硼究开发ＲＥｓＥ Ｒ仁Ｈ ＡＮＤ口ＥＶＥＬ口ＰＭＥＮＴ 霸 幂－摹 Ｉ‘篇 异ｌ—ｌ‘广 ， ｒ’ ｎ异＾耳广ｎｈ 暑ｌ ｌ ２０１ｌ耳ＮＯ．６ 水泥与外加剂适应・ｌｉ￣ｆｌ影响因素 郭召亭 （辽宁朝阳正泰集团有限公司，朝阳１２２０００） 文章编号：２２１８－９８８２（２０１１）０６－００１８－０３ 关键词：混凝土水泥外加剂适应性 适应性又称相容性，可以这样来定性地理解适 应性的概念：按照混凝土外加剂应用规范将经检测 符合有关标准的外加剂掺加到符合国家标准的水泥 配置混凝土中，若能产生预期的效果，就说该水泥 与这种外加剂相适应。相反，如果不能产生应有的 效果，就说明该水泥与外加剂不适应。 就减水剂而言，经过按其标准检验合格的产 品，可以在保持相同用水量的前提下，增加混凝土 的流动性：或者说在保持混凝土相同流动性的情况 下，降低混凝土单方用水量。 同一种水泥，当使用不同生产厂家生产的同一 类型的减水剂时，即使水灰比和减水剂掺量相同， 也会出现明显不同的使用效果。这都说明水泥与减 水剂之问存在着适应性的问题。 适应性从广义上讲是水泥浆体流动性、凝结时 间、强度等变化及泌水现象；从狭义上讲是指水泥 浆体流动性的变化，一般可以定义为使用相同的减 水剂和水泥时，由于水泥与减水剂的质量而引起的 水泥浆体流动性，经时损失的变化程度以及获的相 同流动性减水剂用量的变化程度。 １影响因素 １．１矿物组成 指４种矿物组成中，主要因素是Ｃ Ａ和Ｃ ＡＦ的含 量，Ｃ ３Ａ和Ｃ ４ＡＦ的含量低，水泥与减水剂的适应性 好，并且，ｃ Ａ含量对适应性的影响远比ｃ ＡＦ大。这 是由于减水剂首先吸附于Ｃ Ａ、Ｃ４ＡＦ或其初期水化的 表面，同时ｃ。Ａ的水化速度比Ｃ ＡＦ快，且随着水泥细 １８ 度的加大而增大。所以当水泥中含有较多的Ｃ Ａ矿物 成分时．用于溶解硫酸盐的水分就变得很小，从而 产生的ｓ０ 也少。使液相中的减水剂数量下降，失 去对水泥的分散作用，加速流动性损失。 １．２细度 水泥越细比表面积越大，絮凝作用越大；为 了破坏这种絮凝结构，所需加入的减水剂的量就要 越大。因而，为了达到同样的流动效果就要相应增 加减水剂的掺量。总之；水泥越细比表面积越大， 水泥的比表面积提高后，减水剂对水泥的饱和掺量 有所增大，水泥浆体的流动性及保持效果变差。因 此，在配制低水灰比的高性能混凝土时，尤其要注 意水泥的比表面积，以使所用水泥与减水剂有良好 的适应性。 １．３水泥颗粒的级配 水泥颗粒级配对减水剂适应性的影响主要表现 在水泥颗粒中微细粉颗粒含量的差异上，特别是小 于３ ｕ ｍ部分颗粒的含量，这部分微细颗粒对减水剂 的吸附作用影响很大。且水泥中小于３ ｕ ｉｆ颗粒的含 量因水泥生产厂家粉磨工艺的不同相差较大，约在 ８％～１８％，特别是开流磨系统使水泥比表面积提高 后，过粉磨现象严重时，微细粉颗粒含量会更大。 因而会对水泥与减水剂的适应性产生很大的影响。 １．４水泥颗粒圆形度 提高水泥的圆形度的方法有很多，过去主要采 取将水泥粒子表面突出棱角再磨去的办法，但这种 办法在磨去水泥棱角的过程中将产生大量的微细粉 ２０Ｉ１年ＮＯ．６ 颗粒，反而影响了水泥的性能。一种采用锥圆形钢 球的粉磨技术，可以提高水泥颗粒球性化程度，同 时可降低能耗，缩短水泥粉磨时间。总之，水泥颗 粒圆形度提高后对减水剂的饱和掺量影响不大，但 可使水泥浆体的初始流动度增大，在减水剂掺量较 小的情况下，这种增大效果更为明显。此外，水泥 的圆形度提高后，还可使水泥浆体的流动度保持效 果得到改善。 １．５混合材料 我国水泥中普遍都存在掺有不同种类和数量混 合材的现象。目前所用的混合材种类主要有水淬高 炉矿渣、粉煤灰、煤矸石、沸石粉、石灰石以及窑 皮灰等。实践证明，减水剂和粉煤灰作混合材的水 泥适应性好；而对于以火山灰、煤矸石及窑皮做混 合材的水泥适应性相对较差，这时要达到预期的减 水效果，需要相应增加减水剂的掺量。水泥中混合 材的掺量和细度也对水泥与减水剂之间的适应性有 一定的影响。如混合材中含铝量高的粉煤灰或沸石 沸腾炉渣。一般来说烧失量与细度火山灰性稠度有 很大关系，烧失量越小，相应需水量也越低，火山 灰性越高。实践证明混合材对水泥与减水剂适应性 的影响存在着以下几个方面的问题； （１）用矿渣等量替代水泥的浆体，且随替代率 的增加，浆体初始流动性增大。 （２）用粉煤灰等量替代水泥的浆体，当替代率 大于或等于３０％时其初始流动性有所减小。 （３）当用沸石等量替代部分水泥时，将引起浆 体的初始流动性大幅降低。相比较而言，随矿渣替 代率的增加，水泥浆体流动性的保持性增加。随粉 煤灰替代率的增大，浆体流动性损失率增大。只有 沸石替代率超过１５％左右时，浆体的流动性损失才较 明显。 １．６水泥的存放时间 水泥存放时问越短水泥越新鲜，水泥对其塑化 作用效果越差，因为新鲜水泥的正电性强，吸附阴 离子型表面活性剂的数量就多，所以使用刚出磨的 水泥和出磨水泥的温度还较高的水泥，就会出现减 水率低、坍落度损失快的现象。使用保质期内存放 Ｉ＇￣－ＥＳ，＝ＦａｌＲｅ＇Ｉ－．Ｉ ＦＩＮＤ ０ＥＶＥＬ口ＰＭＥＮＴ研究开发 ‘晨 ｌ—Ｉ ｌ Ｍｎ ｒ’ ＾耳ｒ 耳－ ｌ 时问稍长的水泥，可以避免出现上述现象 １．７水泥中碱含量 碱含量（Ｎａ ＯＫ。０）对水泥与减水剂的适应性 也有着重要的影响，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。 另外，水泥中碱的形态对减水剂作用效果的影 响有一定的差异，一般认为：以硫酸盐形式存在的 碱对减水剂作用效果的影响要小于以氢氧化物形式 存在的碱的影响。 １．８水泥中的石膏 水泥石膏的掺入可延缓水泥的水化，减少水泥 水化产物对减水剂的吸附，从而改善水泥与减水剂 之间的适应性。有研究表明，有石膏掺入后，减水 ＃，ＪＦＤＮ在水泥矿物Ｃ。Ａ上的吸附量可由１５０ｍｇ／ｇ降低到 １２．４ｍｇ／ｇ，这是由于石膏与Ｃ Ａ反应生成钙矾石覆盖 Ｔｃ。Ａ颗粒度表面，阻止了ｃ Ａ的进一步水化，从而减 弱了Ｃ Ａ颗粒对减水剂的吸附。 由于不同种类石膏的溶解速率和溶解度不同， 因而水泥中石膏的种类和含量对水泥与减水剂的 适应性也有较大的影响。水泥混凝土孔隙液中的 ＳＯ 一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反应和硅酸盐水泥混凝土的工 作性。在大多数情况下，熟料本身内含有无水芒硝 （Ｎａ２ＳＯ４）、单钾芒硝（Ｋ２ＳＯ４）及钾芒硝（Ｎａ２Ｓ０ ・Ｋ。ＳＯ ），这种碱金属的硫酸盐溶解速率很快。石 膏中硫酸根离子在粉磨过程中会发生不同的变化： 如果磨机内物料的温度较高，二水石膏会部分脱水 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，导致水泥假凝；如果温度太 低，半水石膏数量不足，就会导致急凝。含半水石 膏，二水石膏的水泥与高效减水剂的适应性比含硬 石膏的要好，原因是释放硫酸根离子的速率要比后 者要快。 有关资料的研究还进一步表明：水泥熟料 硫酸盐化程度也是关键的参数匝ＳＤ＝ｓ０ ×１ ００／ （１．２９２Ｎａ２０＋０．８５Ｋ ０）习。含碱性硫酸盐少的水泥由 １９— 酮究开发ＲＥ５ＥＲＲｃＨ ＲＮ口口ＥＶＥＬ口ＰＭＥＮＴ 霸獬 罩＿毒、 ｌＪ‘鬲 异－一ｆ‘广 ，一 ｎ ｎ ＾鬲广 ｈ 霹 ｆ 于含磺酸基高效减水剂强烈的吸附，导致混凝土坍 落度损失特别快：而当可溶性硫酸盐（和可溶性碱） 含量增加时，吸附高效减水剂量成准线性下降。 １．９水泥助磨剂 合理地应用和使用助磨剂，能够显著地优化水 泥粉磨工艺，改善水泥产品的性能质量，为水泥企 业创造优质水泥品牌打下坚实的基础。在国外，助 磨剂的应用十分普遍，９５％的水泥磨机都使用助磨 剂；日本、美国、欧盟、东南亚和前苏联各国及地 区已经在水泥磨上几乎普遍采用了助磨剂。最近几 年，尤其是我国实施水泥新标准后，水泥的强度指 标和细度要求都有所提高，这就使助磨剂更加引起 广大水泥企业的关注。水泥助磨剂品种繁多，我国 使用助磨剂的水泥企业也在不断增加，由１９９９年的 十几家到近期的数百家甚至上千家，众多的水泥企 业正在寻求高效、经济、添加方便且对产品性能有 益的助磨剂，以获得更好的经济效益和社会效益。 水泥助磨剂产品的种类较多，除有机表面活性剂和 纯化合物产品外，还研究及开发了多种复合多功能 型助磨剂。由于技术力量和技术设备的限制，许多 助磨剂生产和经销单位，仅仅推销产品，注重经济 回报，而忽视助磨剂性能研究及粉磨工艺条件的制 约，对水泥生产工艺条件适应性不强，造成使用效 果不佳，甚至掺有助磨剂的水泥对建筑工程质量造 成严重影响。比如： （Ｉ）使用含有盐卤的物质配置助磨剂，引起混 凝土结构中的钢筋锈蚀问题； （２）使用木质素磺酸盐类配置的助磨剂不当会 引起水泥与混凝土外加剂严重不相容现象发生； （３）为了降低成本，大量使用工业废料，这些 废料中含有某些助磨成分，但是也含有一些未知的 有害成分影响混凝土的耐久性能。 现代混凝土生产工艺对水泥的颗粒分布情况， 碱和氯离子含量，石膏品种及状态，熟料矿物组成 等问题都十分敏感。助磨剂产品质量不仅要对水泥 生产过程中的节能高产做贡献，更重要的是要对水 泥应用后的混凝土性能负责，对建筑工程质量的 一２Ｏ ２０１１年ＮＯ．６ 百年大计负责，加任何助磨剂都不能牺牲水泥性能 和混凝土的耐久性。大家都知道水泥只是一个中间 产品，评价它的优劣最终要反映在混凝土上。由于 助磨剂组成的多元化和复杂性，因此，需要了解所 用水泥使用的助磨剂，才能有的放矢选择混凝土外 加剂，避免严重的不适应事故的发生。助磨剂企业 理应高瞻远瞩，不仅要了解水泥企业粉磨的工艺流 程，还要了解水泥企业的配料工艺乃至所加的助磨 剂与所生产的水泥的颗粒级配；平均粒径的变化是 不是与混凝土外加剂有好的匹配度，所以说助磨剂 企业必须具备，同时懂得《助磨剂》研发——水泥 工艺——混凝土生产质量的三栖复合人才和科技实 力，这是助磨剂上档次、上水平、可持续发展必不 可少的关键环节。才能更好地服务于水泥企业。在 这方面山东宏艺、新雅科技；湖北的安格尔；北京 的克掳西等几家助磨剂企业已走在了同行的前列， 应值得助磨剂业内同行的效仿。 １．１ Ｏ改善水泥与混凝土外加剂适应性的措施 （ｉ）加强磨内物料的温度控制； （２）分别粉磨、熟料粉细、水泥混合材向均化 合成水泥发展。 （３）改变减水剂的掺加方法。 （４）使用反应性高分子化合物。 ２结束语 水泥只是一个中间产品，其质量的优劣最终要 体现在混凝土上来评价。由于各种化学外加剂赋予 混凝土新的功能，所以化学外加剂对混凝土来说是 一种必需的，甚至是不可缺少的材料。当考虑降低 建设投资和提高经济效益时，就必须考虑混凝土是 不是有高耐久性。对于这种具有高耐久性的混凝土 来说，高性能减水剂的使用是必须的。另外，在水 泥生产方面，由于节能和减排的要求，大量利用各 种工业副产品和废物是所生产的水泥不能满足的要 求，目前，我国复合水泥的产量将会大幅增加，使 水泥和外加剂之间的适应性问题更加复杂，这将给 水泥企业带来新的技术革命。