装配式施工知识分享：谈混凝土外加剂与水泥之间的适应性

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1 存在的问题

对水泥制品和混凝土的性能提出了新的要求，采用水泥、砂子、集料和水4组分制作的常用混凝土已不能满足材料性能和施工性能要求。在混凝土、砂浆和净浆的制备过程中，掺人少量的(不超水泥用量的5%)能对混凝土、砂浆或净浆改变性能的一种产品，称为混凝土外加剂。在混凝土中加入适量的外加剂，能提高混凝土质量，改善混凝土性能，减少混凝土用水量，节约水泥，降低成本，加快施工进度。随着技术的进步，外加剂已成为除水泥、粗细骨料、掺合料和水以外的第5种必备材料。掺外加剂是混凝土配合比优化设计和提高混凝土耐久性的一项重要措施。

2 外加剂与水泥适应性检验的必要性

外加剂适应性必须检验，主要原因是，对于工程所使用的某种非基准水泥而言，即使符合《混凝上外加剂》(GB8076)一等品的外加剂，同样存在化学成分定性和剂量定量的不适应性问题。目前已经知道，所有的普通减水剂，如木钙、木镁、木钠、糖蜜、糖钙、糖镁等对水泥所使用的石膏调凝剂中的无水石膏、硬石膏、萤石膏、镁石膏、工业膏渣、半水石膏、脱水石膏均存在化学上的不适应题，使用后不是减少单位用水量，而是增加了水量。其次，剂量适应性则主要取决于铝酸三钙的含量大小，铝酸三钙越高外加剂剂量适应性越差不同产地的水泥中所含铝酸三钙含量差别较大，由于其强大的吸附能力，几乎对所有的(高效)减水剂都存在剂量不适应问题。外加剂适应性的定量检验实测出所有的水泥在混凝土中的减水率与减水剂的掺量关系，求出最优掺量即饱和掺量，超过饱和掺量，掺再多的外加剂也将不起减水作用，反而可能带来副作用。按最优(饱和)掺量的要求使用。是使用好减水剂的重要保证。

根据掺外加剂的水泥水化理论，凡是有利于水泥水化更完全、更彻底的外加剂特别是减水剂，均会一定程度地增大干缩。这是由于水化更充分的水泥石中会生成更多的水化硅酸钙凝胶，在其贡献更高更强的同时。也产生了更大的干缩。外加剂在化学适应的前提下。其产品的减水率并不代表实际减水率，这里还有剂量适应性问题。规范上所述的减水率是用基准水泥并按基准配合比的检测结果，与实际工程所使用的水泥与减水剂测得的减水率有差别。在温度、配合比不变的条件下减水剂存在最优(饱和)掺量，缓凝剂对混凝土初凝时间的影响存在最优掺量：即掺加少量的缓凝剂能延长混凝土的初凝时间。当掺量增加到一定值时。混凝土的初凝时间达到极值。若再增加掺量，其缓凝效果反而降低。这与实际工程所使用的水泥和缓凝剂测得的初凝时间最优掺量也有差别。

3 缓凝减水剂与水泥的适应性试验与分析

3.1 试验方法

由于混凝土凝结硬化过程是胶凝材料凝结硬化的体现，两者凝结过程的规律相似。所以本文探讨缓凝剂的剂量作用效果所使用的试验方法是在胶凝材料净浆及胶砂中进行。在相对湿度为98%，温度为2O℃±2℃的恒温恒湿箱中养护。

3.2 各工程项目的试验目的、试验材料及试验结果

3.2.1 ①1999年8月16日，某一级公路白石光跨线桥工程。②)目的：求出符合施工减水率(15%)和初凝时间(5-6小时)要求的缓凝高效减水剂掺量。③水泥：山东鲁南水泥厂“鲁宏”牌42.5MPa普通水泥。外加剂：RST一2缓凝高效减水剂。常用掺量为0.4%～1.2%。常用量为0.6%。④试验得出缓凝剂的不同掺量对水泥胶凝材料净浆、水泥胶砂影响结果

3.2.2 (①某村道工程。②目的：求出符合施工减水率(15%)和初凝时间(4～5小时)要求的缓凝高效减水剂掺量。③水泥：广西红水河水泥厂“红水河”牌52.5MPa普通水泥。外加剂：以β一奈磺酸盐甲醛高缩合物为主要成分的MNF—SP缓凝高效减水剂(液体，固化率30%)，常用掺量为1.5%～3%，常用量为2%。④试验得出缓凝剂的不同掺量对水泥胶凝材料净浆、水泥胶砂影响结果

3.3 实验结果结论

从试验我们可以看到： 随着缓凝剂掺量的增大，减水率和初凝时间到一定量值趋于饱和，但并不是同时到达饱和点。当外加剂达到饱和掺量时，再增大外加剂掺量也不起减水或缓凝作用，还会给拌和物带来副作用，如干缩开裂、强度等级降低等。因此，在工程施工中使用缓凝减水剂，必须严格控制剂量，不可用盲目超掺来增大减水率或缓凝，否则，可能会给工程质量和安全带来后患。

4 外加剂与水泥的适应性对施工质量与安全的影响及应注意的问题

在混凝土中加入适量的外加剂，能提高混凝土质量，改善混凝土性能，减少混凝土用水量，节约水泥，降低成本，加快施工进度，这给我们的施工带来明显的经济效益。但是，外加剂与水泥的适应性问题却没有引起足够的重视，给工程带来隐患，甚至造成了严重的质量和安全事故。如：某个商品混凝土单位，为了给施工单位提供高强混凝土，在未经检验外加剂剂量与水泥适应性的情况下，在拌制混凝土过程中添加了某种高效缓凝减水剂(2.5%)，由于混凝土从完成搅拌出厂到施工现场泵送浇注所需的时间过长，在这段时间内，混凝土的坍落度损失很大，给浇注造成困难。为了顺利完成施工任务，商品混凝土位采取卸料时往混凝土拌和料中增加外加剂(约l%，总剂量约为3.5%)和水的做法来提高混凝土的流动性，这种危险做法对混凝土结构的质量产生严重的后患。该混凝土7天强度达到设计强度的65%以上，28天强度却远远低于设计强度，甚至比7天强度有所降低。经检验，使用的高效缓凝减水剂掺量与水泥存在不适应问题。最后，该混凝土结构物只能作报废拆除处理，这给施工单位造成了严重的经济损失以及给社会带来恶劣的影响。

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