中建海峡建设发展有限公司 福建 350001
摘要：水泥与减水剂适应性的概念：按照GB40119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》，将经检验符合有关标准的外加剂掺加到所配制的混凝土中，能改善性能，达到预期的效果，我们就说该水泥与这种外加剂是适应的；相反，如果不能产生应有的效果，我们就说该水泥与这种外加剂之间不适应[1]。
关于外加剂和水泥之间适应与否，目前还不能定量地表示，大多以水泥系统中，掺入某种功能外加剂，能否达到预计的效果来表示适应与否。如：用几种普通硅酸盐水泥并掺加某种高效减水剂（经检验符合高效减水剂质量标准）配制混凝土，在配制条件都相同的情况下，有种水泥所配制的混凝土在减水率方面出现了严重不足，则说明这种水泥与该高效减水剂不适应，而其它几种水泥与该高效减水剂相适应。几乎所有品种的外加剂与水泥之间都存在适应性问题，只是目前来说减水剂使用最普遍，而且当其与水泥产生不适应性的时候，能够比较直观快速地反映出来，如流动性差、减水率低、拌合物板结发热、流动度损失过快产生急凝现象等[2]。
关键词：减水剂；水泥；适应性研究
1本试验研究内容
本次试验选择了一套能有效、科学地评价水泥与高效减水剂之间适应性的检测标准，利用水泥砂浆流动度的试验方法来检测3种水泥品种与3种高效减水剂之间的适应性，对试验结果进行分析，讨论影响高效减水剂和水泥适应性的因素，并提出改善高效减水剂和水泥适应性的具体措施。
2实验材料、设备与环境
2.1 实验材料
2.1.1 水泥
本试验采用了3种具有代表性的水泥，分别为炼石牌42.5级P.O水泥、万年青牌42.5级P.O水泥、建福牌42.5级P.O水泥。这些水泥的性能指标和矿物组成如表2-1和表2-2所示。
2.1.4 水
本试验采用普通的自来水。
2.2 实验设备及器材
（1）JJ-5型行星式水泥胶砂搅拌机（符合GB177-1999有关规定）。
（2）DTZ-3型电动水泥胶砂流动度测定仪（简称跳桌）。
（3）试模：用金属材料制成，由截锥圆模和模套组成。截锥圆模内壁应光滑，尺寸为：高度60±0．5mm；上口内径70±0．5mm；下口内径100±0．5mm；下口外径120mm；模套与截锥圆模配合使用。
（4）捣棒：用金属材料制成，直径为20±0.5mm，长度约200mm。捣棒底面与侧面成直角，其下部光滑，上部手滚银花。
（5）卡尺：量程为200mm，分度值不大于0.5mm。
（6）小刀：刀口平直，长度大于80mm。
（7）LP1002电子天平（最大秤量：1000g 分度值：0.01 g）
（8）TC-10K电子天平（最大秤量：10㎏ 分度值：1g）
（9）250ml（±2ml）量筒
2.3实验条件及材料用量
（1）实验室温度为20±2℃，相对湿度大于50%，水泥试样标准砂、拌和水及试模温度应与室温相同。
（2）水泥与标准砂的质量比为1∶3，水灰比为0.5。用量水泥450±2g，标准砂1350±5g，拌和水225±1ml。
3实验步骤
3.1 水泥胶砂搅拌操作步骤
当水泥胶砂搅拌完成后，水泥胶砂流动度测定仪处于待工作状态，然后按照以下的程序操作：
（1）把水加入锅里，再加入水泥，把锅放在固定架上，上升至固定位置。
（2）然后立即开动机器，低速搅拌30s后，在第二个30s开始的同时均匀地将沙子加入，再把机器转至高速再拌30s。
（3）停拌90s，在第一个15s内用胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中间。
（4）在高速下继续搅拌60s，各个搅拌阶段，数据误差应在±1s以内，将粘在叶片上的胶砂刮下，取下搅拌锅。自开动机器起搅拌180±5s钟停车。将粘在叶片上的胶砂刮下，下搅拌锅。
（5）试验后或更换水泥品种时，搅拌锅、叶片等须抹擦干净。
3.2 测定水泥胶砂流动度步骤
（1）跳桌在试验前先进行空转，以检验各部位是否正常。
（2）胶砂制备按GB177-1999有关规定进行。在制备胶砂的同时，用潮湿棉布擦拭邮桌台面．试模内壁、捣棒以及与胶砂接触的用具，将试模放在跳桌台面中央井用潮湿棉布覆盖。
（3）将拌好的胶砂分两层迅速装入流动试模，第一层装至截锥圆模高度约三分之二处，用小刀在相互垂直两个方向各划5次，用捣棒由边缘至中心均匀捣压15次，随后，装第二层胶砂，装至高出截锥圆模约20mm，用小刀划10次再用捣棒由边缘至中心均匀捣压10次。捣压力量应恰好足以使胶砂充满缸锥圆模。捣压深度，第一层捣至胶砂高度的二分之一，第二层捣实不超过己捣实底层表面。装胶砂和捣压时，用手扶稳试模，不要使其移动。
（4）捣压完毕，取下模套，用小刀由中间向边缘分两次将高出截锥圆模的胶砂刮去并抹平，擦去落在桌面上的胶砂。将截锥圆模垂直向上轻轻提起。立刻开动跳桌，约每秒钟一次，在30±1s内完成30次跳动。
（5）跳动完毕，用卡尺测量胶砂底面最大扩散直径及与其垂直的直径，计算平均值，取整数，用mm为单位表示。即为该水量的水泥胶砂流动度。流动度试验，从胶砂拌和开始到测量扩散直径结束，应在5min内完成。
4 实验结果和分析
4.1水泥砂浆流动度测评标准
水泥与高效减水剂适应性可以用初始流动性、是否有明确的饱和点以及流动性损失等三个方面来衡量[12]。
一般来说，水泥砂浆流动度在水灰比一定时随高效减水剂掺量增加而增加，到某一剂量之后流动度不再增加，或增加很小，此时的减水剂掺量称为饱和点。当掺用超过该点过多的减水剂时会导致水泥砂浆的流动度过大，浆体稀薄，不足以维持与集料的粘聚，往往会引起混凝土离析、泌水，同时会导致水泥浆与骨料的离析，而且还增加了成本[3]。
另外在掺量适宜时，由于整个过程中，砂浆始终没有泌水或仅搅拌初期有少量泌水，在这种情况下，水泥砂浆流动度能正确反映外加剂对水泥砂浆颗粒的分散能力；当掺量过高时，在1h内水泥砂浆经搅拌后流动度基本保持不变，但由于掺量过高，在静置状态下砂浆出现严重泌水，此时砂浆流动度便不能正确反映外加剂对水泥砂浆颗粒的分散能力[4]。
高效减水剂主要通过静电斥力增加混凝土的流动性，增加减水剂的吸附量，增加水泥分散性，增加混凝土流动性。随着时间推移，水泥粒子表面析出溶解离子和生成水化物，水泥粒子表面吸附的分散剂也会受到化学的、物理的变化的影响，降低静电斥力，因此而产生流动度损失。流动度损失越小，则说明水泥与高效减水剂的适应性越好。
图4.2-1至图4.2-3是三种水泥加水（w/c=0.5）拌合在三种高效减水剂掺量变化条件下流动度变化的实验结果。
4.2 本次实验数据结果和分析
4.2.1 三种高效减水剂对炼石牌42.5级P.O水泥的砂浆流动度的影响
由图4.2-1可以看出，CSP-2与炼石牌水泥表现出较好的适应性，而且0.5h和1h的流动度损失不是很大，且在1.5％和1.7％的掺量附近表现出一定的饱和性。掺入Tw-10的炼石牌水泥流动度随着减水剂的掺量增加而增大，但0.5h和1h的流动度损失很大，且在掺量为1.7％的情况下，出现了轻微的水泥浆与砂的离析现象和泌水现象。在掺入PA的情况下，虽然炼石牌水泥的流动度损失并不是很大，而且在掺量为1.5％处表现出来明显的饱和性，但是其初始流动度值较低，在掺量相同的情况下其流动度值与前两种减水剂相比也小了很多。说明炼石牌水泥与PA的适应性不是很好。
4.2.2 三种高效减水剂对万年青牌42.5级P.O水泥的砂浆流动度的影响
图4.2-3
由图4.2-3可以看出，掺入PA与CSP-2高效减水剂的建福牌水泥流动度随着减水剂的掺量增加而得到迅速地增加，且在掺量很低（0.5%）的情况下，掺入这两种减水剂的建福牌水泥的流动度值都很大。但这两种减水剂的0.5h和1h后的流动度损失比较大。在实验中，当掺量达到1.5％和1.7％时，出现了严重的水泥浆与砂的离析现象和泌水现象，便不能正确反映高效减水剂对水泥砂浆颗粒的分散能力，因此并没有将其实验数据计入在内。Tw-10高效减水剂与建福牌水泥表现出的适应性还善可，虽然流动度值比起前两种减水剂都要小，但0.5h和1h后的流动度损失都不是很大，表现出很好的稳定性。
4.2.4 水泥品种对砂浆流动度的影响
从图5.2-1、图5.2-2、图5.2-3中，我们可以明显地看到万年青牌水泥相对于其他两种水泥与三种高效减水剂表现出的适应性不能令人满意，主要表现在初始流动度值较小，0.5h和1h后的流动度损失也相对较大。我们从万年青牌水泥的矿物组成看到C3S和C2S的含量要比其他两种水泥要小，而C3A和C4AF的含量则比其他两种水泥明显要大。C3A和C4AF对高效减水剂吸附量较大，使溶液中减水剂浓度降低，从而降低了水泥砂浆的流动度。而万年青牌水泥的细度为1.1，也要远小于其它两种水泥的细度。水泥越细则水泥颗粒的絮凝作用就会越大，会降低减水剂的分散效果。以上两个方面都成为影响万年青牌水泥与高效减水剂适应性不好的重要因素。
据文献报道，水泥熟料矿物中总碱量及硫酸钙的形态与掺量都会影响到高效减水剂的适应性[5]。
5结论
通过本实验可得到以下结论：
1．原材料中，水泥对外加剂的影响最大，水泥品种不同，将影响减水剂的减水效果。炼石牌水泥与萘系高效减水剂表现出的适应性明显要优于与氨基磺酸盐高效减水剂表现出的适应性，主要表现在初始流动度大，流动度损失小。万年青牌水泥与三种高效减水剂表现出的适应性都不太令人满意，主要的缺点就是在相同的掺量下流动度值普遍要比其他的两种水泥的流动度值小。建福水泥在掺入低掺量的减水剂后表现出较好的适应性，但随着掺量的增加，水泥砂浆的流动度损失也会增加。炼石牌水泥和万年青牌水泥在掺入大约1.5％的氨基磺酸盐高效减水剂的条件下都出现了明显的饱和点，而建福牌水泥在掺入1.7％的Tw-10后才表现出一定的饱和性。
2．从实验结果中我们可看出萘系高效减水剂表现出流动度损失过快，维持水泥分散能力弱的缺点。CSP-2和Tw-10同为萘系高效减水剂，但在实验中表现出的性能也不尽相同。
3.从总体上看来，炼石牌水泥与三种减水剂表现出的适应性要优于其它两种水泥；而Tw-10表现出的性能要稍好于其它两种高效减水剂。
参考文献：
[1] 覃维祖．水泥-高效减水剂相容性及其检测研究．混凝土．1996，（2）：11-20．
[2] S.K.Agarwal，Irshad Masood，S.K.Malhotra．Compatibility of Superplasticizers with Different Cements．Construction and Building Materials．2000，（14）：253-259．
[3] 刘秉京．高效减水剂与水泥的适应性．混凝土．2002，（9）：20-25．
[4] 于飞宇，麻秀星，邱聪等．浅析无泌水水泥净浆流动度与混凝土保坍性能的关系．混凝土．2004，（4）：56-58．
[5] 陈嫣兮，顾德珍．高性能混凝土外加剂的选择．混凝土．1997，（5）：28-31．
论文作者:王威玮
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/7
标签：水泥论文; 高效论文; 减水剂论文; 适应性论文; 砂浆论文; 表现出论文; 两种论文; 《基层建设》2016年7期论文;