水泥对外加剂适应性的影响

1、水泥对外加剂适应性的影响（一） C3A、SO3和碱含量三者之间的关系水泥中 C3A、可溶 SO3和碱含量的平衡关系是影响外加剂与水泥中的相容性的关键因素。水泥中的石膏与C3A反应生成 AFt（钙矾石）包裹在 C3A的表面阻止 C3A的进一步水化， C3A水化速度最快， 在没有 SO3存在的情况下可以瞬间水化。 因此水泥中的SO3过少不能阻止 C3A的水化； SO3过多石膏沉淀会导致假凝；水泥浆体中可溶性的碱可以促进 C3A的溶出，增加溶液中C3A的数量，降低 SO3与 C3A 的比值，使水化速度加快；碱又能突破石膏与C3A反应生成 AFt（钙矾石），使被 AFt（钙矾石）包裹的 C3A继续水化

2、。可见水泥中的C3A、SO3及碱三者的平衡对水泥与外加剂的相容性有十分重要的作用。凡是打破三者平衡的因素都会影响到外加剂在混凝土中的相容性。应当注意的是，水泥中的碱与Na2SO4的碱对减水剂的作用是不一样的， Na2SO4在水泥浆体的溶解速度大于石膏的溶解速度，Na2SO4与Ca(OH)2反应生成的 CaSO4的溶解速度，比水泥中石膏快但作用时间较短；水泥中的石膏溶解速度慢主要对水泥的C3A产生作用， 且作用时间长。（二） C3A、SO3和碱含量匹配的因素影响 C3A、SO3和碱含量的因素很多，水泥比表面积、C3A 含量及形态石膏的种类、细度、用量等因素这些因素都可以打破C3A 与 SO3之间

3、的平衡； 水泥中的碱分为可溶性和非可溶性两部分，水泥中的可溶性碱可以促进水泥水化，有利于混凝土早期强度发展，但会影响混凝土的流动性和坍落度经时损失；非可溶性碱大多固溶在C3A 中对外加剂相容性影响不大。水泥的粉磨过程中， 磨机温度的高低可以使部分二水石膏发生转化。如：在 80140时，二水石膏逐步转化成半水石膏； 在 130 200时半水石膏又逐步转化成无水石膏。不同种类的石膏的溶解度和溶解速度差异很大，半水石膏的溶解速度最快，远大于二水石膏， 硬石膏的溶解度和溶解速度最慢。 水泥水化过程中由于不同种类石膏溶解度的不同， 使石膏持续不断地对C3A产生作用可以改善外加剂的相容性。因此， 适宜的石

4、膏掺量和不同形态石膏比例应综合考虑水泥熟料中 C3A含量及结晶形态、 碱含量及形态、 水泥比表面积和水泥出机温度等因素。当熟料出窑温度高、冷却速率慢时，活性高溶解速率快，石膏中需要一部分溶解速率快的半水石膏与其相匹配。出磨水泥温度低于 110时，二水石膏转化成半水石膏的量较少,当出磨水泥温度达到 130时大部分二水石膏都转化为半水石膏和硬石膏。因此控制出磨水泥温度 ,最好在 120125，最高不超过 130，可以使二水石膏转化成一定比例的半水石膏。张大康认为：掺加助磨剂后水泥中最佳流变性能要求的SO3含量为 2.7% 2.9%，但国内多数水泥厂仅根据凝结时间和强度确定水泥中 SO3含量，许多水

5、泥厂PO42.5R水泥的 SO3含量在 2.2%左右，低于最佳流变性能要求的SO3含量。 Shi ping Jiang通过对萘系高效减水剂与六种含碱量不同的水泥相容性的研究表明：存在一个相对于流动性和流动性损失而言的最佳可溶性碱含量，是0.4% 0.5%Na2O当量，在这个最佳碱含量下，浆体的流动性最好流动性损 失最小， 而且这个最佳碱含量， 是独立于水泥组成与高效减水剂掺量的。水泥中含有少于最佳可溶性碱含量的碱时，掺加Na2SO4后浆体的流动性会表现出明显的增加； 当水泥中的可溶性碱含量高于最佳值时，掺加 Na2SO4会使浆体流动性略有降低。碱含量对水泥净浆流动度的影响， 表 1 列举了部分

6、净浆流动度的试验数据， 从表中可知， 碱含量较大的水泥与外加剂适应性比较差，这是因为水泥中碱含量越高，减水剂对水泥的塑化效果变得就越差。水泥碱含量的增加还将导致混凝土凝结时间的缩短和坍落度损失的增大。表 1水泥碱含量对净浆流动度的影响水泥净浆流动度（mm）序号R2O（ %）初始30min60min10.3723522521020.4819521022530.5219519018040.5619016011050.6185无流动性无流动性60.67无流动性无流动性无流动性水泥中的碱主要来源于所用原材料，特别是石灰和黏土。 含碱量过高或过低的水泥， 在加入某些品种的外加剂时，会引起水泥中石膏溶解度

7、的变化，使水泥矿物成分C3A的水化速率加快， 使需水量增大，工作性损失也变快。这时加入可溶性的Na2SO4能够提高其与外加剂的适应性。（三）助磨剂的影响在水泥粉磨工艺中， 添加助磨剂可以有效降低生产能耗，但不同品种的助磨剂的添入，也给外加剂的相容性带来了不可忽视的影响。 李宪军、兰自栋试验发现： 三聚磷酸钠和六偏磷酸钠作助磨剂，对水泥与外加剂的相容性有明显改善作用，而三乙醇胺、丙三醇、乙二醇 作助磨剂对水泥与外加剂相容性产生不利的影响。（四）水泥的细度水泥颗粒对减水剂分子具有较强的吸附性，在掺加减水剂的水泥浆体中，水泥颗粒越细，则对减水剂分子的吸附量越大，随着水泥细 度的增大， 在相同的水灰比

8、和减水剂掺量相同的状况下，外加剂的效果呈线性下降趋势。 如水泥比表面积较大， 应提高减水剂掺量或增大水灰（胶）比，见表2 和表 3。表 2相同流动度下不同细度水泥的净浆流动度损失情况水泥细度（m/kg ）（ %）0min30min60min90min2990.70.25260 265240 240225 230140 1403250.70.26245 255220 225200 200100 1103590.70.28255 260230 230210 210115 1103920.70.28250 250225 225210 210120 1154200.70.29250 250215 22

9、0150 150无流动度2高效减水剂水灰比净浆流动度（mm mm）表 3同水胶比下不同细度的水泥净浆流动度2水泥细度（m/kg ）高效减水剂（%）水灰比净浆流动度（mm mm）2990.70.29320 3203250.70.29290 2953590.70.29285 2903920.70.29260 2554200.70.29250 250（五）水泥的新鲜度和水泥的温度水泥在经过粉磨后， 水泥熟料矿物表面产生很多新鲜面，这些新鲜面包含许多新鲜硅氧断键。 从水泥颗粒本身看新鲜面的表面自由能很高，如果此时水泥与水相遇，两者会快速发生水化反应，形成密实 度很差的搭生连接的水化产物。水泥经过一段时

10、间的存储， 水泥新鲜表面的断键会逐步与空气中的水分、二氧化碳等反应从而达到钝化， 同时消除了静电， 水泥颗粒之间的相互吸附得以解聚，其较高的表面自由能得以释放。当水泥与水接触后，水泥水化速率的得到缓解。因 此，水泥越新鲜，减水剂对其塑化效果相应越差。水泥温度的高低对水泥水化速度的影响特别明显，本身水泥水化就是放热反应， 如果水泥自身温度就很高， 则对水泥早期水化速率有更大的促进作用。水泥温度越高，减水剂对其塑化效果也越差，混凝 土坍落度损失也越大。不同温度下的水泥在掺0.8%萘系外加剂、水灰比 W/C=0.29时的水泥净浆流动度进行了检验，试验数据，见表4。随着水泥温度升高，净浆流动度无论是初始，经时30 min 或者经时60 min 均呈下降趋势，温度高流动度越小。预拌混凝土生产者利用刚出磨未来得及散失掉热量的水泥配制的混凝土，往往出现坍落度损失特别快，甚至出现在搅拌机内就异常凝结的现象。序号水泥温度 （）初始30min60min125260245230253210205185375165155100498100无流动度无流动度5121无流动度无流动度无流动度表 4不同温度的水泥其净浆流动度变化情况水泥净浆流动度（mm）所以，