基于“硫堿平衡”調(diào)整減水劑與水泥的適應(yīng)性研究

王文正，趙振華，馮正義

（1. 山東江泰建材科技有限公司，山東 濟(jì)南 250000；2. 濟(jì)南黃河路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

0 前言

幾乎所有的外加劑都和水泥存在適應(yīng)性的問題，減水劑和水泥適應(yīng)性也是目前國內(nèi)一直在關(guān)注的問題，經(jīng)過試驗研究認(rèn)為，影響減水劑和水泥適應(yīng)性的主要因素就是水泥的硫堿含量和減水劑的配制組分。

水泥的堿含量是影響減水劑和水泥適應(yīng)性的一個重要因素。水泥的堿含量主要指水泥中 Na2O 和 K2O 的含量。試驗證明，水泥的堿含量對水泥與減水劑適應(yīng)性會造成很大的影響。一些研究人員指出：在水泥和高效減水劑的復(fù)合體系中存在一個可溶性堿的最佳含量，即0.4%～0.6%，當(dāng)在此范圍之外，水泥的堿含量過高或者過低都會對水泥與萘系減水劑的適應(yīng)性造成不良影響。而且一些研究學(xué)者指出，在水泥漿體系統(tǒng)中，可能存在一個堿離子與硫酸根離子的最佳平衡，也就是“硫堿平衡理論”。

本文即是在“硫堿平衡理論”存在的基礎(chǔ)上，通過不同品種規(guī)格的減水劑與不同堿含量的試驗水泥，通過階梯試驗的方法，對水泥進(jìn)行凈漿流動度試驗，驗證硫堿平衡理論的指導(dǎo)性意義。

1 材料準(zhǔn)備和試驗方法

1.1 試驗原材料

（1）減水劑：

1# 減水劑：山東江泰高效減水劑。

2# 減水劑：北京成城高效減水劑。

統(tǒng)計兩組患者的住院時間，對照組住院時間為（58.74±2.12）d，觀察組住院時間為（39.35±2.34）d，兩組對比差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=7.466 4，P<0.05）。

（2）水泥：

1# 水泥：玉溪橋龍 P·O42.5 水泥。

2# 水泥：云南活發(fā) P·O42.5 水泥。

（3）燒堿：含量≥98%。

（4）硫酸鈉：分析純，天津產(chǎn)。

1.2 儀器設(shè)備

凈漿攪拌機(jī)、凈漿測定儀、玻璃板、刻度尺、燒杯、玻璃棒等。

1.3 試驗方法

外加劑樣品配制：下面所有表格中的 1# 減水劑、2# 減水劑、硫酸鈉和燒堿的質(zhì)量均為在每 1t 外加劑成品中的質(zhì)量含量，減水劑含量均為 350kg/t。

凈漿流動度試驗：按照 GB 2077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》進(jìn)行。外加劑摻量根據(jù)外加劑種類和濃度，同一組試驗外加劑摻量相同。

2 試驗結(jié)果

試驗結(jié)果見表 1～8 和圖 1～8。

在所有表格中，凈漿流動度為 0，均是凈漿無法倒出，視其為 0。

表1 1# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對1# 水泥凈漿流動度的影響

圖1 1# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對1# 水泥凈漿流動度的影響

表1 和圖 1 表明：在 1# 減水劑用量不變的情況下，隨著硫酸鈉用量的增加，1# 水泥凈漿流動度呈現(xiàn)先增后減的趨勢，且在硫酸鈉為 20kg/t 左右時凈漿流動度最大。

表2 1# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對2# 水泥凈漿流動度的影響

表2 和圖 2 表明：在 1# 減水劑用量不變的情況下，隨著硫酸鈉用量的增加，2# 水泥凈漿流動度呈現(xiàn)直線下降的趨勢，且在硫酸鈉為 40kg/t 時凈漿流動度根本無法測定。

表3 和圖 3 表明：在 1# 減水劑用量不變的情況下，隨著燒堿用量的增加，1# 水泥凈漿流動度呈現(xiàn)直線下降的趨勢，且在無水硫酸鈉為 40kg/t 時凈漿流動度根本無法測定。

圖2 1# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對2# 水泥凈漿流動度的影響

表3 1# 減水劑中復(fù)配燒堿對1#水泥凈漿流動度的影響

圖3 1# 減水劑中復(fù)配燒堿對1# 水泥凈漿流動度的影響

表4 1# 減水劑中復(fù)配燒堿對2# 水泥凈漿流動度的影響

圖4 1# 減水劑中復(fù)配燒堿對2# 水泥凈漿流動度的影響

表 4 和圖 4 說明：在 1# 減水劑用量不變的情況下，隨著燒堿用量的增加，2# 水泥凈漿流動度呈現(xiàn)先增后減的趨勢，且在燒堿用量為 30kg/t 時凈漿流動度最大。

表5 2# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對1#水泥凈漿流動度的影響

圖5 2# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對1#水泥凈漿流動度的影響

表5 和圖 5 表明：在 2# 減水劑用量不變的情況下，隨著硫酸鈉用量的增加，1# 水泥凈漿流動度呈現(xiàn)先增后減的趨勢，且在硫酸鈉為 30kg/t 左右時凈漿流動度最大。

表6 2# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對2#水泥凈漿流動度的影響

圖6 2# 減水劑中復(fù)配硫酸鈉對2#水泥凈漿流動度的影響

表6 和圖 6 表明：在 2# 減水劑用量不變的情況下，隨著硫酸鈉用量的增加，2# 水泥凈漿流動度呈現(xiàn)直線下降的趨勢，且在硫酸鈉為 30kg/t 和 40kg/t 時無法測定。

表7 和圖 7 表明：在 2# 減水劑用量不變的情況下，隨著燒堿用量的增加，1# 水泥凈漿流動度呈現(xiàn)直線下降的趨勢，且在硫酸鈉為 40kg/t 時凈漿流動度根本無法測定。

表7 2# 減水劑中復(fù)配燒堿對1# 水泥凈漿流動度的影響

圖7 2# 減水劑中復(fù)配燒堿對1# 水泥凈漿流動度的影響

表8 1# 減水劑復(fù)配燒堿對2# 水泥凈漿流動度的影響

圖8 1# 減水劑復(fù)配燒堿對2# 水泥凈漿流動度的影響

表8 和圖 8 說明：在 1# 減水劑用量不變的情況下，隨著燒堿用量的增加，2# 水泥凈漿流動度呈現(xiàn)先增后減的趨勢，且在燒堿用量為 20kg/t 時凈漿流動度最大。

水泥堿含量的化學(xué)分析試驗委托山東省水泥檢驗檢測中心進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表 9。

表9 水泥檢測結(jié)果

3 試驗結(jié)果

對以上試驗數(shù)據(jù)分析，得：

（1）玉溪橋龍水泥通過補硫能夠改善水泥和 1#、2# 萘系減水劑的不適應(yīng)性，且補硫量有個最佳值，即玉溪橋龍水泥屬于“欠硫型”水泥。

（2）云南活發(fā)水泥通過補堿能夠改善水泥和 1#、2# 減水劑的不適應(yīng)性，且補堿量有個最佳值，即云南活發(fā)水泥屬于“欠堿型”水泥。

（3）當(dāng)試驗水泥屬于“欠硫型”水泥，增加堿含量，對二者適應(yīng)性有負(fù)面作用，同理當(dāng)試驗水泥屬于“欠堿型”水泥時，增加硫酸根含量，對二者適應(yīng)性也有負(fù)面作用。

4 結(jié)論分析

試驗結(jié)果表明：水泥堿含量是影響試驗水泥與減水劑適應(yīng)性的重要影響因素之一。當(dāng)水泥屬于欠堿水泥時，通過補充一定量的燒堿能在一定程度上改善水泥與減水劑的不適應(yīng)性。當(dāng)水泥中堿含量高時，高濃型萘系減水劑中殘留的硫酸根不足以與堿達(dá)到平衡，則有明顯的“欠硫”表現(xiàn)，通過補充一定量的燒堿能在一定程度上改善水泥與高濃型萘系減水劑的不適應(yīng)性。

通過對“硫堿平衡理論”的應(yīng)用，能夠在不對水泥進(jìn)行化學(xué)分析的情況下簡易快速測定兩種不同試驗水泥的堿含量的相對高低。同時在我們實際應(yīng)用中，當(dāng)遇到水泥和外加劑適應(yīng)性不好的狀況下，測定出堿含量的高與低，通過補充欠缺的硫堿或者通過中和反應(yīng)降低堿的含量，來尋找最佳平衡點和最佳摻量，從而通過此方法調(diào)整改善水泥和外加劑不適應(yīng)的問題。

[1] 顧德珍，熊大玉，盧璋．萘系減水劑作用機(jī)理模型[C]．水泥學(xué)術(shù)會議論文集[A]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1983: 197-205．

[2] 張承志．商品混凝土[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．

[3] 中國建筑材料聯(lián)合會混凝土外加劑分會．《第十一屆超塑化劑及其它化學(xué)外加劑國際會議論文集》譯文集[C]．2016．

[4] 覃維祖．混凝土組分的復(fù)合與適應(yīng)性[J]．施工技術(shù)，1998．