王伟
杭州萧山建虹混凝土外加剂有限责任公司
[摘要]混凝土外加剂是现代混凝土工程技术中必不可少的组分，
外加剂与水泥的适应性问题也是让商品混凝土企业和外加剂企业感
到担心和头痛的问题。其原因存在于水泥和外加剂各自方面的诸多因素。通过本文介绍以便我们更好地认识这一问题。
[关键词]外加剂水泥适应性影响因素
一、水泥方面的影响因素
我国水泥企业超过2000家，品种繁多，不同品种的水泥，外加剂对其产生的塑化效果也不相同。另外水泥熟料的矿物组分、化学组分、作为调凝剂的石膏的形态和比例、水泥的细度、混合材的种类和掺量，以及水泥的新鲜程度、水泥的含水率、温度等都会对外加剂的使用效果产生较大的影响。
1、矿物组分
水泥的化学组分和矿物组分因生产厂家在原材料的选择、配比、生产工艺的控制等方面的差异而有所不同。因此水泥的矿物组成变动较大，使我国商品混凝土生产中较易出现外加剂与水泥不相适应的问题。
通过对水泥熟料四大矿物成分铝酸三钙（C3A）、硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）和铁铝酸四钙（C4AF）对外加剂等温吸附的研究证明，其吸附程度的大小顺序为C3A＞C4AF＞C3S＞C2S。可见铝酸盐相对外加剂的吸附程度大于硅酸盐相，其原因是：C3A与C4AF在水化初期其动电（zeta）电位呈正直，因而较强较多地吸附外加剂，而C3S和C2S在水化初期其动电电位呈负值，因此吸附外加剂的能力较弱。一般水泥矿物组成为C3S：45％—65％、C2S：15％—32％、C3A：4％—11％、C4AF：10％—18％。然而自水泥新标准实行后，水泥厂为提高强度而增加了C3A与C4AF的含量。其含量越高，在水泥水化时吸附外加剂也越厉害，适应效果越差。水泥中C3A与C4AF含量低时对外加剂适应性好，混凝土体积稳定性好，开裂趋势减少。
2、调凝剂石膏的形态
水泥粉磨过程中要加入一定量石膏作为调凝剂。由于粉磨过程中磨机内温度升高，会使一部分二水石膏脱去部分结晶水转变为半水石膏甚至无水石膏（硬石膏），另外，有些水泥企业为节省生产成本，往往采用硬石膏或工业副产品石膏（无水石膏）替代二水石膏作为水泥调凝剂。不论采用何种石膏生产的水泥按照有关水泥标准进行检验时一般区别不大，但在掺加外加剂情况下就不一样了。尤其是以无水石膏作为调凝剂的水泥碰到木钙（木钠）、糖钙类外加剂时，则会产生严重的不相适应性，不仅得不到预期的效果，而且往往会引起流动性损失快，甚至产生假凝现象。
为什么调凝剂二水石膏部分转化为无水石膏或以无水石膏作为调凝剂的水泥碰到木钙（木钠）、糖钙会产生前述异常现象呢？主要因为，石膏结晶形态不同，其对木钙（木钠）或糖钙的吸附能力也不相同，顺序为CaSO4＞CaSO4.1/2H2O＞CaSO4.2H2O。当采用无水石膏为调凝剂的水泥掺加木钙（木钠）或糖钙与水一起拌和时，无水石膏表面立即大量吸附木钙（木钠）或糖钙分子，被吸附膜层严密包围起来，无法容出为水泥浆体系提供必要的硫酸根离子，也就无法快速在C3A表面上形成大量Aft。因而造成C3A大量水化，形成相当数量的水化铝酸钙结晶体并相互连接。这一结果轻者导致混凝土坍落度损失过快，严重者将导致混凝土异常快凝。所以，在使用外加剂时，也需要事先对水泥中的石膏种类作一个了解，以防出现不适应的情况
3、水泥的碱含量
水泥的碱含量主要指水泥中Na2O和K2O的含量，通常以Na2O的等当质量百分数表示。他主要来源于所用原材料，特别是石灰和粘土。碱含量对水泥与外加剂的适应性会产生很大的影响。含碱量越低相容性越好。使用低碱水泥配制的商品混凝土不仅可以减少因适应性带来的坍落度损失问题，也能避免混凝土发生碱骨料反应。相反，高含碱量则会加速水泥的早期水化速率，导致坍落度损失快，塑化效果差。
4、水泥的混合材
目前我国80％以上的水泥在粉磨过程时都掺加了一定量的混合材，如水淬高炉矿渣、矿渣粉、粉煤灰、火山灰、煤矸石、石灰和窑灰等。由于混合材的品种、性质和掺量等不同，外加剂的作用效果存在较大差异。
试验表明，外加剂对以矿渣作为混合材的水泥的适应性优于纯硅酸盐水泥，而对以火山灰、煤矸石和窑灰作为混合材的水泥的适应性较差。可以认为外加剂对掺不同混合材水泥的饱和掺量有较大差异。
5、水泥细度
为满足水泥新标准的强度要求，提高水泥细度是最有效的办法。但水泥越细意味着其比表面积越大，需水量增大，对外加剂的吸附量也越大，所以外加剂在相同掺量情况下，对于细度较大的水泥塑化效果较差一些，混凝土坍落度损失加快，水泥过细水化速度快，水化热高，容易产生裂缝。
6、水泥的新鲜程度和温度
相对于存放一定时间的水泥来说，外加剂对新鲜水泥的塑化效果要差一些，有业内人士通过试验认为：新鲜水泥在生产后12天内对外加剂的吸附量较大，大部分15天后趋于正常。由于新鲜水泥干燥度高而且温度相当高（达80℃—90℃），早期水化快，水化时发热量大，所以需水量大，而且对外加剂的吸附量也大，同等掺量时流动度变小必然会产生混凝土的需水量大、坍落度损失快、凝结时间短等许多怪现象。这完全是因为水泥存放时间的不同导致混凝土的性能技术指标出现较大差异。
二、外加剂方面的影响因素
我国目前外加剂企业有500家以上，主要分为三类：1.以中间体为主的外加剂企业，这类企业数量少，规模大，技术水平相对较高；2.以终产品为主的外加剂企业，此类企业以小型单纯复配企业为主，数量多，规模小，对复配技术及混凝土应用技术掌握较差；3.就是以技术综合型企业，掌握全面的合成与复配技术，具有较强的研发能力以混凝土技术服务带动产品销售。由此可见外加剂市场上的产品质量良莠不齐。
外加剂企业为商品混凝土企业提供的外加剂大多数是多种组分复合而成的减水型外加剂。就减水剂（高效组分）自身来说其分子特性、聚合度、中和离子、掺加时的状态都会对其作用效果产生影响。其次，外加剂企业掌握的复配技术也很关键，且每个配方中的减水、缓凝、引气成分的比例也会对其作用效果产生积极影响。
1、减水剂自身特性
以萘系高效减水剂为例，具体情况如下：
①萘系减水剂在合成时的磺化越完全，则转变为带有磺酸基磺化物的萘环越多，该减水剂的分散作用也越强。水解过程也同样重要，因为水解过程可以使得萘环上啊尔法位的磺酸基除去，以利于缩聚反应。
②萘系减水剂的分子量（也即聚合度）对其塑化效果的影响非常显著，存在一个最佳分子量值。试验表明，萘系减水剂分子的聚合度为10左右时的塑化效果最理想。
③萘系减水剂中起中和作用的反离子的性质也影响减水剂的塑化效果
④萘系减水剂掺加时的状态会影响其对水泥的塑化效果。试验表明，掺加粉状的减水剂其塑化效果比掺加液态减水剂时约低5％，其原因是粉状减水剂的分子呈缠绕形结构，而减水剂溶解在水中1天以上时则其分子呈直锁形结构，因此吸附在水泥颗粒的分散效果就大些。
2、外加剂的组分不合理
以复合外加剂中的减水剂和缓凝剂两种组分为例
目前国内减水剂市场仍以萘系为主，产量占到80％左右。其它如氨基磺酸盐系、新三聚氰胺系、脂肪族、聚羧酸盐系减水剂共存发展。就对水泥的分散效果而言，聚羧酸盐系、氨基磺酸盐系都要优于萘系。但它与缓凝剂之间存在个匹配的问题。缓凝剂有无机和有机两大类，不同缓凝剂抑制水泥水化机理不同，对水泥不同化学成分的作用也不一样。实践表明，它们（缓凝剂）复配进外加剂后对外加剂与水泥的适应性问题的影响也不可忽视。
综上所述，使我们更好的了解了外加剂与水泥的适应性问题。在实际生产中水泥企业、外加剂企业及商品混凝土企业要多多沟通相互配合，共同解决好这个问题，使商品混凝土在建筑工程上发挥更大的作用。
参考文献
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3.熊大玉等.混凝土外加剂.2002.1
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