减水率大，控制坍落度损失效果明显，但合成工艺过程中的诸多因素都会对其作用效果产生较大影响[4，5]。

2.2 水泥特性对减水剂塑化效果的影响

水泥品种不同，则减水剂对其产生的塑化效果也不相同。水泥熟料的矿物成分、化学组成、作为调凝剂的石膏的形态和比例等都会影响减水剂的塑化效果[3]；水泥的细度、水泥中混合材的种类和掺量，以及水泥的新鲜程度、水泥的含水率、温度等也会对减水剂的塑化效果产生较大影响。

2.2.1 矿物成分

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水泥的化学组成和矿物成分因生产厂家在原材料的选择、配比、生产工艺的控制等方面的差异而有所不同。我国水泥厂数量多，分布范围广，水泥熟料化学组成和矿物成分变动较大，这是我国商品混凝土生产中较易出现外加剂与水泥不相适应的原因之一。

通过对水泥熟料四大矿物成分C3S、C2S、C3A和C4AF对减水剂分子等温吸附的研究证明，其吸附程度的大小顺序为：C3A>C4AF>C3S>C2S，可见，铝酸盐相对减水剂分子的吸附程度大于硅酸盐相。其原因是：C3A和 C4AF在水化初期其动电电位(Zeta电位)呈正值，因而较强较多地吸附减水剂分子(阴离子表面活性剂)，而C3S和C2S在水化初期其动电电位呈负值，因此吸附减水剂的能力较弱。业已证明，水泥中C3A和C4AF的比例越大，则减水剂的分散效果越差。

商品混凝土搅拌站生产过程中采用铝酸盐相(尤其是C3A矿物)含量较高的水泥时，容易遇到用水量大幅增加，混凝土坍落度损失加快的难题，原因就在于此。

2.2.2 调凝剂石膏的形态

水泥粉磨过程中要加入一定量石膏作为调凝剂。由于粉磨过程中磨机内温度升高，会使一部分二水石膏脱去部分结晶水转变为半水石膏甚至无水石膏(硬石膏)，另外，有些水泥厂为节省生产成本，往往采用硬石膏或工业副产品石膏(无水石膏)替代二水石膏作为水泥调凝剂。不论采用何种石膏生产的水泥，按照有关水泥标准进行产品检验时一般区别不大，但在掺加减水剂情况下，有时却表现出大相径庭的塑化效果，尤其是以无水石膏作为调凝剂的水泥碰到木钙(木钠)、糖钙组分时，则会产生严重的不相适应性，不仅得不到预期的减水效果，而且往往会引起流动性损失过快甚至异常凝结。

为什么调凝剂二水石膏部分转化为无水石膏或以无水石膏作为调凝剂的水泥碰到木钙(木钠)、糖钙时会产生前述异常现象呢？这是因为，石膏结晶形态不同，其对木钙(木钠)或糖钙的吸附能力也不相同，顺序为CaSO4> CaSO4.1/2H2O> CaSO4.2H2O。当采用无水石膏为调凝剂的水泥掺加木钙(木钠)或糖钙与水一起拌合时，无水石膏表面立即大量吸附木钙(木钠)或糖钙分子，被吸附膜层严密地包围起来，无法溶出为水泥浆体系提供必要的SO42-离子，也就无法快速在C3A表面上形成大量AFt，因而造成C3A大量水化，形成相当数量的水化铝酸钙结晶体并相互连接。这一结果轻者导致混凝土坍落度损失过快，严重者将导致混凝土异常快凝。

目前，我国泵送剂产品一般按照市场需要，分为普通型、中效型和高效型三类。普通型泵送剂一般由木钙(木钠)和糖钙等组分进行复合，中效型泵送剂则一般由高效减水剂、木钙(木钠)和糖钙等组分复合而成。使用这两类常用泵送剂容易出现与水泥不相适应的情况[6]，希望商品混凝土搅拌站应正确分析原因，通过试验选择适应性较好的泵送剂品种。

2.2.3 碱含量

水泥的碱含量主要指水泥中Na2O 和K 2O的含量，通常以Na2O等当量质量百分数表示。碱含量对水泥与减水剂的适应性会产生很大影响。图1和图2分别为水泥碱含量对低浓型萘系高效减水剂和高浓型萘系高效减水剂塑化效果的影响，可见随着水泥碱含量的增大，减水剂的塑化效果变差。水泥的碱含量提高还将导致混凝土的凝结时间缩短和坍落度损失急速加快。

水泥中碱的存在有助于加速水泥中铝酸盐相的溶出，导致水泥颗粒对减水剂分子吸附量增大，因而减水剂掺量一定时，塑化效果下降，混凝土坍落度损失加快[7，8]。

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0.50%0.60%1.20%0.70%1.50%400350流动性(mm)1.00%300250200经过时间(min)150 5004000300.50%1.00%600.60%1.20%900.70%120 流动性(mm)300200100经过时间(min)0

图1 碱含量对掺低浓型萘系高效减水剂 图2 碱含量对掺高浓型萘

系高效减水剂

浆体流动性的影响 浆体流动性的影响

2.2.4 混合材

目前我国80%以上的水泥在粉磨时都掺加了一定量的混合材，如火山灰、粉煤灰、矿渣粉、煤矸石、石灰石和窑灰等。由于混合材的品种、性质和掺量等不同，减水剂的作用效果存在较大差异。

试验表明，减水剂对以矿渣作为混合材的水泥的塑化效果优于纯硅酸盐水泥，而对以火山灰、煤矸石和窑灰作为混合材的水泥的塑化效果较差。可以认为，减水剂对掺不同混合材水泥的饱和掺量有较大差异。

2.2.5 细度

图3是针对嘉新水泥熟料与二水石膏的配料进行粉磨后的试验结果。可见，随着水泥细度增加，减水剂塑化效果下降。

500450400350水泥细度（m2/kg)3002503003504004500306090120

图3 水泥细度对减水剂塑化效果的影响(W/C=0.274，减水剂掺量为0.7%C)

水泥颗粒对减水剂分子具有比较强的吸附性，在掺加减水剂的水泥浆体中，水泥颗粒越细，意味着其比表面积越大，则对减水剂分子的吸附量越大。所以，减水剂在相同掺量情况下，对于细度较大的水泥，其塑化效果要差一些。水泥新标准实施后，某些厂家为达到早期强度的要求，过分提高水泥的细度，对于这类水泥，为了达到较好的塑化效果，必然要增加减水剂的掺量。

2.2.6 新鲜程度和温度

相对于存放一定时间的水泥来说，减水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，对减水剂的吸附能力较大。水泥的温度越高，减水剂对其塑化效果也

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流动度（mm)越差，混凝土坍落度损失也较快。因此，有些商品混凝土生产厂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表现出减水率低、坍落度损失过快，甚至在搅拌机内就异常凝结的现象，应引起高度重视并避免这种现象。

2.3 掺合料的种类和掺量

通过试验，对粉煤灰、矿渣粉、沸石粉和硅灰分别等量替代部分水泥后，减水剂作用效果的变化进行了对比，如图4至图7。

4505500流动性(mm)20350时间(min)3000306090120304050流动性(mm)400100500104503050400时间(min)350030609012070

图4 II级粉煤灰对掺高效减水剂浆体流动性 图5 S95矿渣粉对掺高效

减水剂浆体流动性

和流动性保持性的影响 和流动性保持性的影响

45005流动性(mm)45040003510时间(min)03060901201535010250时间(min)15003060901201520流动性(mm)350300250200150100 图6 沸石粉对掺高效减水剂浆体流动性 图7 硅灰对掺高效减水剂浆

体流动性

和流动性保持性的影响 和流动性保持性的影响

可见，商品混凝土中常用的掺合料---II级粉煤灰、S95矿渣粉、沸石粉和硅灰等量替代部分水泥后，对混凝土坍落度和坍落度保持性的影响是不同的。当用矿渣粉等量替代部分水泥后，可起到提高混凝土初始坍落度，减小坍落度损失率的良好效果，且随矿渣粉掺量的增加，这两种效果越明显。相反，其它三种掺合料等量替代部分水泥则会引起混凝土初始坍落度降低，坍落度损失速率加快。

混凝土掺合料对减水型外加剂作用效果的影响规律与水泥中的混合材基本相似，主要与其矿物成分、溶出离子的性质、表面亲水程度、细度、颗粒形状和颗粒大小分布等因素有关，但有时尚需考虑更多因素，主要原因在于掺合料生产方为提高水化活性可能在其中掺加了一定量的化学激发组分(如硫酸盐和碱等)。

3. 结论

1)对混凝土外加剂与水泥/掺合料进行定义时，首先应将因外加剂、水泥和掺合料不符合有关标准规范所带来的影响排除在外。

2)商品混凝土由于必须使用减水型外加剂，通常还掺加粉煤灰、矿渣粉、沸石粉和硅灰等掺合料，且为改善某些方面的性能、满足实际工程的特殊需要，更有可能同时掺加其它种类的外加剂，所以在分析适应性问题时，要进行全方位考虑。

3)减水型外加剂对商品混凝土流动性和流动性保持性的影响受外加剂、水泥和掺合料等方面多因素的影响，只有通过试验并结合理论分析，才能找到根本原因。

浅谈混凝土外加剂与水泥的适应性及对混凝土性能的影响

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1.0 前言

九十年始，中国国民经济持续、快速发展，基础工业建设和建筑业对水泥、混凝土及其制品需求大增，带动了我国水泥、混凝土与制品工业大发展，并已成为国民经济快速增长和基本建设高速发展的重要产业。

随着建筑技术的不断进步，对水泥混凝土的要求也越来越高，不仅要求混凝土可调凝、早强、高强、大流动度、高密实性、高耐久性、低水化热、轻质，而且要求制备成本低、成型容易、养护简便……。为达这些目的，混凝土外加剂起着重要的作用，并已成为混凝土中必不可少的第五组份。

混凝土外加剂的特点是品种多、掺量少，在改善或提高新拌和硬化混凝土的性能中起着重要的作用，新拌混凝土工作性能明显改善；能有效控制混凝土的凝结时间与坍落度损失；后期强度有较大的增长；增加混凝土的密实性，抗渗、抗冻、抗炭化等耐久性指标有较大的提高，硬化混凝土有较好的体积稳定性等。外加剂的研究和应用技术的发展促进了混凝土施工新技术与新品种混凝土的发展，在发达国家掺外加剂的混凝土占混凝土总量50%-80%，特别是日本、北欧等国几乎全部混凝土都掺用外加剂，我国仅接近40%。使用外加剂的普及程度是衡量一个国家混凝土技术水平高低的重要标志之一，特别是高性能外加剂与高性能混凝土已成为本世纪混凝土工程的“高新技术”。自水泥新标准实施后，外加剂与水泥的适应性及对混凝土性能的影响出现了不少问题。因此，了解混凝土外加剂与水泥的适应性，外加剂对混凝土性能的主要影响，对更好使用外加剂，处理好外加剂与水泥及混凝土的关系，充分发挥混凝土在建筑工程上的作用是十分重要的。 2.0 混凝土外加剂与水泥的适应性

混凝土外加剂与水泥的适应性问题，涉及水泥化学、高分子材料学、表面物理化学和电化学等多方面的知识，是一个极复杂的问题，但也是一个必须了解与基本掌握的问题。 水泥是混凝土最基本的胶凝材料，全国水泥占世界水泥总量的1/3，2003年已达8.6亿多吨，连续13年居世界之首。水泥新标准在2001年4月1日正式施行后，各水泥厂已采取了一系列重大技术措施来提高水泥质量以适应新标准的要求，主要从提高水泥早期强度、细度（增大比表面积）、C3A的含量、混合料的质量等，使水泥达到新标准的要求，但与外加剂的适应性却增加了不少问题。

混凝土外加剂厂也紧紧跟上，对各类外加剂进行了性能调整以达到与新水泥指标兼容性。从外加剂厂来说，尽管作出了很大的努力，但从工程实践的情况来看，问题仍然很多，如同品种同掺量的外加剂，对不同品种的水泥，效果差异极大，甚至同一种水泥，但不同时期效果也有差别，使用同一批外加剂的水泥净浆流动度时大时小，其混凝土的坍落损失有时忽大忽小，甚至有时泌水、有时又不泌水、凝结时间的差异也很大，时而还会出现促凝现象等等，这些就是外加剂与水泥的适应性问题。 2.1外加剂与水泥不相适应

主要表现在减水效果低下或增加流动性的效果不好、凝结速度太快或缓凝、坍落度损失快，甚至降低混凝土强度等，这种种不适应的问题与外加剂的品种、作用机理、原材料的选用与制造工艺、胶凝材料的成份、细度、水泥磨细阶段工艺的差异有关，其他如环境温度、加料方式和外加剂用量也会产生影响。 2.2外加剂品种与性能的影响

外加剂特别是化学合成的高效减水剂性能对水泥净浆流动的影响。如萘系高效减水剂的性能涉及磺化程度与磺化产物，缩合工艺与程度，分子量大小，平衡离子，分子结构等各种因素。水泥等无机矿物颗粒由于范德华力、不同电荷的静电互相作用、水化颗粒的表面化学作用，导致粒子形成聚集结构，束缚一部分水，不能用于滑润水泥粒子，也不能立即用于水化。加入高效减水剂等外加剂后，由于吸附作用和电荷斥力，使水泥粒子分散，絮凝结构解体，释放束缚水并阻止粒子的表面相互作用，使水泥浆体的流动性增大，其增加的大小与其技术性能及掺量有关[1]。

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聚羧酸盐（PC）及氨基磺酸盐（AS）、羰基磺酸盐类（SAF）、萘系(NS)的流动度大,木质素磺硫酸盐类(LS)流动度小,效果差。NS是使水泥料粒子形成双电层的静电斥力而分散，SA是使水泥颗粒表面的外加剂层互相作用的空间斥力而分散，SAF与PC是静电斥力和空间斥力两种力的作用而分散，因而效果更好。 2.3 水泥矿物组份与化学成份的影响

水泥胶结料的矿物质成份和化学成份对外加剂吸附量的多少，对于流动性及强度增长有很大的影响。外加剂吸附量越少的水泥浆体的流动度值越大。C3A、C4AF混水后，ζ电位呈正值，较多地吸附外加剂。C3S、C2S混水后ζ电位呈负值，吸附量较少。在水泥矿物中C3A需水量大，水化快，放热大，吸附外加剂量最大，依次为C4AF、C3S、C2S。水泥新标准实行后，水泥厂为提高强度而增加C3A与C4AF，其含量越高，适应效果越差。且C3A含量对相容性的影响远比C4AF大，这是由于高效减水剂优先吸附于C3A或其初期水化物的表面，C3A的水化速度比C3AF快[2]。水泥中C3A、C4AF含量低对外加剂适应好，混凝土体积稳定性好，开裂趋势减少。 2.4水泥细度与颗粒形貌的影响

为满足水泥新标准的强度要求，提高水泥细度是最有效的办法，但水泥过细，表面积的增加，需水量大，更加降低了液相中残留外加剂浓度，增加了液体粘度，塑化效果变差，混凝土坍落度损失更快；水泥过细水化速度快，水化热高，容易产生裂缝。 2.5掺合料的影响

根据国家标准，允许在水泥中掺入一定量的掺合料，常用掺合料有水淬高炉矿渣、粉煤灰、沸石粉、火山灰、煤碱石、窑皮等，由于掺合料的性能不同，也会影响外加剂对水泥的适应性，火山灰、煤碱石、窑皮最差。 2.6调凝剂的影响

调凝剂（石膏）的形态、细度、用量、研磨温度等均有影响。

水泥常用调凝剂为石膏（硫酸钙），石膏又分为二水石膏、半水石膏、硬石膏。根据有关标准，三种石膏都可作水泥调凝剂使用，而其中硬石膏溶解性能较差，一些外加剂如糖钙、木钙等与硬石膏同用，不但不能促进石膏溶解，反而会降低硬石膏的溶解度，使水泥因缺少调凝成份而产生速凝等异常凝结。就是半水石膏，也由于

CaSO4.1/2H20→CaSO4.2H2O的结晶，水泥与水拌合后，反应就十分迅速，而且消耗大量水，不同水泥与高效减水剂相容性上的差别，这也是其中一个重要原因。

石膏研磨细度不够，会影响石膏的溶解性，即使运用二水石膏也会产生速凝等现象。 在C3A含量偏高的水泥中，调凝剂仍按常规用量（3—5%），无论选用何种石膏，凝结时间都会提前，这主要是水泥中C3A水化快，C3A含量增加，少量石膏不能满足它生成胶状钙矾石，从而影响了石膏的调凝效果。尽管水泥和外加剂都合格，但影响水泥与外加剂的适应性，使混凝土工作性变差，坍落度损失加大。 水泥厂为了缩短熟料冷却时间，经常将温度较高的熟料与石膏同磨，二水石膏在150℃高温下会脱水成为半水石膏，温度再高至160℃以上，半水石膏还会成为溶解性较差的硬石膏，影响水泥的适应效果，使混凝土流动性变差，甚至出现假凝。 2.7碱含量的影响

水泥中的碱主要来源于所用原材料，特别是石灰和粘土。含碱量越低，相容性越好，高含碱量则会加速水泥的早期水化速率，导致需水量增大并且加快工作度损失，塑性效果变差。

2.8新鲜水泥存放时间与温度的影响

陈国忠等通过试验认为：新鲜水泥在生产后12天内对外加剂吸附量较大，大部分15天后趋于正常。由于新鲜水泥干燥度高，而且温度相当高（达80℃—90℃），早期水化快、水化时发热量大，所以需水量大，而且对外加剂的吸附量也大，同等掺量时，流动度变小，必然会产生对混凝土的需水量大、坍落度损失快、凝结时间短等许多怪现象。这完全是因为

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水泥存放时间的不同，导致混凝土的性能技术指标出现较大差异，如能注意到这些问题，有了这方面的认识和经验，出现此类现象也就不足为怪了。

在外加剂已供施工现场的情况下，可通过调整增加掺量来解决新鲜水泥与外加剂不兼容的问题，其调整幅度视水泥新鲜的程度和对外加剂的适应性而定。 3.0 混凝土外加剂对混凝土性能的影响 3.1混凝土是当代最大宗的人造材料。

混凝土是现代社会须臾不能离开的主要建筑材料，它对人类社会的进步和发展做出了极为重要的贡献。混凝土在中国发展之迅速、生产数量之大、品种之多、应用范围之广当属世界之最。但现代混凝土施工技术的发展离不开外加剂，特别是高效减水剂在高强与高性能混凝土技术的发展中所起主导作用。

3.2混凝土外加剂的发展促进混凝土技术的发展。

根据混凝土设计与施工的要求，研究、开发了混凝土外加剂，外加剂技术的发展又促进了混凝土施工技术的发展。使混凝土技术从塑性混凝土向 干硬性混凝土 流态化混凝土 高性能混凝土方向发展。

正在研发中的聚羟酸类，象高效AE减水剂以及与超塑化剂精细配制的复合高效外加剂等新型高效减水剂可称为外加剂的第三代产品。它克服了第二代外加剂存在着坍落度经时损失大的缺点并兼顾耐久性的指标，将混凝土的高强、高施工性能、高耐久性三者结合起来。另外，它们还需进一步提高在低水灰比下的减水率，满足有的混凝土工程不仅提出高性能，而且要求能满足高功能化的要求。新型第三代高效减水剂具有20%以上高减水率，在60-90分钟的输送时间内具有能保持坍落度及所需稳定的含气量，能使用现场的成套设备或用商品混凝土设备制造出各项指标符合合要求的高性能混凝土。用它也可制造出单位用水量少，流动性高，穿透钢筋网片性能良好，能不振捣、自充填、不分离的高性能不振捣混凝土，并在使用中进一步改良与发展。

3.3选择与水泥相适应，能满足设计与施工要求的相应外加剂。

不同生产工艺、种类或配方与掺量的外加剂对水泥适应性有差别，应通过试验确定，选用质量稳定、适应性好的外加剂；同时根据不同设计与施工要求，选择相应的各类外加剂，如高效减水剂或缓凝高效减水剂、泵送剂、防水剂……等；根据设计与施工要求，结合现场实际使用材料，进行试配，确定合理施工配合比与外加剂适宜掺量。 3．4 大剂量高效减水剂对新拌混凝土稳定性的影响[2]

随着高强混凝土和泵送工艺日益广泛的应用，原来掺量不仅减水率达不到要求，而且由于水灰比减小、浇筑时工作度要求增大，新拌混凝土的工作度损失加剧，不能满足较长距离运输的施工要求，因此高效减水剂的掺量逐渐增大，研究与应用的实践表明：大掺量高效减水剂使混凝土在水胶比很低的条件下，仍能具有较大的流动性，可以成型密实，生产强度与耐久性良好的高强和高性能混凝土。另一方面，在大掺量高效水剂条件下，新拌混凝土的工作度损失率看来也减小了，其机理是：新拌混凝土中水泥的的硫酸钙含量与形态，影响液相中SO4-的浓度，是其流变行为的控制因素之一，低水胶比混凝土由于溶解硫酸盐产生SO4-离子的水分少，而需要控制的C3A量又多，相对而言，有较多的C3A就地水化。因为缺少硫酸根离子，高效减水剂分子上的磺酸根基因就会与C3A结合，使液相里的高效减水剂量下降，逐渐失去对水泥的分散作用，加速其工作度的损失。增大高效减水剂的掺量，使液相里的SO4-离子量增加，故工作度损失率减小。

但是，每一种高效减水剂——水泥之间的搭配，都有一相应的饱和浓度。对于大多数高效减水剂——水泥的体系，其饱和浓度约为0.8——1.2%。在配制高强与高性能混凝土时，高效减水剂的掺量通常要接近或等于其饱和掺量，但需要特别注意控制高效减水剂的适宜剂量，需要与其外加剂和矿物掺合料使用，才能获得预期的效果，对于不同的高效减水剂品种，产生这种现象的敏感性不一样，有时掺量在增减0.1%——0.2%范围内变动，就会从减水率还不够理想跃变为稳定性不佳的另一极端，这种情况给混凝土配制和施工质量控制都带来不便，或者说更高的要求。

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3.5其他因素对混凝土性能的影响。

要配制品质优良新拌混凝土与获得良好的硬化混凝土，必须注意满足对原材料选择，合理的配合比以及施工要求。

3.5.1水泥的矿物组份和化学成份以及物理技术指标

选择满足设计与施工技术要求的水泥品种。如配制高性能混凝土用的水泥，最好使用C3A含量低、C2S含量高的水泥，混凝土流动性大，坍落度与扩展度的经时变化也少，如果使用的水泥C3A<3%，C4AF<7%，C3S在40-50%，C2S在50-40%，这样的水泥制作高性能混凝土效果会较好。

3.5.2保证砂、石质量，原材料用量准确

砂的含泥量与细度模数必须符合要求，碎石的含泥量及针片状不超标，最好选用连续级配或单粒级石子，粒径适中；原材料质量保证，用量准确；

3.5.3通过设计与试配，确定合理的配合比，必要时需进行适当调整。

施工配合比虽然是设计问题，但它是影响混凝土性能的关键因素，如泵送混凝土适当提高砂率可提高混凝土可泵送性，但砂率过高也会影响混凝土的保塑性能，增加混凝土坍落度的经时损失率。降低水灰比可以提高混凝土强度，而在较低水灰比条件下配制掺外加剂混凝土应有一最低用水量，这不但是保证混凝土有一定工作性，更重要的是保证水泥在水化时，石膏有足够的溶解用水，石膏在缺水时会大大影响溶解度，影响外加剂对水泥适应性。 高效减水剂掺量过多时，水泥浆的流动度大，浆体稀薄，不足以维持与集料的粘聚，往往会引起混凝土离析、泌水，此时可以适量增加用砂量，增加胶凝材料用量或是适量减少高效减水剂用量或用水量，产生离析的混凝土拌和物有害于工程质量。 3.5.4注意水泥的出厂及进货时间。

砂、石、水泥及外界的温度对水泥与外加剂适应性都有着不同程度的影响。特别是刚出厂的水泥温度有时高达80℃-90℃，在高温情况下，需水量与外加剂吸附量增大，坍落度减少，坍落度损失加快，适当增加外加剂的掺量，增加混凝土中外加剂残留率也有比较明显的效果。

3.5.5掺入部分活性掺合料

试验证明具有一定活性的水硬性材料或自硬性材料，如硅灰、磨细矿渣粉、粉煤灰等在满足一定的技术要求条件下与外加剂同掺，不但节约水泥，改善混凝土工作性，提高混凝土强度，还能改善外加剂对水泥的适应性。 3.5.6保证施工质量

保证制摸质量、防止漏浆与支架变型、钢筋变位；施工中混凝土要振捣密实，防止漏振或振捣过度；及时利用原浆收光面层，在初凝前再进行二次压实收面，可减少塑性裂缝；混凝土浇注后表面泛白或8小时内及时浇水养护或喷养护剂，最好加薄膜密封养护或复盖湿麻袋养护，养护日期不少于14天，以免因施工质量不佳而引起与外加剂无关的异常现象。

浅析高效减水剂和水泥适应性的影响因素

混凝土外加剂在混凝土中的广泛应用，已使其成为混凝土中必不可少的第五组份。混凝土外加剂的特点就是品种多、掺量少，在改善新拌和硬化混凝土性能中起着重要作用。高性能混凝土是当前国内混凝土研究领域的热点，高性能混凝土是一种具有良好施工性能、强度高、体积稳定性好及高耐久性的混凝土。

混凝土达到高性能最重要的技术途径是使用优质的高效减水剂和矿特外加剂（有时称外掺料），前者能降低混凝土的水胶比，改善新拌混凝土工作性和控制混凝土坍落度损失，赋予混凝土高密实和优良施工性能；后者矿物外加剂能填充胶凝材料的孔隙、参与胶凝材料水化、改善混凝土中浆体与集料的界面结构，提高混凝土的密实性、强度和耐久性。 一、适应性的概念

外加剂性能是指在混凝土检验用材料、试验条件作了严格规定的条件下，对混凝土中使用外加剂而引起的必然变化而表示的。经过按国家标准检验合格的外加剂，在有的水泥系统

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中，高效减水剂在低水灰比的混凝土中不同程度地存在坍落度损失快的问题；而在另一些水泥系统中，水泥和水接触后在初始60~90分钟内，大坍落度仍能保持，没有离析和泌水现象。前者，外加剂和水泥是不适应的，后者是适应的。 关于外加剂和水泥之间适应与否，目前还不能定量地表示，大多以外加剂和水泥系统中，掺入某种功能外加剂，能否达到预计的效果来表示是否适应。

研究资料表明：掺入高效减水剂的水泥浆体，有一个临界掺量，超过这一掺量继续掺加时，水泥浆体的流动性和混凝土的初始坍落度不再增加，这一点称为饱和点，此时外加剂掺量称为饱和掺量。

在有些情况下，在饱和点上增加减水剂掺量，可以在长时间内保持大坍落度，此时外加剂和水泥是适应的；而在另外一些情况下，在饱和点以上增加减水剂掺量，会导致混凝土离析和泌水，此时外加剂和水泥是不适应的。 二、适应性的检测方法

水泥和高效减水剂适应性可以用初始流动度、是否有明确的饱和点以及流动性损失等三方面来衡量。

研究资料表明：水泥稠度试验、混凝土坍落度损失试验、净浆流动度试验、砂浆跳桌流动度等试验方法，所得到的饱和点掺量、流动度损失速度与程度的规律是一致的。净浆流动度试验结果的稳定性和再现性比砂浆跳桌流动度要好，目前普通采用净浆流动度反映混凝土中水泥与高效减水剂的适应性。

对于同一种高效减水剂，饱和点因水泥不同而异；对同一水泥，饱和点也会因高效减水剂不同而异。对于大多数高效减水剂—水泥体系，其饱和点掺量大约为0.8~1.2%，饱和点掺量不仅受高效减水剂的质量、水泥细度、石膏类型与含量等因素影响，而且还受搅拌机类型和运行参数的影响。在配置高性能混凝土时，高效减水剂的掺量通常要接近和等于其饱和点掺量，特别是配置坍落度大于20cm以上的高流动性混凝土时，继续增大掺量，不仅不会改善工作性能或增大减水率，还容易出现明显的泌水和离析现象。 三、影响高效减水剂和水泥适应性的因素

影响水泥高效减水剂和水泥适应性的因素是多方面的、错综复杂的，其主要因素有水泥的物化性能、高效减水剂的性能以及混凝土拌合物的性能，下面主要介绍水泥物化性能对适应性的影响。

1、水泥的矿物组成

水泥中四大主要矿物成份C3S、C2S、C3A、C4AF对高效减水剂的吸附作用是不一样的，其吸附顺序为C3A>C4AF>C3S>C2S，即铝酸盐矿物对高效减水剂的吸附能力大于硅酸盐矿物。实践表明，在高效减水剂掺量相同的情况下，C3A和C4AF含量较高的水泥浆体中，减水剂的分散效果就较差。 2、石膏形态和掺量

石膏用于调节硅酸水泥和凝结时间及硬化速度，因为水泥中C3A矿物的水化速度非常快，而溶解的Ca2+和SO42-在水化初期起到抑制C3A矿物水化的作用，以满足水泥浆体和混凝土所需要的工作性能。不同形态石膏的溶解度差异较大，对水泥的水泥、凝结硬化影响也较大。

不同形态石膏的溶解度（25℃，以无水CaCO4计）

石膏形态 溶解度（g/l） 石膏（二水石膏） 2.08 α--半水石膏 β--半水石膏 可溶性无水石膏

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6.20 8.15 6.30 天然无水石膏 2.70

水泥混凝土孔隙液中的SO42-在来源于硅酸盐水泥中不同形式的硫酸盐，直接影响到水泥的水化和混凝土的工作性，而石膏是作为一种提供硫酸根离子的物质加入到水泥熟料中，但在粉磨过程中，由于磨机内物料的温度较高，二水石膏部分脱水变成溶解度大的半水石膏；如果温度太高就会形成大量的半水石膏，导致水泥的假凝；如果温度太低，半水石膏数量不足，可能导致水泥急凝。 3、混合材的种类

水泥中大多掺有不同种类和数量的混合材，目前所用的混合材种类有：矿渣、粉煤灰、石灰石、火山灰、烧煤矸石等。由于混合材品种、性质和掺量等不同，因此对高效减水剂作用效果的影响也不一样。

高效减水剂对矿渣水泥和粉煤灰水泥的适应性较好；而对炎山灰、烧煤矸石等混合材的水泥适应性较差，要达到预期效果，需要适当增加高效减水剂的掺量。 4、水泥的细度

水泥细度明显影响到高效减水剂的分散效果，如果用表面吸附理论来说明减水剂的分散作用，则水泥比面积越高，对高效减水剂的吸附量就越多。如果水泥细度过细，为了达到同样的效果，需要适当增加高效减水剂的掺量。 5、水泥的陈放时间

水泥陈放时间越短，水泥越新鲜，高效减水剂对其塑化作用越差。使用刚出磨的水泥和出磨水泥温度还较高的水泥，会出现减水率低、坍落度损失快的现象。 6、水泥的碱含量

随着水泥碱含量的增大，高效减水剂对水泥的塑化效果变差。碱含量的增大，还会导致混凝土的凝结时间缩短和坍落度经时损失变大。 四、改善高效减水剂和水泥适应性的措施

高效减水剂与水泥之间不适应造成了混凝土质量的波动。因此，外加剂和水泥生产商必须采取必要的措施减少或避免不适应的现象发生，主要有以下措施： 1、适当降低熟料中的C3A含量。

2、重视控制水泥中硫酸钙的含量和溶解速度。主要控制水泥石膏配比和水泥SO3含量检测。要通过调整石膏用量来调节混凝土的工作性能时，一要尽可能用天然二水石膏，二要控制水泥粉磨的温度，防止二水石膏脱水，三要控制可溶性铝酸盐的含量在0.4%~0.6%。 3、适当控制水泥细度，降低循环负荷率，提高选粉效率，减少过粉磨现象。

4、选择适宜的水泥品种，要选择流变性好、反应性能低的水泥，也就是说，一经搅拌仅结合少量水的水泥或形成钙矾石少的水泥。

5、改变减水剂的掺加方法，采用后掺法或分批添加法等措施掺加减水剂，改善混凝土的工作性。

6、选择合适的减水剂，减水剂在碱性条件缓慢反应，从而使混凝土坍落度经时损失减少。

7、要适当降低水泥的碱含量，尽量控制在0.6%以内。

总之，高效减水剂和水泥之间的适应性是一个错综复杂的问题，为提高混凝土的工作性能，除从以上几个方面改善水泥的适应性能外，还必须针对不同的外加剂品种用试验的方法寻找最佳掺加比例。

商品混凝土生产中外加剂适应性问题

外加剂适应性问题(不包含使用不满足相关国家标准的外加剂、水泥所引起的问题) 通常是指在混凝土生产过程中水泥与外加剂出现不良反应,造成拌合后的混凝土工作性和其他性能出现问题的现象。这个问题从外加剂开始在混凝土生产中应用就出现了,多年以来世界各国学者、专业技术人员进行了许多研究工作,但由于其原因过于复杂,始终未形成统一认识,

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至今仍处于一事一议的状态。外加剂适应性问题在商混生产中也是经常困扰工程技术人员的问题,因为商混中使用外加剂的量相对较大,对混凝土的工作性要求较高,尤其是为满足某些性能需求而需要同时复合使用多种外加剂和掺合料,这就使商混生产中的外加剂适应性问题更加复杂。商混中外加剂适应性不良表现为以下几个方面:初始混凝土的和易性、流动性差,不能满足泵送要求,混凝土坍落度经时损失大,运输到施工现场后难以泵送;混凝土出现假凝或过度缓凝。这些问题造成混凝土不能顺利泵送施工,混凝土不能从罐车中正常排放、堵泵、堵管,混凝土在罐车假凝造成报废,浇注后假凝、过度缓凝使混凝土出现质量问题,甚至要将已浇注的混凝土拆除重新施工给商混企业带来巨大经济损失,并因工期延误带来其它方面损失。本文对商混生产中外加剂适应性问题出现的原因做了一些初步探讨,提出了一些解决方案供广大工程技术人员在商混生产中参考。 1 水泥与外加剂适应性问题

在商混中出现外加剂适应性问题首先要从水泥与外加剂的适应性方面考虑,通常不同品种水泥对同一种外加剂的适应性是有较大差异的,这就决定了用同一种泵送剂有时无法使不同品种水泥配制的商混顺利泵送,商混生产中水泥与外加剂的适应性主要是水泥与泵送剂中的高效减水剂成分的相容性如何,水泥的各种熟料成分对高效减水剂有不同的吸附能力,C3A 或C3S 具有较高的吸附能力,所以混凝土要得到相同的和易性,C3A 或C3 S 含量高的水泥需要掺加更多的高效减水剂[1 ] 。这就是为什么在商混生产中使用早强水泥容易出现外加剂不适应问题的原因,因为一般早强水泥的C3A含量较高。现在泵送剂一般采用萘系高效减水剂作为减水组分,萘系高效减水剂存在坍落度损失大的缺陷,这是由于水泥颗粒被减水剂分散之后,一定程度上加快了C3A 水化,在水泥颗粒表面形成一层水化物,将高效减水剂分子包裹,使静电斥力减弱,已被分散的水泥颗粒又重新聚集的原因[2 ] 。

所以一般建议商混先拌合1～2min 后再加入泵送剂,使C3A先反应掉一部分,然后减水剂开始起分散作用,这样减水效果较好,坍落度损失也较小。萘系减水剂与水泥相易性的另一问题是在用于含碱量较高的水泥时会使减水效果下降[1 ] 。

商混中出现水泥与外加剂适应性不良时,根本的解决方法是更换水泥品种或更换泵送剂品种,但在工程实际中由于经济等各种原因,通常是无法这样做的。这时可以采用在原来泵送剂基础上掺加适量高效减水剂的方法,这样能使混凝土初始坍落度提高,满足泵送需求,并且初始坍落度高,一般坍落度经时损失相对也较小,如果坍落度损失依然过快,可以经试验复合采用多种缓凝,保塑组份达到保持坍落度的目的,对频繁更换水泥品种或使用早强水泥的商混企业特别要注意水泥与外加剂适应性问题,每次更换水泥都要预先做试验,以免贸然使用出现质量问题。

2 掺合料与外加剂适应性问题

商混生产中经常要掺加一些掺合料,如粉煤灰、矿渣、沸石粉、硅灰等矿物掺合料,这些掺合料有时会出现外加剂适应性问题,原因是掺合料的化学成份复杂,活性不同,与外加剂中的化学成分可能出现复杂反应,从而出现与外加剂适应性不良,表现为初始坍落度低或坍落度经时损失大。比如粉煤灰含碳量高时,会由于碳吸附较多减水剂使坍落度下降;粉煤灰、沸石粉需水量过高时也造成坍落度下降;掺硅灰的混凝土变粘流动性差,矿渣相对外加剂适应性稍好。掺合料与外加剂的适应性问题有时也出现在水泥中所掺加的掺合料上,如水泥中掺加石膏用于调凝,但石膏与外加剂之间有时会出现不良反应,掺加硬石膏的水泥与外加剂作用后甚至会出现速凝。

出现掺合料与外加剂适应性不好时,通常是在试验基础上改掺更合适的掺合料,但也可在泵送剂基础上再掺加一定量高效减水剂,一般也能解决这个问题。但如果是水泥中掺合料与外加剂出现问题,则要考虑更换外加剂品种或对泵送剂中的某些成分进行调整。 3 多种外加剂复合使用

商混生产中有时根据混凝土性能要求要同时复合使用除泵送剂以外的其它类型外加剂,如为提高早期强度加早强剂,为提高抗渗性能加膨胀剂,为防冻害加防冻剂等,这种情况下经常会出现外加剂适应性问题。因为在多种外加剂复合使用时混凝土拌合物中存在多种化学组

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分,这些化学成分之间以及它们与水泥水化反应之间可能出现的相互反应变得非常复杂,甚至难以控制,出现适应性不良的可能性增大。后果是混凝土出现假凝、速凝,或者过度缓凝甚至长时间不凝。

解决的方法是尽量采用同一外加剂厂家的产品,防止各种不同外加剂的相互干扰和外加剂中某些成分的不合理的重复叠加,从而起到相反作用,使混凝土工作性难以满足泵送需求,更加危险的是如不当复合使用多种外加剂可能造成混凝土耐久性下降、强度下降等其他质量问题。如果不是采用同一外加剂厂家的产品,需要预先进行外加剂匹配试验,同时请专家针对这些外加剂复合后对混凝土耐久性的影响进行判断,确有疑问时应该弄清每种外加剂的组成成份,经过专家研究,不会造成不良影响时方可使用。 4 商混浇注后出现外加剂适应性问题

有时由于运输距离较近,商混搅拌后坍落度还未明显损失时混凝土已经浇注完毕,浇注一段时间后出现外加剂适应性问题,表现为混凝土假凝或过度缓凝,假凝和过度缓凝都是有可能造成较大危害的。假凝可能造成混凝土开裂,出现硬壳难以接茬;过度缓凝可能造成混凝土强度下降。出现这种问题时首先请专业技术人员针对水泥品种、各种外加剂组成成份、各种掺合料进行综合分析,以确定混凝土的各项耐久性能是否受到影响,如果确定耐久性能受到较大不良影响,则这些混凝土就要拆除重新浇注;如认为对耐久性能没有不良影响,则应通过快速养护试件确定混凝土强度等级是否达到设计要求,如强度满足要求,可以正常使用,如果强度不能满足设计要求,则要拆除重新施工。 5 泵送剂生产与外加剂适应性问题

商混中使用的外加剂主要是泵送剂,泵送剂厂家在生产时也要充分重视外加剂适应性问题。比如泵送剂的主要成份高效减水剂多为萘系高效减水剂,在低浓型萘系高效减水剂中含有20 %左右的Na2 SO4 ,而硫酸盐经常是造成外加剂适应性问题的一个重要因素。关于混凝土中硫酸盐或SO3 对外加剂适应性影响问题各种学术观点很多,尚未形成统一认识,有时对坍落度没有影响,有时有利于增大坍落度,有时又会使坍落度损失加快。因为混凝土中硫酸盐来源复杂,比如水泥中的石膏、外加剂中的Na2 SO4 等等,硫酸盐的存在形式也不同,所起作用也因为在不同水泥品种不同条件下有所不同,所以也难以用一种方式描述。比如Nava 等人试验了硫酸盐量对水泥浆粘度的影响,掺硫酸盐时,C3A 与C4AF 吸附高效减水剂减少,增加了硅酸盐的吸附量,硅酸盐相的分散性增加,降低了水泥的粘度,水泥浆流动性增加,但硫酸盐过量,会压缩双电层,降低Zeta 电位,使水泥浆粘度增加。Fuji 测定了Na2 SO4 掺量对萘系高效减水剂水泥砂浆流动性的变化形式是当水溶性碱含量(eq·Na2O) 约为0.5 %时,掺萘系高效减水剂的水泥砂浆流动性最大,增加或减少碱含量都将降低水泥砂浆的流动性〔1〕。综合以上两种试验,笔者比较赞同以下观点,掺入过量硫酸钠时,初期由于有较多游离碱

(Na2O)而形成的大量AFt 晶体,对水泥矿物包裹作用变差,包裹层容易破裂,浆体中CaSO4 浓度显得不足,水泥颗粒水化硬化加快〔3〕,这样就可能造成坍落度经时损失大或出现假凝。但是也经常遇到Na2 SO4 量不太大时出现问题,比如有时用低浓型高效减水剂配制泵送剂出现商混坍落度低,坍落度损失快,在配合比不变的情况下,只将泵送剂中的减水剂由低浓型换成高浓型,问题就得到解决。作者认为这并不是由于高浓型与低浓型减水剂有效成分的差异引起的,而是高效减水剂中的Na2 SO4 的作用引起的,但至于Na2SO4 为什么有时会引起外加剂适应性问题,现在还无法给出一个令人信服的解释,是一个还需要深入研究的问题。作者考虑是不是Na2 SO4在某种条件下对减水剂有一种吸附作用,使减水剂的分散作用被削弱,这种推测供大家探讨。

泵送剂的保塑缓凝成分通常是用两种或多种化学成分复合搭配,这些成分的合理搭配也非常重要,有时两种缓凝成份复合后会加强缓凝作用,但另外两种缓凝成分复合就可能出现促凝,即使是两种原来复合后加强缓凝作用的缓凝成分由于量的不同也可能出现相反作用。还有不同的缓凝成分对不同的水泥作用也不同,因此泵送剂厂家也需要特别注意外加剂适应性问题,一个是注意原料匹配问题,一个是尽可能多地做与不同水泥的适应性试验,以确保外加剂推向市场时尽可能降低出现适应性问题的几率。

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经验表明商混企业要注意保持水泥品种和外加剂品牌的相对稳定,不要频繁更换以免出现外加剂适应性问题,在使用早强水泥时尤其要注意外加剂适应性问题,早强水泥一般因为含有较多的C3A 或C3S ,相对容易产生外加剂适应性问题,在需要多种外加剂复合使用时,一定要预先做外加剂适应性试验。要避免使用质量不稳定的小水泥厂的水泥,要使用产品质量好、信誉程度高的外加剂厂家的外加剂,防止因水泥或外加剂质量不稳定而出现适应性问题。商混生产中无论怎样避免都可能遇到外加剂适应性问题,出现问题时从上面阐述的几个方面着手一般都可得到解决,使损失降到最低限度。归纳起来就是外加剂适应性问题要从水泥品种、掺合料成分、外加剂组成成分以及配合比几个方面着手,采取合理的措施,确保商混生产顺利进行,避免因外加剂适应性问题给商混企业带来不必要损失。

影响混凝土外加剂与水泥适应性的主要因素

相同配合比下，同掺量同品种外加剂，往往由于所用水泥品种不一样，其应用效果差异极大。同样外加剂在一种水泥中应用效果好，而在另一种水泥中应用效果不佳，或根本没有效果，甚至会出现工程事故，这就是外加剂与水泥的适应性。 1 外加剂与水泥的适应效果

在预拌混凝土中，要求配制的混凝土能够满足设计的龄期强度、有一定的工作性、较好的耐久性和其它特殊的功能要求。

2 影响外加剂与水泥适应性的主要因素 2.1 水泥矿物组成的影响

影响水泥适应性的主要是水泥矿物中的铝酸三钙（C3A）及硅酸三钙（C3S）的含量，试验分析水泥中C3A 含量低而C3S 含量高对外加剂适应好，而C3A 含量越高，适应效果越差。

2.2 调凝剂的影响

2.2.1调凝剂(石膏)的形态

水泥常用调凝剂为石膏（硫酸钙），石膏又分为二水石膏（CaSO4·2H2O）（又称生石膏），半水石膏（CaSO4·1/2H2O）（又称熟石膏或烧石膏），硬石膏（CaSO4）（又称无水石膏或天然石膏）。根据有关标准，三种石膏都可作水泥调凝剂使用，而其中硬石膏溶解性能较差，一些外加剂如糖钙、木钙等与硬石膏同用，不但不能促进石膏溶解，反而会降低硬石膏的溶解度，使水泥因缺少调凝成份而产生速凝等异常凝结。 2.2.2石膏的细度

如石膏研磨细度不够，会影响石膏的溶解性，即使运用二水石膏也会产生速凝等现象。 2.2.3石膏的用量

在C3A 含量偏高的水泥中，调凝剂仍按常规用量（3%～5%），无论选用何种石膏，混凝土凝结时间都会提前，这主要是水泥中C3A 水化快，C3A 含量增加，少量石膏不能满足它生成胶状钙矾石，从而影响了石膏的调凝效果。 2.2.4 石膏研磨温度

水泥厂为了缩短熟料冷却时间，经常将温度还较高的熟料与石膏同磨，二水石膏在150℃高温下会脱水成为半水石膏，温度再高至160℃以上，半水石膏还会成为溶解性较差的硬石膏影响水泥的适应效果。 2.3 碱含量的影响

(1)水泥中的碱主要来源于所用原材料，特别是石灰和粘土，当然这些碱相当一部分可以在水泥生产中挥发，但许多水泥厂为了节约能源，将挥发废气进行回收利用，这就使挥发的碱又沉淀下来，无形中使水泥含碱量增高。

(2)减水剂用于高碱水泥，减水率会急剧下降。试验表明，减水剂用于高碱水泥，混凝土增强效果下降，体积稳定性不好。

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(3)缓凝剂的作用机理是能够吸附在水泥颗粒的表面，形成一层吸附膜，在一定时间内有效地阻止水泥水化，而大量的碱会破坏吸附膜，使水泥继续水化，失去了缓凝作用，如将缓凝剂用于有一定保塑要求的混凝土，则会加速坍落度损失，达不到保塑保坍效果。 2.4 水泥细度的影响

许多混凝土工程为了缩短工期，要求所用水泥有一定早强效果，而提高水泥细度是最有效的方法，水泥过细水化速度快，水化热高同时水泥比表面积的增加，更加降低了液相中残留外加剂溶度，增加了液体粘度，不能适应泵送，预拌混凝土要求。另外，过细水泥还会降低混凝土中的含气量，降低混凝土的抗渗、抗冻性能。 2.5 掺合料的影响

根据国家标准，允许在水泥中掺入一定量的掺合料，常用掺合料有：粉煤灰、火山灰、煤矸石等，由于掺合料的性能不同，也会影响外加剂对水泥的适应性。表2 为掺煤矸石普通水泥与未用掺合料水泥应用外加剂后的不同测试结果。

虽然应用同一种高效缓凝减水剂，掺量也相同，掺煤矸石水泥混凝土的减水率只有标准水泥的一半，即使外加剂掺量增加0.5%， 掺煤矸石水泥的减水率也没有标准水泥高，煤矸石影响水泥效果的主要原因是煤矸石的比表面积大，吸附能力较强，外加剂掺入后，大部分被它吸附，而占较大比例的水泥粒子得不到外加剂的吸附分散，从而影响了减水效果。 2.6 混凝土配合比的影响

（1）施工配合比虽然是设计问题，但它也会影响外加剂对水泥的适应性，如泵送混凝土适当提高砂率可提高混凝土可泵送性，但砂率过高也会影响混凝土的保塑性能，增加混凝土坍落度的经时损失率。

（2）实践证明，降低水灰比可以提高混凝土强度，而在较低水灰比条件下配制掺外加剂混凝土应有一最低用水量，这不但是保证混凝土有一定工作性，更重要的是保证水泥在水化时，石膏有足够的溶解用水，石膏在缺水时会大大影响溶解度，影响外加剂对水泥适应性。 2.7 外加剂品种的影响

（1）外加剂中含钠盐过高对混凝土早期强度是有利的，但用于预拌混凝土中则会加快坍落度损失。

（2）有些引气剂引气量过大，且气泡性能不好会影响混凝土体积稳定性。

（3）有一些膨胀剂与减水剂同掺，特别是和铝酸三钙含量高的水泥一起使用，会降低减水率增加坍落度损失，甚至会造成速凝。 2.8 搅拌时间和搅拌速度的影响

（1）混凝土的搅拌时间会影响混凝土中的含气量以及混凝土外加剂分散的匀质性，从而影响新拌混凝土的工作性。

（2）如果搅拌速度过快，水泥颗粒表面形成的双电层膜受到剪切应力的破坏，影响对水泥的适应性。

3 改善外加剂对水泥适应性的措施

（1）改变外加剂的掺入时间，即采用后掺法或滞水法，这种方法效果比较明显。 （2）适当增加外加剂的掺量，增加混凝土中外加剂残留率也有比较明显的效果。 （3）掺入部分活性掺合料。试验证明具有一定活性的水硬性材料或自硬性材料，在满足一定的技术要求条件下与外加剂同掺，不但节约水泥，改善混凝土工作性，提高混凝土强度，还能改善外加剂对水泥的适应性。

（4）正确设计调整混凝土配合比，在不影响工作性的前提下，保证石膏有一定的溶解度。

（5）有效控制液相中Ca2+、OH－、SO2-4 离子的平衡。 （6）采用多种复合外加剂。

多品种外加剂的复合使用，不只是外加剂性能上的取长补短，更重要的是不同分子结构的外加剂同掺，由于分子间的相互作用，应用技术效果有较为明显的提高。

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将普通减水剂与高效减水剂同掺，在总掺量不变的情况下，减水率增加了15%～20%。在减少15%总用量情况下，减水增强性能不变，不但降低了成本，混凝土有些性能比单一掺用还有所提高，对水泥适应性也有所改善。 4 结论

混凝土外加剂与水泥的适应性是一个复杂的问题，其影响因素也较多。外加剂与水泥适应性的问题必须引起生产单位和工程应用部门的高度重视。由于质量检验部门对外加剂和水泥性能的检测都是依据有关国家标准进行的，往往完全符合有关标准的水泥和外加剂，当在共同作为混凝土的原材料配制预拌混凝土时就出现了不相适应的现象，就有可能导致原材料供应方和生产单位相互推卸责任。随着国家工程建设的大量推进和外加剂应用范围的不断扩大，外加剂与水泥适应性问题将会更复杂。为更好地服务于实际工程，深入开展混凝土外加剂与水泥适应性问题的研究，并针对具体问题寻求必要而有效的技术措施是当务之急。

影响混凝土中外加剂与水泥的适应性的主要因素及其他

混凝土是人类的重大发明,混凝土的出现开始了人类建筑史的,混凝土外加剂的应用是混凝土生产的重大进步。混凝土集中搅拌站的出现,使建筑材料混凝土的生产走向了工业化、节约化的道路。这也对混凝土的生产质量控制提出更多的要求,造成了近几年混凝土质量整体提高的同时,由于部分混凝土预拌站质量控制技术水平的不高,给工程质量带来隐患,甚至出现了20 多年未遇的工程质量事故,造成重大经济损失。 1 外加剂与水泥产生不相适应问题的主要因素

混凝土的性能不仅取决于组成材料的性能,更取决于材料之间的适应性及混凝土配合比。外加剂(减水剂) 与水泥的不相适应问题即外加剂对水泥工作性能改善不明显、混凝土坍落度损失过大或混凝土过于快凝,甚至造成混凝土结构构件更易出现的裂缝。

外加剂作为混凝土的第5 组分,所占比重很小,但是对混凝土的性能却是影响很大,能够明显提高混凝土的坍落度、调节凝结时间,从而改善混凝土施工性能或节约成本。水泥的水化反应需要不到水泥质量25 %的水,但水泥遇到水会形成絮凝结构将水包裹在里面,为了使水泥水化更完全和提高混凝土施工性能需要加入更多的水,外加剂的加入能够在水泥颗粒表面定向吸附,使水泥颗粒表面带有同性电荷,因斥力作用而分离开来,从而释放出水泥絮凝结构包裹的水份,使更多的水参与水化反应、提高流动性[1 ] 。水泥颗粒对外加剂吸附性的大小及外加剂作用的损耗大小,反应了外加剂与水泥的适应性好坏。

外加剂与水泥的不相适应性问题是让所有商品混凝土厂家的担心和头痛的问题,而出现问题后,最终总归罪与外加剂,外加剂与水泥的不相适应性有外加剂本身的质量、化学成分的因素,主因却常是水泥及掺合料等的因素有关,无论是普通减水剂、奈系高效减水剂还是第3 代聚羧酸系高效减水剂都会出现与水泥的不相适应性的情况,影响外加剂与水泥的适应性的因素很多,主要有:

1. 1 外加剂自身的因素

外加剂(减水剂) 的品种不同、结构官能团的不同、聚合度不同、复配组分不同等等因素的影响均会影响与水泥的适应性。不同厂家生产工艺、技术水平、质量管理水平不一样,产品必然有差异[1 ] 。

1. 2 水泥的矿物组成对外加剂的影响

水泥的矿物组成对外加剂的影响很大,水泥的矿物组成主要有铝酸三钙(C3A) 、铁铝酸四钙(C4AF) 、硅酸三钙(C3 S) 、硅酸二钙(C2 S) 等,不同矿物组成主要是由生产水泥的原材料和生产工艺决定的,水泥的矿物组成中对外加剂影响因素大小依次为C3A > C4AF > C3 S > C2 S。C3A 水化反应快,早期强度提高快,需水量大,C3A 含量过高(质量分数大于

8 %) ,C3A 吸附外加剂量大,外加剂作用损失大。水泥厂家为了达到质量指标,往往提高C3A 含量节约成本[2 ] 。

1. 3 水泥熟料中添加调凝石膏品种的影响

水泥的生产最后需要加入石膏调节凝结时间,水泥厂家使用的调凝石膏对外加剂影响因素

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大小依次为硬石膏(工业无水石膏) > 半水石膏> 二水石膏,水泥厂家为了节约成本往往使用工业无水石膏,这样不影响水泥达到质量指标要求,对普通不掺加外加剂的混凝土没有不良反应,但对现代掺加外加剂的混凝土,用硬石膏的水泥需水量大,吸附外加剂量大,外加剂损失量大。硬石膏对木钙类影响更加显著,甚至会出现急凝(假凝) 现象[3 ] 。 1. 4 水泥细度和颗粒级配的影响

水泥厂家常常为了达到水泥新标准要求,提高市场竞争力,加强研磨,提高水泥的细度从而提高强度。水泥过细,需水量大,同样会吸附外加剂量更大,外加剂损失量大;同时过细的水泥在研磨时温度更高,也会使更多的水合石膏分解成无水石膏,无水石膏含量提高,与外加剂的适应性也会变差。水泥的颗粒级配不好,水泥净浆泌水率大的水泥与外加剂适应性较差[ 3 ] 。 1. 5 水泥的碱含量

碱含量过高(碱含量> 0. 8 %) 的水泥或碱含量过低(碱含量< 0. 5 %) 的水泥,也容易与外加剂产生不适应。[ 2 ] 水泥中碱主要来源于所用原材料,特别是石灰和粘土。含碱量过高或过低的水泥,在某些品种外加剂加入时,会引起水泥中石膏溶解度变化,使水泥矿物成分C3A 水化速率加快,需水量增大,工作度损失也变快。这时加入可溶性Na2 SO4 ,能够提高其与外加剂的适应性。粉煤灰、矿粉的掺入能够与水泥的水化产物Ca (OH) 2 发生二次反应,降低混凝土的碱度,使外加剂与水泥的适应性有所改善[ 4 ] 。 1. 6 新进水泥的影响

新出厂的水泥与外加剂的适应性不如陈置的水泥。同样的外加剂能使陈置的水泥出现更高的流动度,因为刚生产出厂的水泥比较干燥,温度高,与水化合反应更快,经14d 以上的吸湿降温后,自由能降低,与外加剂的适应性提高,会出现明显的差异[5 ] 。 1. 7 粉煤灰与外加剂的适应性

粉煤灰过细,也会要多一些的外加剂分散粉煤灰颗粒;粉煤灰烧失量越大(即含碳量越大) ,需水量越大,对外加剂影响越大,碳粒粗大多孔,容易吸水,吸附外加剂的能力强,使外加剂的掺量增加,特别是对引气剂影响大[4 ] 。 1. 8 气温、风力对外加剂的影响

气温越高,风越大,砼坍落度损失越大。气温高,水泥水化反应快,外加剂的消耗加快,风越大,混凝土水份蒸发越快,加快了水泥颗粒之间的物理凝聚,混凝土坍落度损失越大。夏季气温太高时,可以采取对骨料浇水降温的办法,减小坍落度损失。 1. 9 骨料的影响

骨料的含泥量、泥块含量大,大量的粘土细粒会吸收更多的水份,消耗更多外加剂,使新拌混凝土和易性变差,容易离析,坍落度损失大,还影响混凝土强度;混凝土配合比不当,砂率不合理,也会增加坍落度的损失。砂率偏小,混凝土也容易离析、爬底,混凝土坍落度损失大;砂率偏大,过多的砂需要更多的水份润湿,使混凝土坍落度变小,也影响混凝土强度;骨料的级配不良,特别的缺少中间粒级的骨料,也容易造成混凝土离析、爬底,混凝土坍落度损失大,影响混凝土质量。

2 解决外加剂与水泥的不相适应问题的对策

解决外加剂与水泥的不相适应问题,重在预防,注重材料的选择和进场材料的检测。外加剂与水泥的适应性是个错踪复杂的问题,出现外加剂与水泥的不相适应问题,混凝土厂家及时对策:根据情况,以实验为基础,分析查找原因,调整混凝土配合比,提高出厂坍落度,减少坍落度损失。常要调整粉煤灰用量,提高外加剂用量,提高外加剂在混凝土中的液相残留,保持水灰比不变,提高水泥用量,这无疑提高了单方造价。或可采用二次添加法,即将出厂坍落度控制在80～100 ,到工地使用前用外加剂溶液强搅约2min 调整到140 ,这样更加经济有效。混凝土厂家水泥常因库存量大,需要外加剂去适应水泥,即要外加剂厂家调整配方,根据混凝土厂家使用的水泥调整外加剂中减水剂、缓凝剂的品种和掺量,或增加保塑剂、气泡稳定的引气剂等。混凝土配合比的确定,还需要考虑到混凝土的凝结时间,外加剂中有缓凝成份,较高的气温突然骤降,混凝土中外加剂用的过多,没有及时调整配方,造成混凝土长时间不凝结,严重影响混凝土强度,夏季施工也应避开高温风大的中午时段,对原材料进行降温处理。混凝土施工配合

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比中砂率的确定,还要根据砂细度的大小,粗骨料的孔隙率调整大小。 3 水泥、外加剂、粉煤灰的选择

水泥的选择:从外加剂与水泥产生不相适应问题的因素中,可以发现需水量大的水泥,更容易出现与外加剂不相适应问题。所以应选择使用需水量小,强度又较高的水泥。对于配制高性能混凝土,选择这样流变性好,反应性能低的水泥更加重要。实验选择方法:以不同的厂家的外加剂检测该种水泥的净浆流动度或砂浆流动度,对多种外加剂均出现了最大的流动度和最小的流动度损失的水泥,与外加剂适应性好,应选择使用。

外加剂的选择:应用已知与外加剂适应性较好的水泥实验,选择其能使该水泥砂浆流动度较大的外加剂,并应试验掺加该外加剂的混凝土工作性能。外加剂的选择应注意选择大的厂家,因为大的厂家自动化程度高,技术水平高,产品质量稳定、品种多,处理问题能力强。而小的厂家,人工操作,产品不稳定,甚至有的厂家只是进半成品复配,进的原料质量都难以保证,供给的外加剂质量也是难以有稳定的质量。

粉煤灰的选择:粉煤灰的影响主要有含碳量的影响,含碳量大的粉煤灰需水量大,另外,粉煤灰越细,球型玻璃体含量越高,越能改善混凝土的性能,使需水量越小,粉煤灰的使用需要粉煤灰有减水效果。粉煤灰细度的选择, 比表面积在450 m2 / d ～550 m2 / d 、0. 045 mm 筛余在12 %～5 %的粉煤灰与水泥颗粒能形成良好的级配组合,更好发挥微集料的填充效应,对混凝土耐久性有利[6 ] 。粉煤灰的使用选择烧失量< 5 %、需水量< 100 %的Ⅰ、Ⅱ粉煤灰较好。

虽然材料厂家供给水泥、粉煤灰都能达到合格的标准,但混凝土厂家应对水泥、粉煤灰提出具体的质量指标,并要求质量稳定。水泥厂家改变原材料来源、改变工艺,均会造成水泥品质的很大改变,所以应要求水泥厂家出现这些情况应事先通知,如果生产出的水泥不能达到使用要求,则应要求水泥厂家恢复原有品质,或重新选择水泥。

混凝土外加剂与水泥的适应性问题,是个错综复杂的问题,但也是一个必须了解和基本掌握的问题。预防和处理混凝土出现外加剂与水泥的适应性问题,首先要从混凝土原材料入手。原材料的选择不当,均会给施工带来问题,增加费用,甚至造成工程事故,所以混凝土厂家应该以实验为基础慎重科学地选择使用材料。

脂肪族高效减水剂与水泥适应性研究

0 前 言

外加剂的发展直接影响和决定着混凝土的发展，从普通减水剂到高效减水剂，混凝土也经历了从塑性混凝土到流动性混凝土的发展。混凝土外加剂不仅能够影响混凝土的工作性能，而且还能够从微观上改善混凝土的结构，使其能够满足施工要求、力学要求以及耐久性要求。目前，混凝土外加剂已成为混凝土必需的基本材料。

目前国内常用的减水剂有萘系，三聚氰氨系，氨基磺酸盐和脂肪族。萘系与三聚氰氨系减水率虽然较高但坍落度损失较大，不利于商品混凝土的运输和施工。氨基磺酸盐对掺量过于敏感，容易离析泌水而新型的脂肪族高效减水剂随着应用地广泛和深入，其优越的性能和广泛的适应性被逐渐地表现了出来。 由于水泥矿物质成分的不同，外加剂与水泥都存在适应性的问题。分析研究适应性问题、提出更合理的解决方案就能使外加剂更广泛的适用于各种水泥。复配是解决适应性问题的一般途径，好的复配方案能够减小外加剂掺量，降低坍落度损失，提高混凝土的工作性能。 1 适应性 原理 1.1 水泥水化

普通硅酸盐水泥主要有铝酸三钙、硅酸二钙、硅酸三钙和铁铝酸四钙 4 种矿物质组分，当他们遇水后就发生水化反应。硅酸二钙由于结构比较致密而反应比较缓慢，硅酸三钙和铁铝酸四钙水化速度较快且硅酸三钙水化后会生成一种凝胶，这种凝胶会粘附在未水化的水泥颗粒表面，从而能够抑制水泥水化的继续进行。铝酸三钙反应速度很快，并且伴随着大量的热量放出。由于不同水泥水化过程中化学变化速度的不同从而对外加剂产生了不同的要求。

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1.2 吸附性

由于水泥水化的化学变化产生了的对外加剂的吸附，水泥对外加剂的吸附量主要取决于铝酸三钙和铁铝酸四钙的含量。铝酸三钙含量低的水泥对外加剂的吸附量小，外加剂能够在水泥水化过程中起到持续作用混凝土在应用过程中就不会短时间内出现大的工作性能变化，外加剂与水泥的适应性就好，如果铝酸三钙含量偏高，吸附量增大，混凝土的工作性能就不容易被保持，尤其是商品混凝土在长距离运输时就更容易出现问题，这就是外加剂与水泥的适应性差。 1.3 复配

当外加剂与水泥适应性差，不能满足混凝土的工作要求时，可以在外加剂中加入一种或几种物质，这种物质能够抑制水泥的水化速度，从而能够控制水泥在一定时间内对外加剂的吸附量。合理的复配方案能够解决混凝土的工作性能要求。 2 适应性试验

试验参照 GB8076--1997进行，采用西安地区常用的五种水泥，其铝酸三钙含量分别为社会水泥 6.8%，祁连山水泥 7.1%，冀东水泥 7.6%，尧柏水泥 8.3%，秦岭水泥 9.6%。 2.1 净浆试验

试验材料为水泥 300g，脂肪族减水剂掺量1.5%，水灰比为 0.29。

表1说明脂肪族减水剂对大多数水泥的适应性比较好，试验1、2有泌水现象是由于掺量稍大，减水率较高引起的，降低掺量就可以解决。随着水泥中铝酸三钙含量的增高，水泥水化程度的加快。对外加剂的吸附量增大，净浆流动度的经时保持性较差。根据吸附理论，铝酸三钙含量高于 8 的水泥对外加剂的吸附量呈几何数增加，因此尧柏和秦岭水泥两小时时流动度明显变差，尤其是秦岭水泥几乎没有流动度。 2.2 混凝土试验

由表 2 可以看出，脂肪族高效减水剂的适应面比较广。能够直接适应大部分水泥。尽管铝酸三钙含量高的水泥增加了掺量。但是其坍落度损失仍是比较大。这说明脂肪族外加剂对秦岭水泥的水化作用抑制有限，因此，应加入能够对水泥水化起到抑制作用又对混凝土无害的物质改变混凝土的流变性能。

3 复配材料 3.1 葡萄糖酸钠

葡萄糖酸钠能够比较明显地提高外加剂的减水率，对混凝土的坍落度损失有一定的抑制

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作用。

3.2 六偏磷酸钠

六偏磷酸钠能够较为明显的抑制水泥的水化作用。对商品混凝土的坍落度损失控制较为有效，但对减水率没有明显影响。 3.3 引气剂

引气剂能够改善混凝土的流动状态，对减水率有一定的辅助效果，但对水泥水化没有影响。

4 复配试验

针对秦岭水泥与外加剂的不适应性进行了复配平衡试验，见表3。

表3说明：不同的复配材料具有不同的调节外加剂的功能，多种材料合理的复合使用会产生叠加效果，能够大幅度改变外加剂与水泥的不适应性。

影响萘高效减水剂与普通硅酸盐水泥适应性的关键因素

在有的水泥和高效减水剂系统中，高效减水剂在低水灰比的混凝土中不同程度地存在坍落度损失快的问题；而在另一种情况下，水泥和水接触后，在 60 min～90 min内，大坍落度仍能保持，没有离析和泌水现象。前者，外加剂和水泥是不适应的，而后者是适应的。 萘系减水剂是 当前混凝土中使用最多的外加剂，其适应性的问题已有许多文献进行了讨论。但在文献中 ，也报道了以木质素系为主要成分的普通减水剂不适应的一些事例。 莫斯锥研究表明，掺有高效减水剂超塑性水泥浆体时，发现有一个临界掺量，超过这一掺量，增加高效萘系减水剂掺量，水泥浆体的流动性和混凝土的初始坍落度不再增加 ，这一点被称为饱和点，在这一点的萘系减水剂的掺量称为饱和掺量。

当研究通过莫斯锥的流过时间与高效减水剂掺量之关系时，有些水泥在加水后 5min和 60min时流过时间没有任何差异，而另外的一些水泥流过时间增加很多 ，即使萘系减水剂为高掺量也是如此。

在有些情况下，在饱和点以上，增加萘系减水剂的掺量，可使混凝土在长时间内保持大坍落度，而在另外一些情况下，在饱和点之外增加萘系减水剂的掺量会导致离析和泌水。 水泥的组成和物化性能，特别是其中 C3A含量，水泥的细度，熟料粉磨时所用硫酸钙的性能和硫酸盐饱和程度，在有些研究中作为影响水泥和多磺酸盐的高效减水剂之间适应性的重要参数已经能鉴别 目前水泥中的可溶性的碱(实际是碱的硫酸盐)已证明是重要 的参数，对于每一种水泥和多磺酸盐的高效减水剂的复合系统，可能存在一个可溶性碱的最佳含量，在低碱水泥中，加入少量的硫酸钠可明显地改善水泥浆体和由这种水泥所制备混凝土的流变性。使用残留硫酸盐量较高的高效减水剂 也能减少混凝土坍落度损失。

众所周知，运用延迟或二次添加高效减水剂的方法也可改善有些水泥和高效减水剂系统的流变性。实际上，当多磺酸盐的高效减水剂在混凝土开始搅拌时加入，它与水泥中的 C3A反应生成有机和无机的络合物，而高效减水剂在砼搅拌过程中稍后加入，高效减水剂又被钙矾石少量吸附。

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为了更好地了解水泥和多磺酸盐高效减水剂系统中经常发生这种不适应性的原因，我们采用两种有明显差异的硅酸盐水泥做了对比。 1 材料

研究所用水泥及其物化性能列于表 1，熟料组成示于表 2 在给定的水泥中，熟料的组成对明确 SO3，的来源是重要的，由表 2可以看出熟料中的 SO3，量是0.09%和 0.52%，碱的硫酸盐溶解非常快，因此在水泥和水接触开始的几分钟内，水泥浆体孔隙溶液可以很快获得。所用高效减水剂是有良好性能的多萘磺酸钠，这种高效减水剂有很高的纯度和其他所需的功能。

2 试验计划

用小坍落度试验找出不适应的系统，用莫斯锥试验确定每一种水泥的萘系减水剂饱和掺量，研究用这两种水泥制成浆体的流变性，浆体的水灰比为 0.35。

得到水泥浆体 的饱 和点之后，就制备 W/C为 0.3 的混凝土。以便证实浆体所得结果的有效性。并测定新拌混凝土在 90 min时的坍落度，其后成型以测定硬化混凝土的力学性能。

3 试验结果和讨论 3.1 水泥浆体的试验

掺1%萘系高效减水剂的两种水泥浆体的小坍落度试验，没有发现任何不适应的问题。这两种水泥的流变性，以水泥加水后 2h 的扩展面积表示 。在研究条件下清楚表明：水泥 B没有足够的流动性，或其损失较快。

这些水泥的化学组成(以及生产所用的熟料 )表明．水泥中碱的硫酸盐含量是很低的，小坍落度试验所得到的结果被莫斯锥试验所证实。莫斯锥试验表明，用于小坍落试验的水泥掺 1%高效减水剂有时就太高了，以致超掺量掩盖了某些水泥的不适应性。

试验结果分析认为：小坍落度试验所得水泥浆体的流动性随着高效减水剂的大量吸附而降低，即可溶的碱性硫酸盐少的水泥，当向低碱量的A水泥中加入硫酸钠时，高效减水剂吸附量降低，但未观察到其最佳状态。 3.2 混凝土试验

对水泥浆体的试验，可以对水泥和高效减水剂之间的适应性进行初步的分析，但不能保证用同样水泥和高效减水剂制备 的混凝土流变性完美无缺，水泥浆体所得结果的有效性必须通过对混凝土进行试验来验证 。

本研究所用混凝土的组成列于表 3 高效减水剂掺量随所使用水泥而变，因饱和点掺量随水泥而变，所用沙子是天然河沙，细度模数为 2.50，密度为 2.65。粗集料是破碎的变质石灰石，密度为 2.65 在水泥与 2/3 的拌和水接触 90s 之后 ，加入用 1/3拌和水稀释的

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高效减水剂，初始坍落度目标值为200 mmx20 mm，如有可能，在90 rain内测定混凝土的坍落度。新拌混凝土和硬化混凝土的力学性能列予表 4 。

混凝土试验所得结果一般能反映用水泥浆体所得的结果，有时要作少量的调整。对于低碱水泥，其情况差别很大，当调整高效减水剂掺量时，有可能得到很大的初始坍落度，但有时坍落度损失很快，当在饱和点之上，稍微增加一点掺量，低碱水泥就会发生严重的离析和泌水，用这类水泥生产的混凝土显示 出与所用的高效减水剂缺乏“增强性”。用这种水泥和高效减水剂配合，建筑工地生产低 W／C的高性能混凝土是不容易的。延迟或二次添加(开始搅拌加入 1／2．另一半在 5 min后加入)高效减水剂也不能避免这方面的缺点。研究得出可溶性碱含量低的水泥，其坍落度损失较快。据试验结果分析，我们认为可以将水泥分为二类：高可溶性 SO3，和高碱量水泥的适应性好，可溶性硫酸盐少和低碱水泥是不适应的 4 结论

当使用萘系高效减水剂生产高性能混凝土时，应用本研究的试验结果认真选择水泥能突出水泥中可溶碱和碱性硫酸盐含量的重要性。尽管水泥细度和铝酸盐相的含量对混凝土中高效减水剂掺量起重要作用，可溶性碱性硫酸盐的含量必须是最佳的。在本研究中，碱性硫酸盐少的水泥由于磺酸基的高效减水剂强烈的吸附作用，导致混凝土坍落度损失特别快，当可溶性硫酸盐(或可溶碱)含量增加时，吸附的高效减水剂立即下降；当掺量不足时，用可溶碱量少的水泥制备的混凝土不仅坍落度损失快，而且稍微过量时，还会出现严重的离析和泌水。易溶的可溶性碱性硫酸盐的数量是水泥和萘系高效减水剂适应性的关键性参数。

粉磨细度对水泥与外加剂相容性的影响

水泥新标准实施后，部分施工部门感到不适应，感到水泥与外加剂相容性不好，多数人认为是水泥磨制过细造成的。为了探索粉磨细度对水泥与外加剂相容性的影响，寻找适宜的细度控制范围，进行了本次试验。 1 试验材料及方法 1．1 试验材料

熟料化学全分析见表1，石膏化学全分析见表2。

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外加剂：A、B为萘系高效减水剂(粉剂)，颜色为淡黄色；C、D为氨基高效减水剂(液态)，C固含量为29．2％，D固含量为32．3％。 1．2 试验方法

采用5Oomm*5OOmm化验室小磨磨制，熟料用5kg，外掺二水石膏(以SO3，计为2．0％)，通过控制不同的粉磨时间，磨制出不同比表面积的水泥。各水泥物理性能见表3。

参照GB 50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》附录A，进行不同外加剂掺量的水泥净浆流动度试验。当水泥净浆初始流动度大，流动度经时损失小时，则该水泥同外加剂的相容性好。

2 试验结果与讨论 2．1 初始流动度

掺入不同减水剂的各水泥样品的净浆初始流动度测试结果见图1。可以看出，水泥比表面积从300㎡／kg增加到400㎡／kg，对于萘系高效减水剂(A、B)，掺量超过1．0％时，净浆初始流动度变化并不明显，掺量在0．75％以下时，随着比表面积增加水泥净浆初始流动度明显降低；对于氨基系高效减水剂(C、D)，掺量超过1．5％时，水泥净浆初始流动度变化并不明显，掺量小于1．2％时，随着比表面积增加，水泥净浆初始流动度明显降低。水泥比表面积从400㎡／kg增加到447㎡／kg，萘系、氨基系高效减水剂各个掺量的净浆初始流动度都下降明显。

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2．2 30min经时流动度

掺入不同减水剂的各水泥样品的净浆30min经时流动度见图2。可以看出，对于萘系高效减水剂(A、B)，在掺量为0．5％时，各个比表面积的水泥净浆30min经时流动度均低于lOOmm，失去了流动性能，说明外加剂掺量偏低。掺量为0．75％时，净浆30min经时流动度随着水泥比表面积增加基本呈现线性降低。掺量超过1．0％时，当比表面积小于400㎡／kg，净浆30min经时流动度随水泥比表面积增加略有降低；当比表面积大于400㎡／kg，净浆30min经时流动度明显降低。

对于氨基系高效减水剂(C、D)，掺量低于1．2％时，随比表面积增加，水泥净浆30min经时流动度逐渐降低，接近线性规律。掺量超过1．5％时，当水泥比表面积小于400㎡／kg，净浆30min经时流动度随比表面积变化不明显；比表面积大于400㎡／kg后，随比表面积增加，净浆30min经时流动度明显降低。

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2．3 60min经时流动度

掺入不同减水剂的各水泥样品的净浆60min经时流动度见图3。可以看出，对于萘系高效减水剂(A、B)，在掺量为0．5％时，各个比表面积的水泥净浆60min后都失去塑性。掺量在0．75％时，随着比表面积增加，流动度线性降低，当水泥比表面积大于350㎡／kg后，60min经时流动度小于150mm，流动性很差。掺量大于1．0％，当比表面积小于400㎡／kg时，60min经时流动度随比表面积增加略有降低，当比表面积大于400㎡／kg后，60min经时流动度明显下降。

对于氨基系高效减水剂(C、D)，掺量为1．0％时，当比表面积大于350㎡／kg，水泥净浆60min经时流动度都小于100mm，失去流动性。掺量为1．2％时，随水泥比表面积增加，水泥净浆60min经时流动度逐渐降低，接近线性规律，水泥比表面积大于350㎡／kg

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后，60min经时流动性小于150mm，流动性较差。当掺量大于1．5％，比表面积小于400㎡／kg时，净浆60min经时流动度随水泥比表面积增加略有降低；当水泥比表面积大于400㎡／kg，则显著降低。 3 结论

1)当水泥比表面积小于400㎡／kg，随比表面积增加，水泥净浆初始流动度及30min、60min经时流动度逐渐降低，水泥与高效减水剂适应性变差，但变化不是十分显著，可以通过增大高效减水剂掺量进行改善。当比表面积大于400㎡／kg后，随比表面积增加，初始流动度及30min、60min经时流动度降低均十分明显，水泥与外加剂的相容性变差。

2)如果以初始流动度≥225mm、60min经时流动保持200mm作为评判水泥与外加剂相容性好的依据，当水泥比表面积为400m㎡／kg，氨基系高效减水剂掺到1．5％，相容性较好；水泥比表面积为447m2／kg，氨基高效减水剂掺到1．7％，相容性基本可以。氨基高效减水剂以3500元／t计，减水剂掺量增加0．2％ ，则施工中每吨水泥使用的外加剂成本增加7元左右。将水泥比表面积从400㎡／kg提高到447㎡／kg，根据我厂经验每吨水泥的电耗增加6元左右，研磨体消耗增加0．35元，而水泥28d抗压强度仅增加2．7MPa。 3)生产高等级水泥特别是52．5级，不宜依靠过分粉磨，应选用优质熟料、混合材，通过合理颗粒级配来提高强度，否则不仅粉磨电耗、研磨体消耗增大，还会使水泥与外加剂相容性变差，得不偿失。

4)本次试验使用的外加剂品种是省内市场通用的高效减水剂。由于时间关系，只选用了4个厂家2个系列4种不同的外加剂，进行试验得出以上结论，并不排除性能更优异的外加剂适应磨得更细水泥的可能。本次试验数据可作为水泥企业控制出厂水泥质量的参考，通过对水泥细度进行控制，调节水泥与外加剂的相容性，提高水泥的应用性能。

5)本文仅对掺外加剂的水泥净浆流动性能进行了试验，水泥与外加剂相容性的混凝土试验研究工作将在今后进行。

水泥与外加剂适应性的探讨

0 引言

随着混凝土技术的发展，外加剂已成为混凝土不可缺少的重要组成部分，也有人称之为混凝土的第五组分。然而，在实际应用过程中，并不是所有的水泥与外加剂都具有良好的适应性，主要问题表现在：外加剂按规定的剂量掺人混凝土中，不能产生应有的作用或效果，使混凝土流动度降低或流动度经时损失加大；外加剂掺量过多时，虽然混凝土流动性变好，但又出现离析、泌水、板结等不正常现象，不仅使混凝土匀质性得不到保证，严重时还会导致硬化混凝土出现塑性收缩裂纹等工程质量问题。本文着重研究水泥熟料、混合材、粉磨方式、石膏掺量及水泥储存时间等对水泥与外加剂适应性的影响。 1 小磨试验

1．1 试验原材料

熟料：为了对比，分别用本厂1号窑、2号窑生产的熟料及海螺熟料，化学成分见表1。混合材：石煤渣、钼铁矿尾矿、煤矸石、粒化高炉矿渣、石灰石，化学成分见表1。由于掺不同品种粉煤灰的水泥与外加剂的适应性差异较大，所以没做试验.

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外加剂：由杭州3个预拌混凝土生产厂家提供的萘系外加剂。

样品制备：将各种原材料分别装人化验室统一试验小磨粉磨，其中熟料粉磨至比表面积为(350±10)㎡／kg，混合材及石膏磨至801um筛筛余≤2．0％。 1．2 试验方法的选择

尽管有资料[1,2]表明：Marsh筒法灵敏度高、简单易操作、重复性好、较常用的净浆流动度法效果好与外加剂在混凝土中的表现具有较好的相关性。但该方法目前在混凝土生产厂家几乎没有应用，国家标准中尚没有查到相关的规定，故试验采用预拌混凝土生产厂家广泛采用的GB 8077-2003的方法测定水泥净浆流动度。为与预拌混凝土生产厂家的试验方法保持一致，具体步骤为：称取水泥试样300g，倒入水泥净浆搅拌锅内，将5．4g外加剂加入87g水中搅拌均匀，开动搅拌机后，加入水与外加剂的混合液，搅拌4min，测其净浆初始流动度，通过比较流动度的大小判断水泥与外加剂的适应性。流动度大，表明该水泥与外加剂的适应性好，反之则差。 1．3 试验方案

对于不同熟料及不同混合材，分别采用L9(34)正交试验，试验方案如表2所示。

其中熟料只用我厂老线(1号窑)及新线(2号窑)生产的熟料，一方面减少试验次数，另一方面主要是探索我厂水泥与外加剂的适应性问题，以指导生产。熟料种类列为空列。用于分析试验误差。

由于篇幅所限，本文略去各次正交试验的具体数据，只将各次试验的数据分析汇总于表3。

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1．4 试验结果分析 1．4．1 1号窑熟料 从表3可以看出，在1号窑熟料中掺入石煤渣后对于3种外加剂水泥的净浆流动性都不佳。试验误差对应的极值R最大，说明试验误差在该组试验中占主导地位，其他因素对水泥净浆流动度无明显影响。

在1号窑熟料中掺入钼铁矿尾矿，水泥净浆流动度明显增加，而且水泥对外加剂有选择

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性。a外加剂最好，b外加剂次之，c外加剂最差。随钼铁矿尾矿掺量的增加，流动度逐渐增加。可以看出试验误差仍居次要影响的位置。较佳的生产方案是石膏6．0％，钼铁矿尾矿15．0％。

在1号窑熟料中掺入矿渣后，水泥净浆流动度又有所增加，但水泥对外加剂的选择性更明显。随矿渣掺量的增加，流动度增加。但随石膏掺量的增加，流动度减小。较佳生产方案是石膏4．O％ ，矿渣15．0％。但实际生产中，掺入矿渣后，石膏含量不能太低，以免水泥早期强度发挥不出来。

在1号窑熟料中掺入煤矸石后，水泥净浆流动度继续增加。影响流动度的主要因素依然是外加剂，较佳生产方案是石膏4．0％，煤矸石12．0％。

综上所述，在使用1号窑熟料时，石煤渣是最差的混合材；在掺入矿渣和煤矸石后，水泥净浆流动度逐渐增加，且增幅较大，水泥对外加剂具有明显的选择性，同时要石膏掺量；掺入钼铁矿尾矿后，随其掺量的增加，流动度增大，而且它对外加剂的选择性没有矿渣和煤矸石明显。

1．4．2 2号窑熟料

与1号窑熟料相比，在2号窑熟料中掺入石煤渣后，水泥净浆流动度略有提高。影响流动度的主要因素是石煤渣掺量，其次是外加剂种类。随石煤渣掺量的增加，流动性变差。本组试验误差较小，较佳生产方案是石膏4．0％，石煤渣9．0％。

在2号窑熟料中掺入钼铁矿尾矿后，水泥净浆流动性好于掺石煤渣的水泥，影响流动性的主要因素是钼铁矿尾矿掺量，其次是石膏掺量。再次是试验误差，而对外加剂没有选择性，也就是对外加剂的适应范围较宽；而且随着钼铁矿尾矿掺量的增加，流动性变差，正好与1号窑熟料的情况相反。较佳的生产方案是石膏5．0％，钼铁矿尾矿9．0％。

在2号窑熟料中掺入矿渣后，水泥净浆流动性较掺钼铁矿尾矿又有所增加，但对外加剂具有明显的选择性。影响流动度的主要因素是外加剂的种类，其次是石膏和矿渣掺量，而且随矿渣掺量的增加，流动性好转。较佳生产方案都是石膏5．0％ ，矿渣15．0％

在2号窑熟料中掺人煤矸石后，水泥净浆流动性略低于掺钼铁矿尾矿的水泥：影响流动度的主要因素依然是外加剂种类，其次是石膏掺量，然后是煤矸石掺量，而且随石膏掺量的增加流动性在增加，但随煤矸石掺量的增加流动性在变差，较佳生产方案是石膏6．0％，煤矸石9．0％

综上所述，对于2号窑熟料，除掺人钼铁矿尾矿后，对外加剂没有选择性外，掺人其它品种混合材后，对外加剂明显有选择性，除矿渣外，水泥流动性均随混合材掺量的增加而变差。

1．4.3 纯熟料及石灰石的影响

为比较纯熟料及石灰石对水泥与外加剂的适应性的影响，安排5组试验，见表4：通过流动度对比可以看出，海螺熟料对外加剂适应性最好，1号、2号窑熟料大体相当，但均好于掺混合材的水泥，说明目前我厂的熟料矿物组成与海螺熟料有较大的差别，而且与混合材的“匹配”也不是很理想

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2 实际生产

2．1 大小磨机水泥净浆流动度间的差异

尽管小磨试验确定了较好的混合材及较佳生产条件，但因我厂目前使用的混合材主要是石煤渣．所以，仍以石煤渣为混合材将正常出磨水泥与小磨试验结果对比，确定其流动度差值大小，以指导生产。结果列于表5。

从表5可见，对于1号窑熟料，在其他条件不变的情况下，1号磨生产的水泥较小磨水泥净浆流动度高43mm，2号磨生产的水泥较小磨水泥净浆流动度高78mm；对于2号窑熟料，3号磨生产的水泥较小磨水泥净浆流动度高121mm。其差值主要是由于水泥颗粒级配不同引起的。其中1号水泥磨为带旋风式选粉机的闭路粉磨系统，2号水泥磨为开路粉磨系统，3号水泥磨为带辊压机的开路粉磨系统。 2．2 不同混合材对水泥净浆流动度的影响

将不同混合材掺人1号水泥磨(闭路粉磨水泥比表面积容易调整)中进行对比试验，采用熟料为1号窑熟料，石膏掺量5％，水泥比表面积340m ／kg，采用外加剂a。试验结果如表6所示。

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从表6的结果看，用l2％的粒化高炉矿渣加3％的石灰石作混合材，水泥净浆流动发也只和小磨试验结果相当；而用5％的钼铁矿尾矿代替石煤渣后，水泥净浆流动度比单掺石煤渣时增加20mm；煤矸石和粉煤灰代替石煤渣后，水泥净浆流动度会下降。后来将水泥比表面积下降20㎡／kg，其净浆流动度也只上升10～l5mm，但各龄期强度下降幅度较大。 2．3 不同粉磨方式对水泥净浆流动度的影响

将2004年l2月与2005年1月的出磨水泥净浆流动度统计分析，分析结果列于表7，其中石煤渣掺量均为12％，石膏掺量均为5％ 。外加剂均为a

从表7的结果可知，带辊压机系统的开路粉磨系统(3号磨)，其水泥对外加剂的适应性最好，其次是普通开路粉磨系统(2号磨)，而带旋风式选粉机的闭路粉磨系统(1号磨)，水泥对外加剂的适应性最差。在生产过程中，将１号窑熟料从10％增加到30％配入3号磨中(与2号窑熟料混合使用)，其水泥净浆流动度没有明显变化，说明表7中流动度的差异主要是粉磨方式而不是熟料种类造成的。 2．4 熟料的净浆流动度的变化

将2004年12月与2005年1～2月熟料的净浆流动度随标准稠度用水量变化的情况列于表8。

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表8的结果表明，熟料标准稠度用水量在22．5％时，熟料的净浆流动度最差，熟料标准稠度用水量在23．5％时，熟料的净浆流动度最好；熟料标准稠度在23％～25％时，熟料的净浆流动度基本变化不大；低热熟料C3A含量尽管很低，但其净浆流动度也与普通熟料相差无几。熟料的煅烧过程、冷却效果、岩相结构等，也可能是影响其净浆流动度的因素。 2．5 SO3对水泥净浆流动度的影响

将正常生产中熟料成分接近、水泥比表面积相等(均为343㎡／kg)的水泥净浆流动度列于表9。

从对比结果看，水泥中SO3含量与净浆流动度没有明显的线性相关性。而且生产过程中，将SO3含量提高到2．4％左右，水泥净浆流动度也无大的改观；SO3再提高后，水泥28d强度会下降。

2．6 储存时间对水泥净浆流动度的影响

出磨水泥存放3d与7d取样进行净浆流动度测量，其结果几乎与出磨次日一样，即使库存1个月的水泥，其净浆流动度的增加值也不超过101mm。 3 生产效果评价

1)从生产实际情况可以看出，带辊压机的开路磨生产的水泥与外加剂的适应性最好，其次是普通开路磨，闭路磨生产的水泥与外加剂的适应性最差。这主要是水泥颗粒分布不同所致，一般来说，水泥颗粒分布范围越窄，其堆积空隙率越大，需要更多自由水来填充这些空隙，因此，水泥净浆流动度较差。

2)粒化高炉矿渣与熟料共同粉磨时，由于其细度不能保证，比表面积低，较粗颗粒中水淬时形成的多孔状结构未被破坏，对外加剂有明显的吸附作用，所以不能有效改善水泥与外加剂的适应性。采用分别粉磨，将高细度矿渣掺入水泥中，可有效改善水泥与外加剂的适应性，这是目前预拌混凝土生产厂家最流行的做法。对同一粉磨方式，钼铁矿尾矿可以改善水泥与外加剂的适应性，而石煤渣、煤矸石作混合材，水泥与外加剂的适应性较差，主要是它们的多孔结构对外加剂的吸附量较大的缘故。

3)熟料中C3A含量的高低与其所磨制的水泥与外加剂的适应性尚有不确定因素。资料[3]认为，C3A含量高的水泥与外加剂的适应性差。实际上，尽管低热水泥熟料C3A含量很低，

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但低热水泥流动度并没有大幅上升，而且熟料标准稠度用水量从25％下降到23％后，其净浆流动度变化不大。

4)对同一粉磨方式，水泥细度越细，水泥与水接触的面积越大，越容易吸附外加剂，液相中有效的外加剂含量降低，净浆流动度越小。

5)水泥存放时间的影响：一般认为，刚出磨的水泥由于粉磨产生的电荷，颗粒问相互吸附、凝聚能力以及对外加剂组分的吸附能力较强，因此，与外加剂的适应性较差。但由于水泥库的密封作用，出磨水泥3～7d出厂时，其净浆流动度增加值不超过5mm，即使库存超过1个月的水泥，其净浆流动度增加值也不超过101mm。也就是说，水泥在密封较好的水泥库中储存，不会明显改善其与外加剂的适应性。 6)出磨水泥的净浆流动度的调整：

①将1号水泥磨筛余由<1％调整至2．0％～2．5％，2号水泥磨筛余由<1．5％调整至2．5％～3％而保持比表面积不变；

② 在1号或2号水泥磨中掺入5％钼铁矿尾矿代替石煤渣；

③ 将3号水泥磨筛余由<2．0％调整至3％～4％，而保持比表面积不变。 通过上述调整，水泥与外加剂的适应性达到了用户的要求。 4 结束语

通过正交试验和生产实际情况的分析可知：

1)影响水泥与外加剂适应性的因素很多，水泥与外加剂的适应性是双向的，不仅要求水泥适应外加剂，而且也要求外加剂适应水泥；水泥与外加剂的适应性既取决于外加剂品种和质量，也取决于水泥品种和质量；

2)水泥熟料化学成分与矿物组成对水泥与外加剂适应性的影响尚需进一步的探索； 3)开路粉磨可有效改善水泥颗粒级配，从而改善水泥与外加剂的适应性，而且效果很明显；

4)对于同一粉磨方式，矿渣的细度只有达到完全破坏其水淬时产生的孑L状结构，才能降低其对外加剂的吸附作用，从而改善水泥与外加剂的适应性；钼铁矿尾矿可以改善水泥与外加剂的适应性，但由于其活性所限，掺量不能超过10％，否则水泥各龄期强度都会有不同程度的下降；石煤渣、煤矸石等火山灰质混合材及石灰石对水泥与外加剂的适应性影响较大。

解决外加剂与水泥适应性的技术途径

混凝土材料的工程应用是一个系统工程,不能单纯从新拌混凝土的流变性能来考虑混凝土外加剂的工艺配方;而应按照整体论的科学原理,遵循''按性能设计''的要求,在充分满足新拌混凝土的工作性,凝结时间,强度和耐久性的基础上!针对水泥性状!制定混凝土中外加剂配制方案) 通常!可考虑下列三种组合: (1)减水剂+调凝剂+引气剂;

(2)减水剂+保水剂+调凝剂+引气剂;

(3)减水剂+保塑剂+调凝剂+引气剂\\保水剂.

以控制混凝土坍落度损失的技术途径为例分析.从技术层面讲,控制混凝土坍落度损失既简单又复杂.

综合上面的讨论!可根据水泥性状将减少混凝土坍落度经时损失的技术途径归纳为以下三点:

(1) 减水剂掺量应略高于其饱和点掺量,并根据水泥中C3A及R2O加以适当调整!同时适量引气;

(2)视水泥品种情况(尽可能选用含碱量较低的水泥).合理使用保塑材料和调凝材料; (3)必要时掺用保水剂,减少泌水,改善混凝土工作性.

高性能混凝土中外加剂的掺加方式与适应性

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随着现代混凝土技术的发展，具有良好的施工性能，高体积稳定性（收缩变小、硬化过程中不开裂），满足实际要求的抗压强度（一般）50MPa），以及优异耐久性的高性能混凝土（HPC）日益成为工程界研究和应用的热点。HPC和普通混凝土（NC）或高强混凝土（HSC）的本质区别在于“以保证耐久性和良好的工作性能为前提”。配制HPC时，采用的措施一般为同时掺加矿物掺合料和以高效减水剂为主的外加剂，达到降低水胶比，改善流动性、强度和耐久性的目的，满足混凝土高性能的要求。

然而，由干混凝上外加剂的多样性，以及混凝仁外加剂与水泥／掺合料的适应性问题，HPC的配制并非理论上那样简单。 一、正确选择外加剂

各种外加剂的性能和作用各不相同，使用时应当从混凝土性能要求出发选择合适的外加剂。在HPC中高效减水剂是最重要的，也是必不可少的外加剂，因此必须慎重选择。引气剂、缓凝剂、早强剂、膨胀剂和防冻剂等其他类型外加剂，也是HPC在某些情况下所需要的。

1. 高效减水剂

高效减水剂的掺加量、掺加方式，与水泥的适应性等问题制约着所配制HPC的性能。由于聚羧酸盐系高效减水剂在市场上所占的分额较低（2%以下），目前最常使用的高效减水剂主要有密胺系和蔡系高效减水剂两类。密胺系高效减水剂主要为钠盐，无色；茶系高效减水剂以钠盐和钙盐为主，呈棕色。

在混凝土中选用高效减水剂时，要同时考虑水泥的品种和其他成分的特性，如掺合料的特性在不允许引人氯离子或预计有潜在的碱—集料反应危害时，要慎重选择钠盐减水剂。选用时既要考虑经济性，又要注意减水剂的质量稳定性。

应该注意的是，千万不能仅根据产品说明书来选用高效减水剂和确定掺量，一定要通过试验选择适当的类型，确定合适的掺量。当选择两种以上的外加剂进行复合掺加时，更要通过试验确定它们的搭配比例，并避免产生沉淀失效。

密胺系高效减水剂本身无色，与白水泥配合时不会带人浅棕色颜色，但其价格较蔡系高效减水剂高，在HPC配制时极少采用。

为控制混凝土坍落度损失，常常需要将蔡系高效减水剂与缓凝等组分复合使用。但是，混凝土坍落度损失原因＋分复杂，目前还没有找到一种合适的方法，用以解决坍落度损失。 尽管氨基磺酸盐和聚竣酸盐系减水剂在控制坍落度损失方面具有较好的效果，但有时也难免会出现意外现象。 2. 引气剂

掺人引气剂可使混凝土在搅拌过程中引量均匀分布的微小气泡，防止离析泌水，更重要的是有效地改善了混凝土的抗冻融性和抗除冰盐性能，是提高混凝土使用寿命的一项有效措施。目前市场上供应的引气剂主要有松香类和烷基磺酸盐类，另外，也有用皂普加工而成的产品。松香类引气剂制备方法简便，价格比较低，但引人的气泡结构较差；烷基磺酸盐类是典型的表面活性剂，引气效果较好。混凝土中的引气量不仅t7引气剂品种、掺量有关，而且也与水泥品种，水泥用量，掺合料的品种。掺量，水胶比，搅拌的方式、时间，坍落度，停放时间，振捣的方式、时间和气温等多种因素有关，必须通过试验找寻其中的规律，并在实际施工时不要轻易改变施工参数。工程中还经常将引气剂和高效减水剂等外加剂复合使用，必须通过试验确定合适的比例，最大程度地发挥协同作用。 3. 缓凝剂

掺加缓凝剂能够延长混凝土的凝结时间缓凝剂与减水剂复合掺加还可以延缓混凝上的坍落度损失，降低水化放热速率，使大体积混凝土避免开裂。缓凝剂主要有无机盐和有机物两类。选择缓凝剂时同样要通过试验确定其品种和掺量。必须注意的是，掺缓凝剂混凝土的凝结时间与缓凝剂掺量并非简单的线性关系。对一于有些缓凝剂，掺量超过一定数值后，缓凝效果将剧增，易导致严重的工程事故。缓凝剂与其他品种外加剂，如减水剂、防水剂或膨胀剂等复合掺加时，均必须事先进行试验。

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二、外加剂的掺量

确定外加剂的合适掺量，应该在保证混凝土技术性能要求的前提下，达到最经济的效果。有此外加剂超量掺加时，不仅达不到预期效果，反而会带来严重的负面作用。

以固体掺量表示，以下外加剂的常用掺量为：萘系高效减水剂0.5%~1.0％（占水泥重量百分比，以下同）；密胺系高效减水剂0.5%~1.0%；氨基磺酸盐系高效减水剂0.4%~0.8%；聚竣酸盐系高效减水剂0.1%~0.4%；木质素磺酸钠（钙、镁）0.2%~0.3%；引气剂的掺量一般都很小（十万分之一到千分之一）；缓凝剂较为特殊，它的掺量与其种类有很大关系。 三、外加剂的掺加方式

外加剂的掺加方式对其使用效果影响很大，尤其是高效减水剂、引气剂和泵送剂等外加剂。外加剂的掺用方法通常有三种：同掺法、后掺法和分批添加法。它们各有优缺点，但有一点不可否认：采用后掺法和分批添加法可以改善水泥与外加剂的适应性，增强使用效果，甚至可以降低外加剂的用量。但高效减水剂采用后掺法时，容易造成泌水现象。 四、正确对待外加剂与水泥/掺合料的适应性问题 不同的外随着现代混凝土技术的发展，具有良好的施工性能，高体积稳定性（收缩变小、硬化过程中不开裂），满足实际要求的抗压强度（一般）50MPa），以及优异耐久性的高性能混凝土（HPC）日益成为工程界研究和应用的热点。HPC和普通混凝土（NC）或高强混凝土（HSC）的本质区别在于“以保证耐久性和良好的工作性能为前提”。配制HPC时，采用的措施一般为同时掺加矿物掺合料和以高效减水剂为主的外加剂，达到降低水胶比，改善流动性、强度和耐久性的目的，满足混凝土高性能的要求。

然而，由干混凝上外加剂的多样性，以及混凝仁外加剂与水泥／掺合料的适应性问题，HPC的配制并非理论上那样简单。

易出现与水泥不适应现象的外加剂有：术质素磺酸盐减水剂、蔡系高效减水剂、引气剂、缓凝剂和速凝剂等 影响HPC中外加剂与水泥适应性的因素很多，如：水泥品种、水泥矿物组成、水泥中石膏形态和掺量、水泥碱含量、水泥细度、水泥新鲜程度、掺合料种 类及掺量、水胶比等。在配制HPC之前，必须选择数种水泥和外加剂样品，进行交*试验，寻求适应性最好的外加剂和水泥品种，这样才能最大程度地提高HPC性能，并满足施工要求。

遇到外加剂与水泥不适应的难题后，更换外加剂或水泥况；种、采用减水剂后掺法等，均能解决。加剂具有各自不同的功能，能够对混凝土某一方面或某几方面进行改性。按照混凝土外加的应用技术规范，将检验符合有关标准的某种外加剂掺加到用按规定可以使用该品种外加剂的水泥所配制的混凝土中，如能够产生应有的效果，该水泥与这种外加剂就是适应的；相反，如果不能产生应有的效果，则该水泥与这种外加剂之间存在不适应性。 易出现与水泥不适应现象的外加剂有：术质素磺酸盐减水剂、蔡系高效减水剂、引气剂、缓凝剂和速凝剂等 影响HPC中外加剂与水泥适应性的因素很多，如：水泥品种、水泥矿物组成、水泥中石膏形态和掺量、水泥碱含量、水泥细度、水泥新鲜程度、掺合料种类及掺量、水胶比等。在配制HPC之前，必须选择数种水泥和外加剂样品，进行交*试验，寻求适应性最好的外加剂和水泥品种，这样才能最大程度地提高HPC性能，并满足施工要求。 遇到外加剂与水泥不适应的难题后，更换外加剂或水泥况；种、采用减水剂后掺法等，均能解决。

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