1 概述
? ? ? 影響水泥與外加劑適應(yīng)性的因素主要包括化學(xué)成分和物理接觸兩個方面。其中化學(xué)成分引起的外加劑與水泥的適應(yīng)性差一方面是鋁酸三鈣和石膏含量的不匹配,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式計算可得，能有效降低C3A水化反應(yīng)確保外加劑與水泥相適應(yīng)時，C3A和SO3的合理質(zhì)量比例為270:96，近似于3:1，當(dāng) C3A和SO3的質(zhì)量比例小于3:1時，水泥表現(xiàn)為緩凝和急凝,與外加劑的適應(yīng)性差。另一方面為石膏的脫水，表現(xiàn)形式為假凝。其中物理接觸引起的外加劑與水泥的適應(yīng)性差主要指水泥比表面積過大引起的需水量增加引起的漿體初始流動性差和經(jīng)時損失大?？茖W(xué)分析和檢驗外加劑，對降低混凝土生產(chǎn)成本，控制混凝土質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。
2、水泥中的SO3對適應(yīng)性的影響
2.1、石膏的緩凝機(jī)理
對于石膏的緩凝機(jī)理，石膏在Ca(OH)2飽和溶液中與C3A作用。生成溶解度極低的鈣礬石，覆蓋于C3A顆粒表面并形成一層薄膜，阻滯水分子及離子的擴(kuò)散，延緩了水泥顆粒特別是C3A的進(jìn)一步水化，故防止了快凝現(xiàn)象，隨著擴(kuò)散作用的繼續(xù)進(jìn)行，在C3A表面又生成鈣礬石，當(dāng)固相體積增加所產(chǎn)生的結(jié)晶壓力達(dá)到一定數(shù)值時，鈣礬石薄膜就會局部脹裂，而使水化繼續(xù)進(jìn)行，接著又生成鈣礬石，直至溶液中的SO42—離子消耗完為止。因此石膏的緩凝作用是在水泥顆粒表面形成鈣礬石保護(hù)膜，阻礙水分子移動的結(jié)果。
2.2、石膏的最佳摻量
試驗表明，當(dāng)C3A含量固定時,石膏對水泥凝結(jié)時間的影響，并不與摻量成正比，并帶有突變性，如圖1-1-12所示。石膏摻量(以SO3計)小于1.3%時，不足以阻止快凝，當(dāng)SO3含量繼續(xù)增加，才有明顯緩凝作用，而摻量超過2.5%，對凝結(jié)時間的影響不大。因此，石膏最佳摻量是決定水泥凝結(jié)時間的關(guān)鍵。所謂石膏最佳摻入量是指使水泥凝結(jié)正常、強(qiáng)度高、安定性良好的摻量。許多學(xué)者認(rèn)為石膏最佳摻入量的原則是水泥加水24h石膏剛好被耗盡的數(shù)量. 經(jīng)過計算可知， C3A和SO3的合理質(zhì)量比例為270:96，近似于3:1。因此保證混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性較好的石膏摻量折合為三氧化硫應(yīng)該是C3A的三分之一.因此準(zhǔn)確檢驗水泥中的C3A和 SO3，當(dāng)水泥含C3A在6—8%時，控制水泥中SO3含量2—2.5%可以有效解決欠缺SO3引起的外加劑適應(yīng)性問題。
2.2.1水泥假凝的原因
? 二水石膏對水泥有緩凝作用，當(dāng)水泥生產(chǎn)中二水石膏脫水或者使用了半水石膏時，水泥加水拌合后由于半水石膏快速吸水形成二水石膏，由于石膏是氣硬性膠凝材料,遇到空氣就會凝固,引起水泥假凝,導(dǎo)致水泥與外加劑的適應(yīng)性不好。
2.2.2水泥超常緩凝的原因
? 二水石膏對水泥有緩凝作用，當(dāng)水泥生產(chǎn)中使用了磷石膏時，由于磷石膏中含有一定量的磷酸鹽，水泥加水拌合后由于磷酸鹽包裹在水泥顆粒表面形成厚厚的包裹層，阻礙了水泥的水化，引起水泥超常緩凝。
3 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量對適應(yīng)性的影響
3.1、比表面積對適應(yīng)性的影響
在水泥水化過程中，水泥粉磨得越細(xì)，比表面積就越大，與水接觸的面積也越大，需水量越大，對外加劑的吸附越多。在其他條件相同的情況下，比表面積就越大，水化反應(yīng)就會越快，表現(xiàn)為外加劑與水泥的適應(yīng)性越差。此外，細(xì)磨時還會使水泥內(nèi)晶體產(chǎn)生扭曲、錯位等缺陷而加速水化,導(dǎo)致外加劑與水泥的適應(yīng)性變差，增大細(xì)度，迅速水化生成的產(chǎn)物層包裹了外加劑阻礙了外加劑的進(jìn)一步分散，所以增加水泥細(xì)度，只能提高早期水化速度，但降低了外加劑與水泥的適應(yīng)性。因此準(zhǔn)確檢測水泥比表面積，可以有效解決水泥與外加劑的適應(yīng)性。
3.2、水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量對適應(yīng)性的影響
水泥水化合理的水膠比為水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度對應(yīng)的水膠比，因為這一水膠比對應(yīng)的水有兩個作用，其一是保證水泥充分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其二是保證水泥漿體具有很好的勻質(zhì)性。水膠比在較小范圍內(nèi)變化時，適當(dāng)增大水膠比，可以增加漿體的流動性。若水膠比過小，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)稠度所需水分，因此配制的漿體的流動性很差,表現(xiàn)為水泥和混凝土外加劑的適應(yīng)性差。
4、外加劑的科學(xué)檢驗
當(dāng)今對外加劑的檢驗主要采用砂漿減水率和代用法，砂漿減水率試驗檢測得到的減水率是準(zhǔn)確的,但配制混凝土?xí)r采用此減水率值卻沒有可比性;其中代用法由于簡單快捷而被外加劑和混凝土生產(chǎn)企業(yè)廣泛使用, 但有時測量凈漿流動很好但配制的混凝土拌合物不流, 有時測量凈漿流動很差但配制的混凝土拌合物流動性很好。在檢驗過程中，國家標(biāo)準(zhǔn)推薦的水膠比為0.29—0.35，但是許多企業(yè)采用0.29單一水膠比檢驗，經(jīng)常出現(xiàn)外加劑與水泥的適應(yīng)性差，質(zhì)量波動大的問題。本研究認(rèn)為對于混凝土外加劑的檢驗應(yīng)該采用水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度對應(yīng)的水膠比檢驗是合理的，固定水膠比是欠妥的。下表列舉不同標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的水泥采用0.29和合理水膠比檢驗的不同后果。
試驗使用不同需水量的水泥，水泥用量為600克，外加劑采用泵送劑，摻量2%。第一種檢驗方法固定水膠比0.29進(jìn)行試驗，第二種檢驗方法采用標(biāo)準(zhǔn)稠度對應(yīng)的水膠比檢驗。
4.1固定水膠比檢驗結(jié)果
水泥品種
PO 42.5
PS 42.5
PC 42.5
PP 32.5
PF 32.5
水泥用量
600
600
600
600
600
需水量
27
29
31
33
35
檢驗用水(克)
174
174
174
174
174
0h擴(kuò)展度（mm）
260
240
200
180
160
1h擴(kuò)展度(mm)
240
220
160
150
130
粘聚性
輕微泌水
正常
正常
正常
正常
采用固定水膠比檢驗外加劑，由于這一水膠比下加入的水首先要保證水泥顆粒充分潤濕發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，剩余的水用于提高水泥漿體的勻質(zhì)性，對于需水量?。?5）的水泥，由于達(dá)到很好的勻質(zhì)性后水分有剩余，摻加的泵送劑完全起到了增加流動性的作用，因此檢驗的結(jié)果表現(xiàn)為輕微泌水；對于需水量接近標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量（27-30）的水泥，由于達(dá)到很好的勻質(zhì)性后水分沒有剩余，摻加的泵送劑完全起到了增加流動性的作用，因此檢驗的結(jié)果表現(xiàn)為適應(yīng)性較好；對于需水量較大（31--35）的水泥，加入的水首先要保證水泥顆粒充分潤濕發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，剩余的水不能滿足水泥漿體達(dá)到勻質(zhì)性所需的水分，摻加的泵送劑首先起到通過減水使?jié){體達(dá)到較好的勻質(zhì)性的作用，剩余的泵送劑起到了增加流動性的作用，由于剩余泵送劑的量小于漿體達(dá)到合理流動度時的需求值，因此檢驗的結(jié)果表現(xiàn)為適應(yīng)性差。
4.2采用標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量對應(yīng)水膠比檢驗結(jié)果
水泥品種
PO 42.5
PS 42.5
PC 42.5
PP 32.5
PF 32.5
需水量
25
27
29
31
33
水泥用量
600
600
600
600
600
檢驗用水(克)
162
174
183
198
210
0h擴(kuò)展度（mm）
240
245
240
235
245
1h擴(kuò)展度(mm)
235
240
230
230
230
粘聚性
正常
正常
正常
正常
正常
采用水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度對應(yīng)的水膠比檢驗外加劑，由于這一水膠比下加入的水既保證了水泥充分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，又保證了水泥漿體具有很好的勻質(zhì)性，摻加的泵送劑主要起到了增加流動性的作用，因此檢驗的結(jié)果相近，表現(xiàn)為外加劑和水泥的適應(yīng)性很好,科學(xué)合理地檢測了混凝土外加劑。
5、當(dāng)前水泥與外加劑適應(yīng)性檢驗與應(yīng)用的困惑及解決思路
5.1外加劑應(yīng)用現(xiàn)狀
? ? ? 當(dāng)前混凝土生產(chǎn)企業(yè)一般采用固定水膠比的辦法檢驗外加劑，對于需水量較大的水泥一般采用加大外加劑摻量的辦法改善水泥與外加劑的適應(yīng)性。從現(xiàn)象看，做水泥凈漿試驗時，水泥凈漿的流動擴(kuò)展度滿足檢驗標(biāo)準(zhǔn)，初始流動擴(kuò)展度變大，經(jīng)時損失變小;提高外加劑摻量后配制的混凝土拌合物的初始坍落度變大，經(jīng)時損失變小,得到增加外加劑摻量就可以解決水泥與外加劑適應(yīng)性的結(jié)論。這一觀點在實際生產(chǎn)過程中被普遍采用。
5.2存在的問題
? ? ? ?外加劑按照增加摻量使用，做水泥凈漿檢驗時，水泥凈漿的流動擴(kuò)展度滿足檢驗標(biāo)準(zhǔn)，但水泥漿粘結(jié)在玻璃板上，使用刮刀用力才能把漿體從玻璃板上清理干凈；試配時，在強(qiáng)制式攪拌機(jī)筒壁粘結(jié)5-10mm厚的漿體,當(dāng)筒壁旋轉(zhuǎn)到中間線以上部位后，這些漿體形成粘稠的流體一滴一滴向下滴，同時混凝土攪拌機(jī)的軸粘結(jié)了一層水泥砂漿，簡單講就是出現(xiàn)了漿體在攪拌機(jī)內(nèi)的掛壁和抱軸現(xiàn)象，使攪拌機(jī)的清理工作非常困難；當(dāng)混凝土拌合物卸出攪拌機(jī)后，初始坍落度很大，但拌合物很快出現(xiàn)離析的情況，這時成型試件，出現(xiàn)扒底和抓地的現(xiàn)象；利用這一摻量的外加劑進(jìn)行混凝土生產(chǎn)時，攪拌機(jī)也出現(xiàn)掛壁和抱軸現(xiàn)象，當(dāng)混凝土拌合物經(jīng)攪拌運輸車運送到現(xiàn)場時，卸料過程中罐車前八分之一出現(xiàn)大石子、俗稱罐頭，容易賭泵，中間的四分之三工作性很好，罐車后八分之一出現(xiàn)較干的砂漿，俗稱罐底，也經(jīng)常出現(xiàn)賭泵，導(dǎo)致混凝土泵工現(xiàn)場隨意加水，嚴(yán)重影響混凝土質(zhì)量。
5.3合理化建議
? ? ? ?建議外加劑的檢驗用水量應(yīng)該以標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為準(zhǔn)，這樣得到的外加劑摻量在做水泥凈漿試驗時初始流動擴(kuò)展度大，經(jīng)時損失小，不出現(xiàn)粘結(jié)玻璃板的現(xiàn)象，配制的混凝土拌合物攪拌過程中不掛壁不抱軸，從攪拌機(jī)卸出后和易性良好，在狀態(tài)上表現(xiàn)為既不離析又不泌水，坍落度損失與凈漿的損失一一對應(yīng)，在運輸車?yán)锊徽彻蓿读线^程不出現(xiàn)罐頭大石子，罐底干砂漿的現(xiàn)象，有效預(yù)防了堵泵現(xiàn)象的發(fā)生。
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