水泥与外加剂的适应性.doc

PAGE PAGE 1 水泥与外加剂的适应性 王 文 义（教授级高工） 国家水泥质量监督检验中心 技术顾问 中国建筑材料科学研究总院 水泥与新材所技术顾问 全国水泥标准化委员会 技术顾问 贵州德能科技有限公司 技术总监 贵州德能科技有限公司 地址：贵阳市南明区红岩路2-8号红岩工业园 电话：0851传真：0851-5630070-808 E-mail：sales@ 网址：http：// 2008年10月编 目 录 一、水泥与外加剂适应性问题 二、水泥水化硬化机理 三、减水剂减水作用机理 四、影响水泥与减水剂适应性的因素 1.熟料矿物组成的影响 2.熟料煅烧质量的影响 3.熟料中硫碱比的影响 4.水泥中石膏的影响 5.水泥中碱含量的影响 6.水泥中混合材料的影响 7.水泥细度的影响 8.减水剂品种的影响 五、相容剂的研制 水泥与外加剂适应性综述 水泥与外加剂适应性问题 水泥与外加剂（主要是减水剂）的适应性是当前砼施工遇到的突出问题，特别是小水灰比的高性能砼更为严重。因此要求水泥企业能生产适应性好的水泥，或要求外加剂企业生产适应性好的减水剂。 水泥与减水剂适应性简单而言，使用一种水泥和一种减水剂拌制的砼，获得较高坍落度，并经过1h（或更长时间）坍落度能够保持初始值（或很接近初始值），就认为水泥与减水剂相适应（或相容）。如果使用一种水泥与另一种减水剂，或使用一种减水剂与另一种水泥拌制的砼时，初始坍落度很好，经过1h（或更长、更短时间），坍落度很小（或不流动了），就认为水泥与减水剂不适应。 在水泥与减水剂适应与不适应的情况，通常用坍落度损失大小表示，即： 坍落度损失% = 坍落度损失愈小，说明适应性愈好，坍落度损失愈大，适应性愈差。一般来讲，坍落度损失在15%以内均可以。 由于测定砼坍落度费工费时，为了简便快速知道水泥与减水剂的适应状况，大多采用水泥净浆流动度方法，测定流动度损失，即： 水泥净浆流动度损失% = 采用净浆流动方法测定的流动度损失，大都与砼坍落度损失一致。 水泥与减水剂适应性是由两个方面决定的，一是减水剂因素，二是水泥因素。因此遇两者不相适的情况：调整减水剂的组成，更换减水剂品种可以达到两者适应；调整水泥生产工艺也可以达到两者适应。 水泥与减水剂适应性的实质是，掺加减水剂后是否改变了水泥加水后的早期水化硬化过程。如果不改变，适应性好，如果改变了，加速了水泥早期水化硬化过程，适应性不好。 水泥水化硬化机理 1.硅酸盐水泥的水化过程大致如图1所示。 水泥水化硬化过程大致分为三个阶段：早期，从加水到3h左右；中期，从3h左右到20-30h；后期，从中期以后的长期水泥硬化。 予诱导期：加水后以分钟计一段时间内，水泥易溶解的碱盐、硫酸钙和铝酸钙等首先进入溶液，参数C3S开始水化介体，Aft相开始形成。 诱导期：水泥水化液相中硅酸根离子浓度下降，Ca++浓度对CH来说达到过饱和，C-S-H和CH晶核开始生长并长大。这一时期水化速度很小，大致在加水后3小时内结束。 加速器：核晶作用使液相Ca++ 浓度下降，出发C3S水化重新加速，C-S-H和CH大量形成，加热又增大，水泥浆体逐渐失去流动性，出现初凝和终凝。 减速期：由于水泥颗粒周围的产物越来越厚，水渗透和离子扩散越来越慢，C-S-H和CH的形成速度又扩散控制，水化热逐渐减小。此时大部分C3A已与石膏生成Aft相，若石膏不足，Aft与Ae（OH）4 反应生成Afm相，Afm产生决定与铝酸根离子和硫酸根离子的相对量。这个阶段水泥浆体产生较高强度。 后期：此时放热越来越小，C2S的水化越来越明显。随时间延长，水泥强度愈来愈高。 2.水泥水化早期的微观结构的形成过程见图2。 （a） （b） （c） （d） （a） （b） （c） （d） 图2 硅酸盐水泥水化微观结构的发展 （a）多矿物颗粒未水化断面 （b）水化10min，AFt形成，在表面形成无定形富铝凝胶，短针状AFt晶核在凝胶边缘和溶液中形成 （c）10h，C3S反应在AFt网上形成“外”产物C-S-H，颗粒表面与产物壳间有约1μm的间隙 （d）18h，C3A二次形成长针状Aft，C3S继续水化，在产物壳内形成“内”C-S-H 早期水泥加水后数分钟时，在颗粒表面首先形成无定形凝胶膜，凝胶膜含较多的Al和Si，还有Ca++ 和SO3-2 。在胶膜表面和离水泥颗粒一定距离的地方出现短而粗的AFt微晶（b）。水化1h后，AFt晶体长大达250ⅹ100nm。水泥颗粒表面和液相中水化产物的形成，3μm的水泥颗粒在加速期结束前几乎完全水化，使水泥浆粘度增加，浆体中的水逐渐失去流