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外加剂对混凝土性能的影响

一、混凝土外加剂与水泥的适应性

混凝土外加剂与水泥的适应性问题，涉及水泥化学、高分子材料

学、表面物理化学和电化学等多方面的知识，是一个极复杂的问题，

但也是一个必须了解与基本掌握的问题。

混凝土外加剂厂也紧紧跟上，对各类外加剂进行了性能调整以达

到与新水泥指标兼容性。从外加剂厂来说，尽管作出了很大的努力，

但从工程实践的情况来看，问题仍然很多，如同品种同掺量的外加剂，

对不同品种的水泥，效果差异极大，甚至同一种水泥，但不同时期效

果也有差别，使用同一批外加剂的水泥净浆流动度时大时小，其混凝

土的坍落损失有时忽大忽小，甚至有时泌水、有时又不泌水、凝结时

间的差异也很大，时而还会出现促凝现象等等，这些就是外加剂与水

泥的适应性问题。

1.外加剂与水泥不相适应

主要表现在减水效果低下或增加流动性的效果不好、凝结速度太

快或缓凝、坍落度损失快，甚至降低混凝土强度等，这种种不适应的

问题与外加剂的品种、作用机理、原材料的选用与制造工艺、胶凝材

料的成份、细度、水泥磨细阶段工艺的差异有关，其他如环境温度、

加料方式和外加剂用量也会产生影响。

2.外加剂品种与性能的影响

外加剂特别是化学合成的高效减水剂性能对水泥净浆流动的影

响。如萘系高效减水剂的性能涉及磺化程度与磺化产物，缩合工艺与

程度，分子量大小，平衡离子，分子结构等各种因素。水泥等无机矿

物颗粒由于范德华力、不同电荷的静电互相作用、水化颗粒的表面化

学作用，导致粒子形成聚集结构，束缚一部分水，不能用于滑润水泥

粒子，也不能立即用于水化。加入高效减水剂等外加剂后，由于吸附

作用和电荷斥力，使水泥粒子分散，絮凝结构解体，释放束缚水并阻

止粒子的表面相互作用，使水泥浆体的流动性增大，其增加的大小与

其技术性能及掺量有关。

聚羧酸盐(pc)及氨基磺酸盐(as)、羰基磺酸盐类(saf)、萘系(ns)

的流动度大,木质素磺硫酸盐类(ls)流动度小,效果差。ns是使水泥料

粒子形成双电层的静电斥力而分散，sa是使水泥颗粒表面的外加剂

层互相作用的空间斥力而分散，saf与pc是静电斥力和空间斥力两

种力的作用而分散，因而效果更好。

3.水泥矿物组份与化学成份的影响

水泥胶结料的矿物质成份和化学成份对外加剂吸附量的多少，对

流动性及强度增长有很大影响。外加剂吸附量越少的水泥浆体的流动

度值越大。C3A、C4AF混水后，ζ电位呈正值，较多地吸附外加剂。

C3S、C2S混水后ζ电位呈负值，吸附量较少。在水泥矿物中C3A需

水量大，水化快，放热大，吸附外加剂量最大，依次为C4AF、C3S、

C2S。水泥新标准实行后，水泥厂为提高强度而增加C3A与C4AF，

其含量越高，适应效果越差。且C3A含量对相容性的影响远比C4AF

大，这是由于高效减水剂优先吸附于C3A或其初期水化物的表面，

C3A的水化速度比C4AF快。水泥中C3A、C4AF含量低对外加剂适

应好，混凝土体积稳定性好，开裂趋势减少。

4.水泥细度与颗粒形貌的影响

为了达到水泥新标准所规定的强度要求，提升水泥的细度是一个

非常有效的策略。然而，当水泥被磨得过于细腻时，其表面积会显著

增加，这导致了对水的需求量也随之增大。这种情况下，液相中剩余

的外加剂浓度会进一步降低，从而使得液体的粘度增加，塑化效果变

得不理想。这样的结果是混凝土的坍落度损失速度会变得更快，从而

影响到混凝土的施工性能。此外，水泥颗粒过于细小还会导致水化反

应的速度加快，水化热的产生也随之增多，这容易在混凝土结构中产

生裂缝，从而影响到混凝土的最终质量。

5.掺合料的影响

根据我国现行的国家标准规定，在生产水泥的过程中，可以按照

一定的比例掺入一定量的掺合料。这些常用的掺合料包括水淬高炉矿

渣、粉煤灰、沸石粉、火山灰、煤碱石以及窑皮等。掺合料的种类和

性能各异，它们的加入会对水泥的性能产生不同的影响。特别是对于

外加剂的适应性而言，掺合料的种类会起到关键作用。在这些掺合料

中，火山灰、煤碱石和窑皮的性能相对较差，它们对水泥性能的影响

也较为不利。

6.调凝剂的影响

调凝剂(石膏)的形态、细度、用量、研磨温度等均有影响。

水泥常用调凝剂为石膏(硫酸钙)，石膏又分为二水石膏、半水石

膏、硬石膏。根据有关标准，三种石膏都可作水泥调凝剂使用，而其

中硬石膏溶解性能较差，一些