72 減水劑與水泥的適應性是什么？

減水劑是能使混凝土在保持原有坍落度不變的情況下，顯著地減少混凝土拌合用水量的外加劑。在目前的混凝土施工中，無論冬季還是夏季，廣泛采用減水劑改善混凝土的性能，拌制各種性能的混凝土，以滿足設計施工要求。

（一）摻減水劑在水泥漿中的作用

由于水泥漿中加入減水劑，水泥顆粒表面形成吸附膜，影響水泥水化速度，使水泥晶體生長更完善，網絡結構更密實，從而提高水泥石強度及密實性，無論是普通減水劑還是高效減水劑在混凝土中有如下作用：

（１）使水泥顆粒分散，改善混凝土的和易性。

（２）在保持坍落度不變的情況下，可使混凝土單位用水量減少8％～25％。

（３）由于單位用水量的減少，使水灰比減少，可大幅度提高混凝土早期或后期強度，混凝土的密實性得到提高。

（４）若保持水灰比不變的情況下，可增大坍落度100～200mm，從而滿足泵送混凝土與自密實混凝土和水下不離析混凝土的施工要求。

（５）由于用水量的減少，泌水、離析現象減少，可提高混凝土的抗壓性能，使混凝土的耐久性增強。

（二）減水劑對水泥早期水化影響

水泥加水拌合后，顆粒表面的礦物成分很快與水發生水化和水解作用，產生新的水化物，并放出一定的熱量，其水化產物有氫氧化鈣、水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化鐵鋁酸鈣及水化硫鋁酸鈣等。從運輸到澆筑完畢稱為水泥的早期水化，這個時期水化的化學物理過程，將影響混凝土的施工性能。

減水劑多數為表面活性劑，吸附于水泥顆粒表面使顆粒帶電。顆粒間由于帶相同電荷而相互排斥，使水泥顆粒被分散，從而釋放顆粒間多余的游離水，達到減水目的，滿足設計與施工要求。

在早期，由于C₃S和C₃A的主導作用，對水泥漿的流變性能和凝結性能至關重要，外加劑和水泥反應物的相互作用或外加劑對水泥水化的擴散過程、成核過程和生長過程的干擾將影響混凝土的性能。

（三）減水劑和水泥漿的流動性

在混凝土中，水泥加水后和水泥顆粒表面的化學作用，導致粒子形成聚集結構，束縛一部分水，不能用于潤滑水泥粒子，也不能溶于水化。加入減水劑后，由于吸附作用和電荷斥力，使水泥粒子分散，釋放束縛水并阻止粒子的表面相互作用，使水泥漿體的流動性增大，減水劑與水和水泥體系接觸后即平順地吸附于水泥粒子表面或者處于游離狀態，C₃S、C₃A和外加劑在5min即達到最大吸附量，隨著吸附量增加、流動度增大，C₃A在拌合后幾秒鐘吸附了相當多的外加劑，C₃S在６～７min才開始吸附外加劑，減水劑的吸附量與吸附速度受到水泥中硅酸鹽相比例（C₃S/C₂S）和鋁酸鹽相比例（C₃A/C₄AF）的影響很大。對不同C₃S/C₂S比例和不同C₃A/C₄AF比例的水泥進行試驗，結果表明：水泥中C₃S／C₂S和C₃A／C₄AF比值較高時，水泥吸附較多的減水劑；在C₃S和C₂S的數量保持不變，C₃A比C₄AF吸附了更多的減水劑，C₃S比C₂S吸附更多的減水劑。沒有摻加外加劑的水泥，同時隨著C₃S和C₂S所占比例增加，黏度增加，混凝土流動性較小。減水劑中萘磺酸高縮合物吸附于水泥粒子表面，鋁酸鹽呈正電荷，易吸附帶負電荷的減水劑，硅酸鈣帶負電荷，稍后與鋁酸鹽吸附減水劑，水泥中四種礦物成分吸附減水劑均帶負電荷，因同電荷相斥水泥粒子分散，隨著減水劑的摻量增加，吸附量增加，混凝土的流動性增大，減水率增加到一定數量，到達最大減水率，此后再加減水劑摻量，減水作用不再增加。

水泥成分中主要四種礦物成分含量不同時，對減水劑的吸附量是不同的，得到的分散效果不同；同理可得，相同的和易性，就需要用不同的減水劑的摻量來達到，若水泥中C₃A或C₃S含量大時要用較多減水劑。

（四）摻減水劑對水泥凝結和混凝土坍落度損失的影響

水泥各成分和水反應的活性依次為：C₃A＞C₃S＞C₂S＞C₄AF，摻外加劑對硫酸鹽控制水化速度的影響必然會影響水泥的水化過程，部分水泥廠采用硬石膏做調凝劑，雖然在普通混凝土工程中應用這種水泥性能正常。但現在外加劑廣泛應用，這種水泥會產生與外加劑不適應的問題，這在混凝土施工中產生混凝土假凝、閃凝等一系列的物理化學反應。水泥粒子同外加劑的分散作用，粒子間接觸更為緊密，如粒子間斥力降低，將會使粒子間移動變得較為困難，靜電斥力降低，粒子間的摩擦阻力增加，導致流動性降低，這就是坍落度損失。

高性能混凝土由于水膠比小，高效減水劑摻量多，摻加大量的混合材料使水泥與減水劑的不適應性問題更為突出，主要表現在減水率低，坍落度損失快的問題較多，影響混凝土與減水劑相容性的因素很多，如水泥的成分、細度、C₃A的含量、石膏的種類等。

（五）其他因素影響

在混凝土中應用的其他問題是：若應用不當或拌合方式不同也會引起混凝土流變性的變化。

（１）減水劑摻量較多時，水泥漿的流動度大，漿體稀薄，不足以與集料粘聚，往往會引起混凝土離析，可以適量增加用砂量，增加膠凝材料或適量減少減水劑摻量。

（２）試驗數據小，往往不能反映試樣的真實情況。對于同樣的混凝土配合比，試驗室內拌合的比拌合樓攪拌機少用0.1％～0.2％普通減水劑，若是高效減水劑還要在此基礎上增加1.0％左右。

（３）溫度、集料貯存的場地及混凝土運距對減水劑效應也產生不利的影響。

混凝土溫度高時，坍落度損失較快。集料貯存有涼棚遮陽擋雨，集料對混凝土坍落度變化?。环粗瑒t混凝土的坍落度變化異常。運距超過40km以上，坍落度損失較多，在出機混凝土坍落度必須注意這一點，在外加劑的摻量上來調節這樣的損失。

總而言之，無論是哪種減水劑都有一個最佳摻量問題，因為各種減水劑有其主要功能，也有一定的適用范圍，使用時應發揮其特點，才能充分顯示它的作用。

①使用水劑要根據具體條件要求選用。如一般混凝土主要采用普通減水劑；氣溫高時，摻用引氣型減水劑或緩凝型減水劑；氣溫低時，多用復合早強減水劑。

②使用外加劑之前要進行試驗，目前雖然已有外加劑國家標準和外加劑應用規范，但由于生產管理及其他一些原因，可能使某些產品質量不穩定，加上外加劑對水泥有一個適應性問題，為確保工程質量，除按現有規定對要用的外加劑性能進行檢測外，還要進行混凝土試配。檢測摻外加劑混凝土的實際性能。

③使用減水劑要優化混凝土的配合比設計，為確保工程質量，應對配合比做適當調整，由于摻入減水劑后，混凝土拌合物的和易性能獲得較大改善，因此砂率可適當降低。

④使用減水劑要嚴格控制摻量，各減水劑都有各自的適宜摻量范圍，即使同一種外加劑，不同的用途也有不同的適宜摻量，而且摻量與變動范圍都很小，因此必須嚴格控制，摻少了達不到應有效果，超過摻量則可能產生不良后果，嚴重時，甚至可能造成質量事故。

⑤使用摻減水劑的混凝土要注意攪拌，運輸和成型等操作的全過程，摻減水劑的混凝土，為了攪拌均勻，應適當延長攪拌時間，運輸過程應注意保持混凝土拌合物的均勻性，避免離析分層；有緩凝型外加劑的混凝土拌合物，要注意拆模時間應適當延長；摻高減水劑的水泥混凝土要注意坍落度損失快的特性。