淺析高效減水劑與水泥間的適應性

摘 要：減水劑是混凝土工程中常用的外加劑之一，其作用是提高混凝土拌合物的流動性，保證混凝土施工質量。當前，高效減水劑以其優(yōu)異的減水性能而備受青睞，但是其與水泥間的適應性卻受到眾多因素的影響，成為困擾工程界的難題，適應性的好壞將對混凝土質量帶來直接的影響。本文分析了減水劑與水泥適應性的影響因素，并提出了改善適應性的方法。

關鍵詞：減水劑；水泥；適應性；影響因素

當前，低水灰比的高性能混凝土成為發(fā)展趨勢。而低水膠比勢必造成流變性能降低，從而影響其工作性，造成澆筑困難、成型質量不好，最終導致混凝土結構強度低、耐久性差。為了改善高性能混凝土的工作性，通常采取的方法是加入減水劑。減水劑應用至今，經(jīng)歷了若干階段。目前仍在使用的減水劑，按功能主要分為兩大類：普通減水劑和高效減水劑；按成分：木質素減水劑、萘系減水劑、脂肪族減水劑、密胺減水劑、聚羧酸減水劑。不同品種的減水劑適用的范圍也有所不同，在選用的過程中要根據(jù)具體的使用條件，慎重選擇。因為高效減水劑的減水效果等性能好，因此在工程中得到了較為廣泛的應用。但是高效減水劑的適應性問題卻給工程人員帶來了困擾。在混凝土拌合物中，與減水劑性能最為相關的就是水泥。當水泥與減水劑相適應時，可以起到改善混凝土工作性能的作用，當水泥與減水劑不適應時，會造成相反的后果，引起工作性能不良，如坍落度降低、坍落度損失大等。另外，減水劑與水泥適應性較好的時候，低摻入量即可帶來較明顯的效果，若減水劑與水泥適應性差，則勢必要提高摻入量，以達到期望的流動性要求。

1 減水劑與水泥適應性的影響因素

水泥與高效減水劑的適應性包括3個方面：水泥砂漿和混凝土的初始工作性、高效減水劑在水泥砂漿和混凝土中是否有明確的飽和點和拌合物的工作性能損失情況。[1]

減水劑與水泥適應性的影響因素較為復雜，涉及到的學科較多，如水泥化學、表面物理化學、電化學等方面知識，二者的適應性問題是困擾廣大研究人員的難題。適應性問題的解決與否，關系到外加劑能否得到應用推廣。而通過相關的試驗研究與理論分析，得出影響減水劑與水泥適應性的因素，大致可歸納為三個主要方面，即減水劑的性能、水泥性能、混凝土拌合物的性能。

1.1 減水劑的性能產生的影響

減水劑的性能主要包括：分子量、分子鏈長度、交聯(lián)程度、硫化程度、有無硫酸鹽存留、平衡離子等方面。以萘系高效減水劑為例，萘的磺化程度和磺化產物對適應性會產生影響，其中的多萘磺酸會影響到適應性；萘系減水劑分子量的大小會對適應性產生影響，為保證良好的使用效果，其減水劑分子的最佳核體數(shù)為7-13；平衡離子中Mg2+、Na+、NH4+、Ca2+等，對減水劑的分散效果和適應性產生不同的影響；另外，減水劑的存在狀態(tài)不同，其適應性及使用效果也有一定的區(qū)別，一般情況下，液體減水劑減水效果要好于其他。

1.2 水泥性能對適應性的影響

1.2.1 水泥的礦物組成。例如，水泥礦物中的C3A，其活性不同將對適應性產生一定影響，而C3A的活性主要取決于其存在形體，以及熟料的磺化程度；此外，由于減水劑摻入到混凝土中以后，水泥中的各礦物組分與其產生不同的吸附作用，吸附順序為C3A>C4AF>C3S>C2S，在高效減水劑摻量相同的情況，C3A和C4AF含量較高的水泥漿體中，存在較明顯的吸附作用，因此減水劑的分散效果較差。

1.2.2 水泥形態(tài)對適應性的影響。主要包括兩個方面，即水泥細度和顆粒形狀的影響。由相關試驗可以發(fā)現(xiàn)，水泥細度對適應性具有明顯的影響，水泥越細，比表面積越大，對減水劑的吸附作用越明顯，吸附量越多，具體數(shù)據(jù)見表1，減水劑被大量吸附，會導致溶液中的減水劑濃度大幅下降，減水劑的減水效果也會受到很大影響，因此水泥細度大會加劇混凝土坍落度損失，為提高適應性應將水泥細度控制在合理范圍內；其次，水泥顆粒的形狀對適應性的影響，通過實驗證明水泥顆粒球形度和顆粒級配和對減水劑的飽和產量影響不大，但其對混凝土拌合物初始坍落度有一定影響，研究發(fā)現(xiàn)提高水泥顆粒的球形度，可以起到改善混凝土拌合物初始流動性的作用。另外，水泥顆粒級配對適應性的影響。

1.3 礦物摻合料的品種對適應性的影響

高效減水劑對礦渣水泥和粉煤灰水泥的適應性較好，混凝土中加入粉煤灰或者礦渣，拌合物的流動性好，坍落度大，且坍落度損失小；高效減水劑對焙燒煤矸石及火山灰的適應性較差，在混凝土拌合物中摻入此類礦物，如果要達到相同的流動性，需要增加減水劑的摻入量。

2 提高減水劑與水泥適應性的方法

2.1 調整混合材料的摻入量及細度。

因為混合材料的輔助減水作用主要靠三方面，即顆粒的吸附，二是顆粒的堆積作用，三是顆粒的球形形態(tài)，因此，改善水泥與減水劑的適應性，可以從提高混合材比表面積入手，控制顆粒級配可以起到較好的作用[2]。

2.2 延長水泥的陳化時間

剛出磨的水泥及出磨溫度較高的水泥與減水劑的適應性不良，如果與此類水泥共用，會出現(xiàn)減水率低、流動性差、流動性損失快等問題。因此可以適當延長陳放時間，出窯熟料在貯庫內存放不少于7d，[1]以提高水泥與減水劑間的適應性。

2.3 降低水泥中的堿含量。

堿會固溶在熟料礦物中，減少熟料礦物的生成量，并影響熟料礦物的結構形成和水泥水化的性質，使水泥的流變性能變差，后期強度降低。減水劑與堿含量過大的水泥共用，會導致混凝土快速凝固，坍落度經(jīng)時損失變大。另外堿含量過高也會給混凝土帶來堿骨料反映等問題，因此要嚴格控制水泥中的堿含量。

2.4 其他方法

因為影響水泥減水劑適應性的因素較多，因此在使用減水劑時要充分考慮相關因素，以實現(xiàn)使用目的。如重視控制水泥中硫酸鈣的含量和溶解速度，加強磨機溫度的控制，保持在一定范圍內，單獨粉磨混合材，提高混合材比面積，改變減水劑的品種、摻量、摻加方法等等。

高效減水劑和水泥之間的適應性是一個十分錯綜復雜的問題，目前還不能完全從理論上來解釋這一現(xiàn)象。工程現(xiàn)場遇到適應性問題，首先遵照一般規(guī)則將不適合的水泥和高效減水劑排除，其次在多次試驗的基礎上，利用簡易試驗測定料漿的粘度，將水泥和外加劑品種的選擇范圍縮小，最后還必須試拌混凝土來嘗試解決。

參考文獻

[1]朱麗君.水泥對高效減水劑適應性問題的分析及解決措施[J].新型建筑材料，2011，38（9）.

[2]劉子恒.水泥對高效減水劑適應性問題的分析及解決措施[J].水泥，2002，（6）.

作者簡介：呂亞夫（1982-），現(xiàn)為工程師（中級職稱），專業(yè)：材料科學與工程，單位：天津新亞太工程建設監(jiān)理有限公司。