高性能混凝土中水泥与减水剂适应性的辩证关系

摘要：

随着高性能混凝土的飞速发展，高性能混凝土配合比问题引起了人们的普遍重视。水泥与减水剂的辩证关系自然成为了重中之重。本文将对高性能混凝土中水泥与减水剂适应性的辩证关系进行详细的探讨。

一、前言

近年来，随着建筑技术的不断发展，对水泥混凝土的要求也越来越高。高性能混凝土作为新时代的产物，成为了当今世界用途最广、用量最大的材料之一。但我国在对高性能混凝土中水泥与减水剂适应性的辩证关系问题上，还有待发展。

二、研究的必要性

在预拌混凝土中，减水剂已成为不可缺少的重要组分。减水剂广泛用来改善混凝土的性能，拌制大流动度混凝土，提高混凝土强度或制造高强度混凝土，随着各种减水剂在不同胶凝材料和各种混凝土中的应用，很多场合下也发生了减水剂与水泥不相适应。例如掺有硬石膏的水泥与木钙类减水剂同时使用时，在较短时间内，混凝土会突然丧失流动性。减水剂的掺量不够时，混凝土的流动性能达不到要求；掺量过大时，又会导致混凝土出现离析、泌水、板结等不良现象。这些现象的出现往往是由水泥与减水剂的适应性问题引起的。水泥与减水剂适应性差，将导致混凝土的工作性能满足不了运输、施工的要求，进而影响到混凝土的密实性、均匀性，最终损害混凝土的力学性能与耐久性能。

三、高性能混凝土的性能

优良的施工性。如高流动性、免振自密实性或者满足某种特定工程的施工性（如滑模摊铺路面混凝土、水下施工混凝土、快速注浆材料等）；强度高。目的是尽量减少肥梁胖柱，但必须要同时考虑建筑的美学效果和结构挠度和功能等方面的要求，也即，并不是每项工程都需要高强混凝土；尽可能地提高耐久性，不管是中低强度混凝土还是高强度混凝土都必须十分注重耐久性；具有下列某些特殊功能，如超早强、低脆性、高耐磨性、吸声、自呼吸性等。

四、减水剂的选用及其掺量的确定

1、减水剂的选用原则

选用减水剂的基本原则：一是外加剂性能应满足工程上的使用要求，与所用胶凝材料有较好的适应性；二是具有合理的经济性。根据具体工程结构设计对混凝土性能的要求确定，如强度等级、弹性模量、抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性能等。除此之外，选择减水剂时还需注意以下几点：

（1）减水剂的选择要考虑施工工艺、季节（施工温度）、混凝土功能以及是否大体积混凝土等要求；

（2）需考虑实际工程中所使用到的原材料，如水泥品种、强度等级、掺合料以及砂石等的品种和技术性能等。

（3）严禁使用对人体产生危害、对环境产生污染的外加剂，须注意生产厂家提供的相关资料。

（4）同时使用几种外加剂时，应注意不同品种外加剂之间的相容性及其对混凝土性能的影响。如：聚羧酸系高性能减水剂与萘系减水剂不宜复合使用。

（5）对配筋混凝土和有耐久性要求的混凝土，应按有关标准规定严格控制混凝土氯离子含量和碱含量。由于聚羧酸系高性能减水剂的掺量对其性能影响较大，使用者须注意准确计量。

2、减水剂掺量的确定

在外加剂产品说明书给出的合适掺量范围内，通过试验选择最佳掺量。根据试验结果，决定减水剂的掺量的因素如下：

（1）混凝土设计与施工要求混凝土配合比；

（2）外加剂的品种及应用范围；

（3）水泥品质（品种、矿物组成、碱含量、细度）、混合材的品质与含量；

（4）混凝土其它组成材料的技术性能；

（5）外加剂复配方式（成分与比例）及其外加剂的掺入方法；

（6）施工工艺与环境条件等。

可以利用相似性与对称性原理，对混凝土外加剂的掺量进行优化试验，从而准确地确定外加剂的最优掺量，提高混凝土的耐久性指标，使外加剂的效能发挥到最佳状态。

五、减水剂与水泥的适应性及其改善方法

1、减水剂与胶凝材料不适应的表现形式

外加剂与胶凝材料不适应性的表现形式主要有以下几个方面：混凝土流动性变差；混凝土的坍落度损失较大；出现离析、泌水和扒底现象；硬化混凝土强度明显降低；混凝土变形增大，耐久性降低；大体积混凝土中缓凝效果不明显，出现温差裂缝。

2、减水剂与水泥不适应的原因分析

（1）与水泥对减水剂的吸附之间的关系。不同水泥矿物对减水剂的吸附能力是不同的。有研究表明水泥中主要矿物对减水剂吸附能力的顺序是：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S。如果水泥对减水剂吸附能力较强，加水拌和时，较多的减水剂涌聚到水泥颗粒表面，使整个液相中减水剂的浓度显著下降，导致对水泥起分散作用的减水剂量不足，因而引起坍落度损失。

（2）水泥中的碱和SO3含量是影响水泥与减水剂适应性的重要参数。试验研究表明，高可溶性SO3和高碱水泥对外加剂的适应性较好；中等可溶性硫酸盐和碱含量的水泥对外加剂的适应性较好；可溶性硫酸盐少的低碱水泥，这种水泥对外加剂的适应性很差。

（3）水泥细度和颗粒级配也会影响水泥与减水剂的适应性。最新研究表明，水泥细度变化对工作性和混凝土早期水化反应的影响程度比通常所认为的其他因素影响更大。水泥越细，对减水剂的吸附量也就越大，因而使得减水剂的作用效果减弱。同时，较细的水泥水化速度较快，因此，混凝土的坍落度损失较大。在相同的比表面积情况下，水泥的颗粒分布越窄，水化速度越快。

3、解决减水剂与胶凝材料不适应问题的技术措施

由于目前对引起水泥与减水剂不适应原因认识的不足，因而解决这一问题的技术措施并不十分成熟。根据已有的研究结果，解决这一问题可以从以下几个方面入手：

（1）控制好水泥的细度和颗粒级配。水泥颗粒太细，一方面对减水剂的吸附作用较强；另一方面，水泥的水化速度较快。这2个方面的作用都会使得混凝土的坍落度损失增大。在相同的比表面积时，水泥颗粒的级配越窄，水化速度越快，坍落度损失越大。一般来说，水泥的细度应控制在300~350㎡/g范围内，不宜太细。

（2）增加粉煤灰的掺量，减少磨细矿渣粉的掺量。

（3）根据胶凝体系选择合适的化学外加剂。对于萘系减水剂来说，如果混凝土中磨细矿渣粉掺量较大，选择低浓型的高效减水剂较为合适；如果混凝土中粉煤灰掺量较大，选择高浓型的高效减水剂更为合适。

（4）尽量降低碱含量。

六、结束语

综上所述，高性能是混凝土材料发展的必然趋势，高性能混凝土中水泥与减水剂的比例对它的整体质量有着重要的影响。因此，我们要加强对高性能混凝土中水泥与减水剂适应性辩证关系的分析。

作者：王文宪，如涉及作品内容、版权和其它问题，请及时联系，我们将尽快处理。

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