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　　聚羧酸减水剂大范围的应用于混凝土中，其减水率高，可调性大，绿色环保，但是其与水泥的适应性问题也一直困扰着广大行业工作者。商品混凝土所用水泥主要是P·O42.5和P·O52.5普通硅酸盐水泥，是由主要含CaO、SiO的原材料按特殊的比例经过“两磨一烧”而成的水硬性胶凝物质，其化学成分、比表面积、颗粒形貌等都会对其与聚羧酸减水剂的适应性造成影响。对聚羧酸减水剂与水泥适应性的测试方法主要是参照GB8076-2008《混凝土外加剂》中的净浆流动性试验来进行。虽然该方法变量少、较为直观，但是实际生产应用中发现该方法并不能完全体现二者的适应性，而GB50119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》附录A中的砂浆相容性方法，可对此作进一步补充。为了更好地开展对聚羧酸减水剂的研究，了解其与水泥适应性的影响因素及其试验方法具有一定的必要性。

　　本文从水泥的化学成分、比表面积、颗粒形貌等方面入手，探究水泥与聚羧酸减水剂的适应性，并对净浆流动性法、砂浆流动性法作比较，总结出部分水泥特性与适应性的关系，以及试验方法对评判结果的影响。

　　水泥：蒙自瀛洲P·O42.5水泥，蒙自瀛洲水泥有限责任公司；弥渡华润P·O42.5水泥，华润水泥弥渡有限公司；海螺P·O42.5水泥，保山海螺水泥有限责任公司；永发P·O42.5水泥，元江县永发水泥有限公司；河湾P·O42.5水泥，弥勒市河湾水泥有限责任公司；云岭P·O42.5水泥，云南建投云岭水泥有限公司；东骏P·O42.5水泥，云南华新东骏水泥有限公司。

　　不同水泥熟料的化学成分、矿物成分、理化性质分别如表1、表2、表3所示。天然石膏：SO3含量36.4%，云南建投云岭水泥有限公司。聚羧酸高性能减水剂（PCE）：自制，m（减水型母液）:m（保坍型母液）:m（白糖）:m（水）=80:80:20:820，固含量10%。

　　由表1可见，不同水泥熟料的化学成分在MgO、SO3、f-CaO的含量上差别较大，其中弥渡华润、永发、云岭3种水泥熟料中的SO3含量较低。

　　由表2可见，不同水泥熟料矿物成分中C3A、C4AF的含量差别不大，C3S和C2S的含量总和差别也不大，主要不同之处在于C3S和C2S的比例。

　　由表3可见，不同水泥的密度和比表面积区别不大，主要是粒度分布（细度）不同，另外，pH值也稍有差异，永发、云岭水泥的pH值较高。

　　水泥净浆流动度：参考JC/T1083-2008《水泥与减水剂相容性试验方法》来测试，固定PCE掺量为水泥质量的1.0%，水灰比为0.29。

　　水泥砂浆流动度：参考GB50119—2013附录A来测试，固定PCE掺量为水泥质量的2.14%，水灰比为0.47。试验中水泥样品为相应熟料加5%（按占总质量计）的天然石膏制得。

　　由表4可见，蒙自瀛洲和河湾水泥的初始流动度表现较好，而永发水泥表现较差。弥渡华润、永发、云岭3种水泥的净浆适应性较差，不仅是初始流动性较小，经时损失也较大。结合表1，适应性较差的3种水泥熟料中SO3的含量都较低。而SO3对水泥水化起着直接的作用，从水化机理及广大学者研究经验来看，其在水泥中含量宜为2.5%～3.5%，而上述3种水泥样品计入天然石膏中的SO3后其SO3含量也分别才2.38%、2.18%、2.26%。

　　C3A含量对水泥的适应性也有较大影响，刘振河等研究认为，C3A含量高的水泥一般与外加剂的适应性都要差，减水剂的减水增强效果较差。但是仅从表2中C3A的含量并没有反映出上述观点，可见水泥与外加剂的适应性是各因素综合影响的结果。为此，增加了对不同水泥pH值经时变化的测试，结果如图1、图2所示。

　　由图1、图2可见，云岭、永发、弥渡华润这3种水泥的初始pH值较高。水化前5min是pH值变化最快的阶段，随水化的进行pH值增大，以第5min来看，pH值增长速率大小关系为蒙自瀛洲跃河湾跃海螺跃云岭跃弥渡华润跃永发。水泥的初始pH值与其碱含量成正比，而随水化速度越快，pH值增长越快。大量研究表明，水泥的水化速度与C3A含量及水泥细度成正比。但从本文试验结果来看，水泥的SO3含量与初始碱度（pH值）对适应性的影响更为突出和直接。有学者提出水泥塑化度（SD）的概念，SD=SO3/（1.29Na2O+0.85K2O），认为在一些范围内水泥与减水剂的适应性与SD值成正比。此观点与本文试验结果相符。另外，有研究表明，硫碱比也会对水泥的相容性造成影响。乔丽娜等研究了熟料硫碱比对水泥净浆流变性能的影响，得出硫碱比过低会导致水泥净浆的流变性能变差的结论。此观点对于本文试验结果也有一定的佐证作用。

　　选取东骏P·O42.5水泥的配方。固定水泥用量为500g，不加外加剂，调整用水量，控制净浆初始流动度为（210±2）mm，调整熟料的比表面积，得到不同比表面积水泥，需水量及经时流动度变化如表5所示。

　　由表5可见，随比表面积的增大，净浆流动度整体呈减小趋势，且分散保持性能变差。一是随比表面积增大，水泥的需水量增大，可供流动的自由水减少；二是随比表面积增大，水泥对外加剂的吸附增加，且水化速度更快，所以初始流动性及分散保持性能都有所下降。

　　GB175-2007《通用硅酸盐水泥》规定硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的比表面积不低于300m2/kg，水泥的比表面积越大，其需水量越大，也会造成水泥与外加剂的适应性不良。

　　由表6可见，随比表面积的增大，砂浆流动度整体呈增大的趋势，砂浆分散保持性逐渐变差。

　　对水泥与外加剂适应性的评价方法常见的有净浆流动度法、砂浆流动度法、马歇尔法等，常用于生产的全部过程中的为净浆流动度法，偶尔也会补充砂浆流动度法。分别采取了净浆流动度和砂浆流动度重复前面的试验，发现多数情况下砂浆流动度结果与净浆流动度结果一致，但是当水泥比表面积不同时，对比表5和表6可见，净浆初始流动度随比表面积的增大整体呈减小的趋势，而砂浆初始流动度则呈现近乎相反的结果。其原因可能为：净浆的流动性取决于浆体中的自由水（越多，流动度越大），表现为比表面积小的吸水少，自由水多，流动度大；比表面积大的吸水多，自由水少，流动度小；而砂浆的流动性由自由水和浆体共同影响，在一些范围内，虽然比表面积大的水泥吸水更多，导致自由水减少，但是同质量的水泥其颗粒更多，形成了更多的带水膜层的浆体，故而出现上述现象。

　　（1）水泥细度增大了水泥颗粒的吸附面积，要达到相同的吸附厚度，减水剂的吸附量增多，在实验数据中表现为水泥的标准稠度用水量随细度的增大而增大，这也在净浆试验中得以体现，随着比表面积的提升，水泥的净浆流动度下降；

　　（2）水泥细度提高了水泥的活化能，水泥活性提高，反应加速，净浆和砂浆试验中都体现出随着比表面积的提升浆体的经时损失变大；

　　（3）水泥胶砂流动度在细度过大和过小时都较低，而当细度（45μm筛筛余）约20%时，胶砂流动度达到峰值，其中当水泥比表面积大于400m2/kg时，水泥与减水剂的相容性开始变差；

　　（4）相较于水泥颗粒的细度和比表面积，水泥颗粒分布的合理性对水泥与减水剂相容性影响更重要，水泥颗粒堆积越紧密，在一定用水量下，游离水就相应的增多，流动性能提高，需要的减水剂用量就相应的减少，水泥与减水剂的相容性就好，相反变差。

　　由此可见，对于混凝土这个复杂的系统而言，对其状态的影响因素是多样且综合的，单一材料的影响并不是直接的，而是与其他材料搭配后共同作用的结果。一些范围内，净浆相容性可以直观地表现出减水剂在水泥中的减水及保坍情况，而砂浆适应性试验比净浆适应性试验更贴近混凝土的实际情况。

　　（1）水泥与聚羧酸减水剂的适应性是一个综合性的概念，其影响因素是多样且综合的。不同水泥的初始pH值在12.385～12.603，水化开始后，pH值高的、增长快的其流动性损失较大；SO3含量对流动性影响也较大，一些范围内SO3的含量越低，流动性损失越大。

　　（2）多数情况下净浆相容性和砂浆相容性表现是一致的，而在水泥比表面积不同时二者也许会出现相反的情况。净浆相容性可以直观地表现减水剂在水泥中的减水及保坍情况；而砂浆相容性更贴近混凝土的真实的情况。（来源：《新型建筑材料》2024.03）返回搜狐，查看更加多