水泥中石膏对萘系减水剂作用效果的影响研究Word文档格式.docx

水泥中石膏对萘系减水剂作用效果的影响研究Word文档格式.docx

《水泥中石膏对萘系减水剂作用效果的影响研究Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水泥中石膏对萘系减水剂作用效果的影响研究Word文档格式.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

其水灰比取0.29;

减水剂掺量（固体含量质量分数）分别为:

0.3%，0.4%，0.5%，0.6%，0.7%，0.8%，0.9%，1.0%，1.1%。

按试验要求拌制水泥净浆，每组净浆流动度取三个测点，分别为拌和后5，30和60min，测定该时刻水泥浆体的流动度。

相容性的评价指标主要是5，30，60min减水剂饱和点，因为饱和点可以初步表征减水剂在水泥表面吸附的量，可以通过饱和点的变化判定水泥与减水剂的相容性好坏。

2试验结果与分析

一般来说，在水灰比一定时，水泥净浆流动度是随高效减水剂掺量增加而增加，但减水剂掺量存在饱和点。

过多的减水剂既会增加成本，同时又会导致水泥浆与骨料的离析。

其中石膏掺量[以w（SO3）计]为2.42%和3.0%时，减水剂掺量对净浆流动度影响的试验结果见图1。

由图1（a）和图1（b）可以看出，随着减水剂掺量的增加净浆流动度先迅速增大，达到饱和点后基本保持恒定;

减水剂饱和点是60min的大于30min的，300min的又大于50min的，即随着拌合时间的增大，饱和点后移（即减水剂的饱和点增大），宏观表现为混凝土的坍落度损失。

水泥中不同石膏掺量w（SO3）]分别为2.42%，2.6%，2.8%，3.0%，3.2%，3.4%]时，减水剂的饱和点变

化曲线见图2，其饱和点时的净浆流动度变化曲线见图3。

由图2可以看出，随着石膏含量的增加，其减水剂饱和掺量逐渐降低。

其机理是石膏与C3A作用生成钙矾石覆盖于C3A颗粒表面，从而阻止了C3A进一步水化，故石膏溶解后的硫酸根能够改善减水剂与水泥的相容性。

由图3可以看出，随着石膏含量的增加，减水剂饱和时的净浆流动度呈下降趋势。

随着水泥中石膏含量增加，减水剂的饱和点不断降低。

其机理是石膏本身的成晶作用以及水泥水化初期C3A与石膏的作用比较强烈，使得净浆流动度降低。

本试验所用减水剂对石膏含量的变化比较敏感，w（SO3）值变化1%，减水剂饱和点几乎降低了一半;

饱和点时的净浆流动度约降低了15mm。

3石膏对水泥与减水剂相容性的影响机理

影响水泥和高效减水剂相容性的因素包括减水剂自身特性对塑化作用的影响和水泥特性对减水剂塑化效果的影响两方面。

后者中又包括了多种因素:

C3A含量、C3S含量、水泥的含碱量其形态、掺入比表面积大的火山灰质混合材、水泥细度及其颗粒形状、石膏种类及其掺量、水灰比大小、水泥的存放时间、水泥的温度等。

其中石膏种类及其掺量对相容性的影响机理分析如下。

在加入高效减水剂的以低水灰比为特征的混凝土中，由于水量减少，石膏中的SO42-在水泥浆中的溶出量很少，其浓度不足以控制C3A的水化，坍落度损失很快甚至易造成急凝;

另由于有高效减水剂的存在，干扰了水泥水化动力性，降低了石膏的溶解度，使液相中石膏的浓度更低。

同时，由于缺少硫酸根离子，高效减水剂分子上的磺酸根基团就会与C3A键合，使液相中的高效减水剂量降低，失去了减水剂对水泥的分散作用，从而加快坍落度损失。

很显然，石膏的溶解性能对水泥混凝土的凝结与流动性能影响很大。

通常情况下，水泥中石膏的调凝性能适合于水灰比大于0.4的普通混凝土;

对于水灰比小于0.4甚至小于0.3的高性能混凝土，由于用水量少，可接受SO42-的水量少，对石膏的溶解速度更为敏感。

目前作为调凝剂的石膏有二水石膏、硬石膏或各类工业副石膏，所生产的水泥按有关水泥标准进行产品检验时均能达到标准要求。

但是，当掺加减水剂后，最突出的是以无水石膏作为调凝剂生产的水泥，当加入木钙、糖钙减水剂时，可能会出现严重的不相适应状况，不仅得不到预期的减水效果，而且往往会引起流动性损失过快或发生异常凝结等情况。

这是因为，石膏结晶形态不同，其对木钙或糖钙减水剂的吸附能力也不相同;

其吸附顺序为:

CaSO4（硬石膏）>

CaSO4?

1/2H2O（半水石膏）>

2H2O（二水石膏）。

当向无水石膏为调凝剂的水泥中掺加木钙或糖钙减水剂拌和时，无水石膏表面立即吸附大量的木钙或糖钙分子，形成减水剂吸附膜层，该膜层将无水石膏严密地包围起来，使之无法溶解出更多的水泥浆体系所需的SO42-离子，也就无法快速地在C3A表面形成大量的AFt，因而造成C3A大量水化，出现相当数量的相互连接的水化铝酸钙结晶体。

这一结果轻者导致混凝土坍落度损失过快，重者导致混凝土异常快凝。

因此，含半水石膏、二水石膏的水泥与高效减水剂的相容性比含硬石膏的好。

对于掺有硬石膏的水泥，在使用减

水剂时要区别使用。

4结论

（1）混凝土外加剂与水泥之间的适应性问题普遍存在，且影响适应性的因素较多。

饱和点可以表征减水剂在水泥表面吸附的量，可以通过饱和点的变化判定水泥与减水剂的相容性。

减水剂的饱和掺量随着拌合时间增大而增大，说明减水剂在不断被消耗。

（2）随着水泥中石膏含量的增加，减水剂的饱和点不断降低，饱和点时净浆流动度不断下降。

其机理是石膏与C3A作用生成钙矾石覆盖于C3A颗粒表面，阻止C3A进一步水化，故硫酸盐能够改善减水剂与水泥的相容性。

但硫酸盐含量高对混凝土会产生不利影响，不能为了改善相容性大量添加硫酸盐。

（3）石膏种类对相容性的影响也较大，通常含半水石膏、二水石膏的水泥与高效减水剂的相容性比含硬石膏的要好。

水泥与混凝土外加剂的双向适应性

发布时间:

2010-10-21丨阅读次数:

235丨文章来源:

admin引言

随着当今科学技术的不断发展，外加剂在混凝土中的应用越来越普遍。

目前外加剂已成为混凝土的必要组分，被认为是继预应力混凝土技术以后的又一次技术大突破。

外加剂促进了混凝土新技术的发展，如泵送混凝土、流态混凝自密实混凝喷射混凝土等。

但是，外加剂在混凝土的使用过程中，存在着一个普遍性的问题，就是与水泥的适应性（即相容性）。

例如，在泵送混凝土中经常会出现坍落度损失的问题，这一问题就是外加剂与水泥适应性典型的工程问题。

遇到这种问题，大家普遍认为水泥是固定的，不变的，只要满足水泥标准要求就是合格的、合适的、合理的，而更多的是要求外加剂改变其成份、配方，性能来满足不同品种的水泥，使之相适应。

近年来，特别是高强高性能混凝土、泵送混凝土已经在工程中得到了广泛应用，此时外加剂与水泥的适应性问题对于工程质量显得更加突出。

在某些时候，如果单纯依靠调整外加剂的配方来适应某个特定水泥，技术上是很难实现的。

这样做不但解决不了问题，反而增加了外加剂的成本。

例如，对于“欠硫化水泥”即使几倍甚至几十倍的添加缓凝剂也解决不了其坍落度操作损失太快的问题。

于是国内外的有识之士就提出了“双向适应”的问题。

也就是说不仅要求外加剂适应水泥，同时也要求水泥通过调整其熟料

矿物组成、细度及颗粒级配等来适应外加剂，使水泥与外加剂双向适应。

确实，混凝土的性能不仅取决于水泥的性能，也取决于外加剂的性能，更取决于二者之间的“相容性”.工程实际和科学研究证明只有“双向适应”,才能配制出性能优异施工方便的混凝土。

总体来讲，影响水泥与外加剂适应性的因素包括三个方面:

一是水泥方面，其主要因素包括:

水泥矿物成份、石膏种类及掺量、碱含量、游离氧化钙含量、混合材料种类及掺量、细度及颗粒组成、制成时间（新鲜程度）和温度等。

二是外加剂方面。

如高效减水剂的化学成份，分子量、交联度、磺化程度和平衡离子度，以及缓凝剂的种类与用量等:

三是环境条件，如湿度、温度、时间等。

1.适应性问题中水泥方面的因素

1.1水泥熟料矿物成分:

水泥熟料中四大矿物成分C3S、C2S,C3A、C4AF对外加剂的吸附能力是不一样的。

经研究发现其中C3A对减水剂的吸附量远高于其它矿物成分，依次是

C3A>

C4AF>

C3S>

C2S,其原因主要取决于水泥水化速度及水化产物的比表面积。

由于C3A水化速度快，它对减水剂的吸附量也最大，因此，从适应性上讲，水泥熟料矿物中C3A的含量应量尽低一些，而C3S含量高一些较为有利。

1.2石膏的种类和掺量:

当水泥粉磨温度过高，所掺加二水石膏会部分脱水较变为半水石膏，这就容易导致水泥净浆发生快凝而影响与减水剂的适应性。

石膏掺量过少，当水泥中SO3含量较低时，使用减水剂时会产生坍落度损失很大，甚至急凝现象。

1.3混合材料的种类:

不同种类混合材料对减水剂的吸附产生不同影响，矿渣对萘系减水剂的吸附量小于煤矸石，因此一般情况下掺矿渣的水泥对减水剂的适应性优于掺煤矸石的水泥。

掺火山灰的水泥与减水剂的适应性较差，主要表现流动性差，经过损失也大。

而掺不同品种粉煤灰时水泥与减水剂的适应性差异较大。

使用优质粉煤灰（含碳量?

5%）时塑化效果好，而使用粗粉煤灰，含碳量>

5%的粉煤灰时塑化效果差。

1.4碱含量:

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。

还会导致砼凝结时间缩短和坍落度损失变大，并存在有碱--骨料反应的潜在危险。

应尽量使用碱含量?

0.6%的低碱水泥。

1.5f-CaO:

立窑由于其烧成温度低等工艺条件所限，熟料中f-CaO含量较高，烧成质量不稳定，总体上其与减水剂的适应性不如旋窑。

1.6水泥细度及颗粒组成:

水泥中粗细颗粒级配恰当，则可得到良好的流变性能。

水泥中3~30μm的颗粒主要起强度增长作用，而大于60μm的颗粒则对强度不起作用，因此3~30μm以下的颗粒只起早强作用。

但颗粒小于10μm的需水量大，因此流动性能好的水泥10μm以下的颗粒应当少于10%.我国多数水泥的生产只考虑细度，甚至用增加比表面积来提高水泥强度。

在我国目前的多数生产条件下，水泥颗粒越细，细颗粒越多，需水量越大。

需水量增大，必将加剧混凝土的坍落度损失。

一般情况下随着水泥细度的提高，水泥颗粒比表面积增加，对减水剂的吸附量越大，减水塑化的效应就降低，而且

经时损失也会增加。

1.7水泥制成时间及温度:

制成时间短的水泥有时温度较高，其对减水剂塑化作用影响较大，所以使用刚出磨和出磨温度较高（?

50?

）的水泥，就会出现减水率低，坍落度损失快的现象。

因此，尽量使用陈放时间稍长的水泥，就可避免出现上述现象。

2.外加剂方面的影响因素

外加剂对适应性的影响，首先是高效减水剂的品质与性能，化学成分、分子量、交联度、磺化程度和平衡离子等。

目前商用高效减水剂主要是萘系减水剂和三聚氰胺减水剂。

前者用量最大，其中萘系减水剂中硫酸钠含量是影响其性能的一个重要指标，硫酸钠含量高减水效果差，坍落度损失相应增大。

值得注意的是，有些生产厂家为了降低成本，提高竞争能力，采取了不正当的手段:

一是使用品位低的粗萘，部分或全部取代高品位的工业萘;

二是萘系减水剂中掺入成本较低的木钙，致使减水剂的质量下降。

随着科学技术的发展，目前学术界已研发出新型的聚羧酸盐系减水剂，氨基磺酸盐系减水剂用于工程实际，其与水泥具有很好的适应性。

在考虑外加剂与水泥的适应性时，对流态高强泵送混凝土常常必须同时考虑外加剂与矿物掺合料（如磨细矿渣、粉煤灰、硅灰、沸石粉、膨胀剂等）的适应性。

3.环境条件的影响因素

在考虑水泥与外加剂的适应性能时，离不开一定的环境条件，最主要的有温度、时间、湿度等。

如泵送砼坍落度值会随时间的延长而损失，会随温度的增加而加大损失速率，早强剂会随湿度的降低而损失强度等等。

结束语

外加剂与水泥的适应性问题由来已久，要从根本上认识和解决还需要有个过程。

只要外加剂及水泥的生产开发部门都重视起来，加强相互的交流和协作，采取切实可行的有效措施，通过改善和提高减水剂与水泥的适应性以避免因适应性而对工程造成的危害是完全可以做到的。

影响水泥与外加剂相容性的因素

作者:

夏元军，张大康发布时间:

2009-12-0103:

01:

56来源:

中国工控网繁体版访问数:

51随着预拌混凝土的飞速发展（混凝土配合比设计除了考虑混凝土强度、耐久性之外，还更注重其工作性能，水泥与减水剂的相容性是影响混凝土工作性的重要因素。

水泥与外加剂相容性不好（可能是外加剂的原因，可能是水泥品质的

随着预拌混凝土的飞速发展（混凝土配合比设计除了考虑混凝土强度、耐久性之外，还更注重其工作性能，水泥与减水剂的相容性是影响混凝土工作性的重要因素。

水泥与外加剂相容性不好（可能是外加剂的原因，可能是水泥品质的原因（也可能是使用方法造成的，或几种因素共同起作用引起的。

在实际工作中，若不能分辨出确切原因（容易引起各方的争议。

本文从水泥熟料矿物组成、烧成温度和烧成速度、冷却制度，混合材种类和品质（碱含量和fCaO含量，石膏的种类和存在形式（水泥比面积和颗粒分布，水泥新鲜度、温度等方面对

水泥与减水剂间相容性问题进行分析（并提出改善水泥与外加剂问相容性的一些方法和思路。

1水泥熟料矿物组成及工艺制度的影响

1（1熟料四种主要矿物含量的影响

四种矿物对减水剂吸附量由大到小的顺序为C3A>

C4F>

C2S。

尤其C3A的吸附量远远大于其他三种熟料矿物。

这是因为减水剂主要吸附在水化产物上，吸附量与其水化产物的数量和表面性质有关（凡水化快，水化产物比表面大的熟料矿物（吸附量就大，而使溶液中的减水剂大大减少。

C2A的水化速度最快。

C4F，C3S次之，C2S最慢，C2A的水化产物比面积大。

所以含C2A多的水泥，减水剂的适应性差。

1（2熟料烧成温度和烧成速度

高温烧成的熟料与低温烧成的熟料表现出的性能不同，高温快烧的熟料（硅酸盐矿物固熔较多其他组分（如C3S固熔A120，、Fe20，、Mg0等形成A矿），这增加了硅酸盐矿物的含量及性能（提高了水化活性（并使C2A与CAF含量减少。

其固熔量随温度的升高及烧成速度的加快而增大。

故高温快烧的熟料，A矿发育良好，尺寸适中（边棱清晰，水泥强度较高，与外加剂相容性好。

低温烧成的熟料（硅酸盐矿物活性较差，水泥强度较低，并且由于C2S固熔Al:

03、Fe20，减少，熟料矿物中析晶出来C2A与C4AF较多，水泥标准稠度用水量大（与外加剂相容性差。

1（3冷却制度的影响

熟料在较高温度范围（1450?

:

l200?

的快速冷却，有利于A矿保持良好的晶型，C2S粉化，硅酸盐矿物活性较高:

溶剂矿物多以玻璃体存在，大量减少C2A与C4F的析晶，因而对于快冷熟料，即使C2A与C4AF计算含量较高（由于大部分以玻璃体存在，所磨制的水泥仍与外加剂相容性好。

凝结时间正常，水泥强度较高。

慢速冷却时，熟料中β―C2S转变为γ一C2S，矿物活性降低，C2A与CAF大量析晶，水泥与外加剂相容性差。

2混合材料种类和品质的影响

混合材对减水剂具有吸附作用。

由吸附量实验得知（作为水泥混合材的吸附量由大到小（一般为煤矸石>

粉煤灰>

矿渣。

掺矿渣的水泥适应性优于掺煤矸石的。

一般来说火山灰质混合材具有较大的内表面积。

故吸附量大（不同品质的粉煤灰适应性差异很大。

优质的粉煤灰、超细粉煤灰适应性好;

粗粉煤灰、含碳量大的吸附量大（适应性差。

粉煤灰:

粉煤灰为多孔性的中空圆球体，优质的粉煤灰含有大量球形度良好的玻璃体（由于球形玻璃体的“滚珠效应”（可以改善水泥的流变性能，提高水泥与外加剂的适应性。

粗粉煤灰和含碳量大的粉煤灰中含有较多未燃尽的碳（而未燃烬的碳具有多孔结构，能吸附大量的减水剂和水分（这种“吸附效应”使水泥与减水剂的相容性变差。

矿粉:

粒化高炉矿粉除具有胶凝性和火山灰性，还具有微填充效应。

混凝土体系可理解为连续级配的颗粒堆积体系。

粗集料间隙由细集料填充（细集料间隙由水泥颗粒填充（水泥颗粒之间的间隙则由更细的集料填充（矿渣微粉的细度比水泥颗粒细（在取代了部分水泥以后（这些小颗粒填充在水泥颗粒间的空隙中（置换期问的的填充水（因而使拌和物的表面水相应大量增加，促进了混凝土流动性的改善。

同时，由于磨细矿渣的需水性低于硅酸盐水泥（因而替代部分水泥后所形成的胶凝体系的总需水量下降（富余的水分有利于提高混凝土的流动

性。

这就是矿渣的微填充效应，它有助于提高水泥与外加剂的相容性。

4作为水泥调凝剂石膏品种和掺加量的影响

（1）石膏的种类对其与减水剂相容性的影响也很大（因为不同种类石膏的溶解速度和溶解度差别较大（他们对水泥的缓凝作用不同，而对水泥与减水剂相容性影响也不同。

天然二水石膏与高效减水剂适应性好（硬石膏有不利的影响应限制，工业副产品石膏中的某些微量成分可能使水泥与高效减水剂的相容性变差。

’

（2）水泥中S03含量及石膏的形态影响与外加剂的适应性。

在水泥凝结时间可以接受的范围内，适当提高水泥中S02含量有利于改善水泥与高效减水剂相容性，适宜的S02含量应根据水泥中C3A、碱含量和比面积来确定。

3水泥含碱量和fCaO含量的影响

3（1水泥碱含量

水泥的碱含量主要是指水泥中Na20和K20的含量。

碱含量对水泥与减水剂的适应性会产生很大的影响。

碱的存在使水泥标准稠度用水量增大，使水泥水化速度加快，减水剂的塑化效果变差，含碱量越高，水泥与减水剂的适应性越差（还将导致混凝土的坍落度经时损失增大。

目前国内最普遍使用的是萘系高效减水剂（而碱含量是控制萘系减水剂与水泥相容性良好的关键因素之一。

2000年在法国召开的第六届国际化学外加剂会议上（我国留学生姜施平博士等，发表的文章指出:

水泥的可溶性碱含量、细度、C，A含量和石膏类型（是控制掺萘系减水剂水泥浆和混凝土流变性能的关键参数。

最佳可溶性碱含量在0（4,,0（6,当量的Na20。

萘系减水剂在水泥颗粒上的吸附率和水泥水化速率受这些参数影响（它们控制混凝土流动度的损失速率。

使用可溶性碱含量低的水泥时，不仅当减水剂剂量不足时坍落度损失较快（且当剂量稍高于饱和点时（又会出现严重的离析和泌水。

3（2水泥fCaO含量

水泥fCa0含量高明显影响与外加剂的适应性。

这一点国内资料报道的少（据国外及生产实践经验得知，这一影响不可忽视。

5水泥比面积和颗粒分布的影响

水泥颗粒对减水剂分子的吸附与水泥的比表面积有关（在掺加减水剂的水泥浆体中，水泥颗粒越细，意味着其比表面积越大，减水剂在相同掺量情况下，对于细度大的水泥（其塑化效果要差一些;

同时，比表面积越高时（水泥与水接触的面积越大，水泥颗粒表面形成水膜所需水量就大，相同水灰比条件下，颗粒之间的自由水相应减少（水泥浆体流动性变差，水泥与减水剂适应性不好:

另外，水泥比表面积越大，意味着水泥细颗粒多。

水泥与水早期反应速度加快，水化产物絮状结构形成快（水泥浆体流动性差，水泥与减水剂相容性不好。

水泥的颗粒分布对水泥与减水剂的适应性影响包括两方面。

一方面，水泥均匀性系数大时，颗粒分布范围窄（其堆积空隙率大，需要更多水来填充这些空隙（自由水相应减少，外加剂掺量大，水泥与外加剂适应性差（均匀性系数小时，情况正好相反。

另一方面，水泥颗粒平均粒径小时，水泥中细粉较多，比面积较大（水泥与外加剂相容性不好。

6水泥新鲜度的影响

水泥的新鲜度是一个与水泥储存时间、环境的温度、湿度有关的概念。

储存时间长、储存环境的温度、湿度高，水泥与高效减水剂的相容性提高。

这是因为新鲜水泥干燥度高，正电性较强，对减水剂吸附大，降低了减水剂对其的塑化效果（使水泥浆体流动性大大降低。

这一点对配制高强度等级混凝土尤其明显。

7水泥温度的影响

水泥粉磨温度高（二水石膏脱水成半水石膏和硬石膏（而半水石膏和硬石膏较二水石膏溶解度下降，不能有效阻止水泥快速水化生成絮凝结构（减水剂对其的塑化作用差（混凝土坍落度损失也快（水泥与高效减水剂相容性差。

控制粉磨温度为110,120?

为宜:

出厂水泥温度高（水泥水化反应速度快（水泥与减水剂适应性差。