水泥、礦物摻合料與外加劑的適應(yīng)性問(wèn)題

多年來(lái)，盡管外加劑在商品混凝土中得到了廣泛應(yīng)用，但在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中卻一直存在著外加劑與水泥、摻合料之間的適應(yīng)性問(wèn)題。如果處理不當(dāng)，不僅影響施工，甚至?xí)绊懟炷两Y(jié)構(gòu)的質(zhì)量，造成質(zhì)量事故。因此只有了解影響它們之間適應(yīng)性的因素，才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)找出解決問(wèn)題的辦法。一、水泥方面作為預(yù)拌混凝土中主要的膠凝材料，與外加劑相容性較好的水泥在配制混凝土?xí)r，可以用較少的水泥用量或較少的外加劑用量，來(lái)達(dá)到較好的流動(dòng)性和較小的坍落度經(jīng)時(shí)損失，使混凝土拌合物具有良好的施工性能。水泥與外加劑適應(yīng)性的影響因素很多，一般認(rèn)為有：水泥熟料的礦物組成、水泥細(xì)度、石膏的種類和摻量，混合材的種類和摻量以及水泥的存放時(shí)間與溫度等。1、水泥熟料的礦物成分水泥熟料主要有四種礦物（C3S、C2S、C3A、C4AF），其中C3A及C4AF與外加劑的適應(yīng)性較差，C3S、C2S與外加劑的適應(yīng)性較好。這是因?yàn)镃3A、C4AF混水后，其電位呈正值，會(huì)較多地吸附外加劑，而C3S、C2S混水后，其電位呈負(fù)值，吸附外加劑量較少。水泥熟料礦物中以C3A的水化速率最快，放熱大，需水量也大，吸附外加劑量最大，其次為C4AF，后為C3S、C2S。由于水泥各種熟料礦物水化速度不同，吸附外加劑分子數(shù)量也不相同，水化速度越快的礦物吸附越多，其它礦物成分吸附量則相對(duì)較小，這種不均勻的吸附，使分散作用下降與外加劑適應(yīng)性就差。因此在商品混凝土中使用C3A與C4AF較高的水泥時(shí)（特別是C3A較高時(shí)），容易出現(xiàn)混凝土單方用水量偏大，坍落度經(jīng)時(shí)損失過(guò)快的現(xiàn)象。當(dāng)水泥中的C3A含量＜5-8%時(shí)，水泥與外加劑的適應(yīng)性較好，反之當(dāng)C3A含量大于8%時(shí)與外加劑適應(yīng)性變差，即使調(diào)整外加劑用量也不能解決坍落度損失大的問(wèn)題。目前，由于大多數(shù)混凝土企業(yè)目前尚不具備水泥化學(xué)分析能力，因此，混凝土企業(yè)在采購(gòu)水泥時(shí)要對(duì)水泥生產(chǎn)過(guò)程與質(zhì)量進(jìn)行了解，加強(qiáng)與水泥企業(yè)的信息交流，盡量采購(gòu)水泥中C3A含量低，質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定的水泥。2、水泥的細(xì)度對(duì)混凝土影響較大的水泥生產(chǎn)現(xiàn)狀是：因現(xiàn)行水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不設(shè)水泥比表面積的上限，水泥比表面積過(guò)大，早期強(qiáng)度過(guò)高而后期增長(zhǎng)率低甚至倒縮，水泥實(shí)際強(qiáng)度浮動(dòng)幅度太大，不利于混凝土質(zhì)量的均勻控制；部分水泥企業(yè)通過(guò)提高水泥粉磨細(xì)度來(lái)提高水泥膠砂強(qiáng)度，但水泥過(guò)細(xì)比表面積增大，水化就快，對(duì)減水劑分子的吸附量也增大，降低了液相中外加劑殘留濃度，增加了液體粘度，使混凝土塑化效果變差，混凝土坍落度損失加快。使用這類水泥時(shí)，為了達(dá)到較好的塑化效果，不得不增加減水劑的摻量，增加了生產(chǎn)成本。同時(shí)，水泥細(xì)度越細(xì)，則與減水劑的適應(yīng)性越差。但當(dāng)細(xì)度過(guò)粗時(shí)，水泥凝結(jié)時(shí)間偏長(zhǎng)，配制的混凝土和易性差，泌水較嚴(yán)重，混凝土工作性較差。一般水泥比表面積控制在360～380m2/Kg比較好。3、堿含量水泥中的堿主要來(lái)源于生產(chǎn)所用的原材料石灰石和粘土中，以Na2O+0.658K2O計(jì)算的質(zhì)量百分率來(lái)表示。過(guò)量的堿會(huì)和集料中的活性二氧化硅反應(yīng)，生成膨脹性的堿硅酸鹽凝膠，一方面會(huì)增加混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，另一方面，堿含量的增大，降低了減水劑的塑化作用，同時(shí)水泥中的堿對(duì)混凝土的泌水影響較大。因此，水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定水泥的含堿量不大于0.6%。另一方面，隨著對(duì)低堿水泥的要求，某些水泥企業(yè)由于原材料的變化或控制措施的滯后，水泥的含堿量又突然降得太低，也是混凝土泌水的主要原因?？扇苄詨A對(duì)混凝土的和易性影響很大，通過(guò)水泥實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)可溶性堿在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%-0.6%時(shí)的水泥與外加劑的適應(yīng)性最佳。而當(dāng)可溶性堿較少時(shí)，混凝土拌和物的坍落度損失較快。當(dāng)然，可容性堿過(guò)高時(shí)，對(duì)混凝土的負(fù)面影響就更大；隨著水泥堿含量的增大，減水劑的塑化效果變差，混凝土拌和物的凝結(jié)時(shí)間縮短、坍落度損失急劇加快，特別是和堿性減水劑的適應(yīng)性就更差。4、水泥的存放時(shí)間與溫度水泥存放時(shí)間短、溫度高與減少劑的適應(yīng)性就較差。這是因?yàn)槌瞿ゲ痪玫乃嗪枯^少，溫度高（70℃-90℃），水化快，水化熱又高，使水泥的需水量大；溫度過(guò)高的水泥吸附更多的減水劑，混凝土的塑化效果也就變差，坍落度損失也增大。因此，當(dāng)混凝土企業(yè)使用剛出磨不久還沒(méi)有來(lái)得及散熱的水泥時(shí)來(lái)配制混凝土?xí)r，往往表現(xiàn)出外加劑減水率降低，拌和物坍落度損失快的情況。經(jīng)驗(yàn)表明水泥溫度在60℃以上，對(duì)外加劑吸附相對(duì)較大，60℃以下與外加劑適應(yīng)較好，并趨于穩(wěn)定。在氣溫較高的季節(jié)，這種影響更為明顯。5、石膏的影響水泥中所摻加的石膏主要有二水石膏半水石膏及工業(yè)副產(chǎn)石膏。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這些石膏都可作為水泥調(diào)凝劑，試驗(yàn)證明摻二水石膏和半水石膏的水泥適應(yīng)性較好，摻硬石膏的水泥適應(yīng)性較差。因?yàn)橛彩嗟娜芙馑俣容^慢，不能有效控制C3A的水化速度，使減水劑分子被C3A大量吸附，削弱了減水劑的分散作用，從而降低了減水率，增加了坍落度損失。6、混合材的影響水泥中常用的摻合料有?；郀t礦渣，粉煤灰，石灰石等，由于摻合料的性質(zhì)不同，也會(huì)影響外劑對(duì)水泥的適應(yīng)性，其中以石灰石、優(yōu)質(zhì)粉煤灰和礦渣與外加劑的相容性較好，而雙摻效果比單摻好。石灰石作水泥混合材，其易磨性較好，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較小，同時(shí)有利于改善水泥的顆粒分布，改善與外加劑的相容性，是生產(chǎn)水泥首選的混合材；礦渣活性高，玻璃體含量較多，雖然易磨性差，但摻入少量礦渣與熟料共同粉磨，可以改善水泥顆粒組成，提高水泥膠砂28天及遠(yuǎn)齡期強(qiáng)度，同時(shí)礦渣與外加劑的相容性較好；優(yōu)質(zhì)（一級(jí)、二級(jí)粉煤灰）是優(yōu)質(zhì)水泥較好的混合材，但粉煤灰品質(zhì)差異較大，需水量大、燒失量高、游離氧化鈣高、活性差的粉煤灰應(yīng)慎用。用煤矸石和爐底渣作為水泥混合材時(shí)，會(huì)使混凝土拌和物的用水量增大，同時(shí)與外加劑適應(yīng)性變差。二、外加劑的因素外加劑自身的原因有以下幾個(gè)方面：1、外加劑品種不同2、結(jié)構(gòu)官能團(tuán)的不同3、聚合度不同4、復(fù)配組分不同。這些影響為會(huì)通過(guò)不同方式影響外加劑與水泥及混凝土摻和料的適應(yīng)性。而不同廠家生產(chǎn)出來(lái)的外加劑也會(huì)有很多差異，主要原因：1、生產(chǎn)制作工藝；2、制作過(guò)程的技術(shù)水平；3、質(zhì)量管理水平。因此，不同的廠家生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品必然有差異，必須做適應(yīng)性試驗(yàn)，選擇與水泥、摻合料適應(yīng)性好的效果優(yōu)良的外加劑。三、摻合料的種類和質(zhì)量目前大多數(shù)的商品混凝土公司都采用摻粉煤灰、礦粉和高效減水劑參與混凝土配料，即所謂的“三摻技術(shù)”。實(shí)踐證明優(yōu)質(zhì)粉煤灰（一級(jí)灰、部分二級(jí)）對(duì)外加劑的適應(yīng)性較好，優(yōu)質(zhì)粉煤灰具有微珠顆粒的潤(rùn)滑、填充作用，從而改善混凝土拌和物的和易性，降低混凝土配合比用水量。優(yōu)質(zhì)粉煤灰能延緩水泥水化，緩解水泥水化過(guò)程中水化粒子的凝聚，減小拌和物的坍落度損失。粉煤灰的需水量比越小越好，同時(shí)粉煤灰的燒失量越小越好，燒失量大吸附外加劑多，影響外加劑的使用效果。試驗(yàn)表明磨細(xì)礦