1、高效減水劑和水泥之間適應(yīng)性高效減水劑和水泥之間適應(yīng)性問(wèn)問(wèn) 題題 的的 研研 究究xx建筑工程材料檢測(cè)中心建筑工程材料檢測(cè)中心xx 博士博士高效減水劑和水泥之間適應(yīng)性高效減水劑和水泥之間適應(yīng)性問(wèn)問(wèn) 題題 的的 研研 究究一一. 適應(yīng)性的概念適應(yīng)性的概念二二. 影響適應(yīng)性的因素（影響適應(yīng)性的因素（水泥的物理化學(xué)性水泥的物理化學(xué)性能、高效減水劑性能、混凝土拌合物性能）能、高效減水劑性能、混凝土拌合物性能）三三. 改善適應(yīng)性的措施改善適應(yīng)性的措施一一. 適應(yīng)性的概念適應(yīng)性的概念n 高效減水劑：降低混凝土的水膠比，改善新拌高效減水劑：降低混凝土的水膠比，改善新拌混凝土工作性，控制坍落度損失，賦予混凝土優(yōu)

2、混凝土工作性，控制坍落度損失，賦予混凝土優(yōu)良施工性能和高密實(shí)度。良施工性能和高密實(shí)度。n 適應(yīng)性的問(wèn)題成為困擾混凝土工作者的一個(gè)難適應(yīng)性的問(wèn)題成為困擾混凝土工作者的一個(gè)難題，影響外加劑的應(yīng)用效果和推廣應(yīng)用。題，影響外加劑的應(yīng)用效果和推廣應(yīng)用。n 適應(yīng)性的問(wèn)題是一個(gè)極其錯(cuò)綜復(fù)雜的問(wèn)題：涉適應(yīng)性的問(wèn)題是一個(gè)極其錯(cuò)綜復(fù)雜的問(wèn)題：涉及到水泥化學(xué)、高分子材料學(xué)、表面物理化學(xué)和及到水泥化學(xué)、高分子材料學(xué)、表面物理化學(xué)和電化學(xué)等多方面的知識(shí)。電化學(xué)等多方面的知識(shí)。適適 應(yīng)應(yīng) 性性 的的 概概 念念n 水泥與減水劑適應(yīng)時(shí)：水泥與減水劑適應(yīng)時(shí)：n減水劑在常用摻量下能夠達(dá)到它自身的減水率；減水劑在常用摻量下能夠達(dá)

3、到它自身的減水率；n沒(méi)有離析和泌水現(xiàn)象；沒(méi)有離析和泌水現(xiàn)象；n坍落度隨時(shí)間變化損失相應(yīng)較小；坍落度隨時(shí)間變化損失相應(yīng)較小；n對(duì)混凝土的強(qiáng)度等性能無(wú)負(fù)面影響。對(duì)混凝土的強(qiáng)度等性能無(wú)負(fù)面影響。n 不適應(yīng)時(shí)：不適應(yīng)時(shí)：初始坍落度小，坍落度損失快，初始坍落度小，坍落度損失快，離析，離析，泌水，外加劑用量增加泌水，外加劑用量增加。適應(yīng)性的概念適應(yīng)性的概念水泥與高效減水劑適應(yīng)性包括三個(gè)方面：水泥與高效減水劑適應(yīng)性包括三個(gè)方面：n 初始流動(dòng)性初始流動(dòng)性n 高效減水劑是否有明確的飽和點(diǎn)高效減水劑是否有明確的飽和點(diǎn)n 流動(dòng)性損失情況流動(dòng)性損失情況MarshMarsh錐錐評(píng)價(jià)水泥與評(píng)價(jià)水泥與FDNFDN的適應(yīng)的適

4、應(yīng)性性?xún)魸{流動(dòng)度凈漿流動(dòng)度評(píng)價(jià)水泥與評(píng)價(jià)水泥與FDNFDN的適應(yīng)的適應(yīng)性性 高效減水劑和水泥之間適應(yīng)性高效減水劑和水泥之間適應(yīng)性高效減水劑的性能高效減水劑的性能水泥性能水泥性能混凝土拌合物性能混凝土拌合物性能二二. . 影響適應(yīng)性的因素影響適應(yīng)性的因素1. 水泥的物理化學(xué)性能對(duì)適應(yīng)性的影響水泥的物理化學(xué)性能對(duì)適應(yīng)性的影響水泥的礦物組成和反應(yīng)能力水泥的礦物組成和反應(yīng)能力nC3A活性（取決于其形態(tài)和熟料硫化程度）活性（取決于其形態(tài)和熟料硫化程度）n吸附順序吸附順序C3AC4AFC3SC2S，在高效減水，在高效減水劑摻量相同的情況，劑摻量相同的情況，C3A和和C4AF含量較高的水含量較高的水泥漿體中

5、，減水劑的分散效果較差。泥漿體中，減水劑的分散效果較差。 水泥的細(xì)度水泥的細(xì)度 水泥的比表面積越大，對(duì)減水劑的吸附量就水泥的比表面積越大，對(duì)減水劑的吸附量就越多。越多。水泥磨細(xì)使減水劑的飽和摻量增大，并水泥磨細(xì)使減水劑的飽和摻量增大，并加劇了水泥漿體的流動(dòng)性損失。加劇了水泥漿體的流動(dòng)性損失。 水泥性能水泥性能提高水泥顆粒球形度提高水泥顆粒球形度 水泥顆粒級(jí)配和顆粒球形度的變化對(duì)減水水泥顆粒級(jí)配和顆粒球形度的變化對(duì)減水劑的飽和摻量影響不大，但影響了水泥漿體的劑的飽和摻量影響不大，但影響了水泥漿體的初始及初始及1hr1hr后的流動(dòng)度。水泥后的流動(dòng)度。水泥T1T1的初始及的初始及1hr1hr后后的流

6、動(dòng)度均大于的流動(dòng)度均大于T2T2。 顆顆粒粒球球形形度度不不同同的的水水泥泥 T1、T2 對(duì)對(duì)減減水水劑劑的的吸吸附附量量 吸吸附附量量(mg/g)/單單位位面面積積的的吸吸附附量量（10-3 mg/cm2） 1hr 后后溶溶液液中中減減水水劑劑濃濃度度 (g/l) 水水泥泥 比比面面積積cm2/mg MG BW SM MG BW SM T1 3020 3.56 / 1.18 3.61 / 1.19 3.89 / 1.29 0.64 0.71 0.77 T2 3310 3.78 / 1.15 3.86 / 1.17 4.04 / 1.22 0.61 0.67 0.73 (球球形形度度：T10.

7、74；T20.67) 水泥性能水泥性能控制水泥合理的顆粒級(jí)配控制水泥合理的顆粒級(jí)配n初始流動(dòng)度：初始流動(dòng)度：X2大于大于X1；n1hr后的流動(dòng)度：后的流動(dòng)度：X2小于小于X1。 顆顆粒粒級(jí)級(jí)配配不不同同的的水水泥泥X1、X2對(duì)對(duì)減減水水劑劑的的吸吸附附量量 初初始始吸吸附附量量（mg/g） 1小小時(shí)時(shí)后后溶溶液液中中減減水水劑劑濃濃度度 (g/l) 水水泥泥 MG BW SM DFS-II MG BW SM DFS-II X1 3.28 4.03 4.6 2.39 0.61 0.58 0.50 0.66 X2 3.6 4.59 4.8 2.87 0.58 0.53 0.39 0.53 0816

8、24324080umproportion (%)X1X2水泥性能水泥性能混合材品種混合材品種高效減水劑高效減水劑: :n對(duì)礦渣水泥和粉煤灰水泥的適應(yīng)性較好，對(duì)礦渣水泥和粉煤灰水泥的適應(yīng)性較好，礦渣礦渣和粉煤灰的摻入可使水泥漿體的流動(dòng)度增大、和粉煤灰的摻入可使水泥漿體的流動(dòng)度增大、流動(dòng)度損失減小流動(dòng)度損失減小 ；n對(duì)火山灰、焙燒煤矸石及窯皮為混合材的水泥對(duì)火山灰、焙燒煤矸石及窯皮為混合材的水泥的適應(yīng)性較差，要達(dá)到預(yù)期的效果，需要適當(dāng)?shù)倪m應(yīng)性較差，要達(dá)到預(yù)期的效果，需要適當(dāng)增加高效減水劑的摻量。增加高效減水劑的摻量。水泥性能水泥性能 混合材的輔助減水作用主要靠三個(gè)作用：混合材的輔助減水作用主要靠三

9、個(gè)作用：n顆粒吸附作用；顆粒吸附作用；n顆粒堆積作用；顆粒堆積作用；n顆粒球形作用。顆粒球形作用。 提高混合材比面積可提高水泥強(qiáng)度，改善與減提高混合材比面積可提高水泥強(qiáng)度，改善與減水劑的適應(yīng)性，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥的可行措施之一。水劑的適應(yīng)性，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥的可行措施之一。優(yōu)化混合材細(xì)度和摻量?jī)?yōu)化混合材細(xì)度和摻量水泥性能水泥性能水泥的陳化時(shí)間水泥的陳化時(shí)間n 使用剛出磨的水泥和出磨溫度還較高的水泥，使用剛出磨的水泥和出磨溫度還較高的水泥，就會(huì)出現(xiàn)減水率低、坍落度損失快的現(xiàn)象。使就會(huì)出現(xiàn)減水率低、坍落度損失快的現(xiàn)象。使用陳放時(shí)間稍長(zhǎng)的水泥，就可以避免出現(xiàn)上述用陳放時(shí)間稍長(zhǎng)的水泥，就可以避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象

10、。現(xiàn)象。水泥性能水泥性能 水泥的堿含量水泥的堿含量n 控制流動(dòng)性和流動(dòng)性損失重要參數(shù)之一控制流動(dòng)性和流動(dòng)性損失重要參數(shù)之一n AARn 堿含量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致混凝土的凝結(jié)時(shí)間縮短和坍堿含量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致混凝土的凝結(jié)時(shí)間縮短和坍落度經(jīng)時(shí)損失變大。落度經(jīng)時(shí)損失變大。水泥性能水泥性能水泥的堿含量水泥的堿含量n粘土質(zhì)原料中一般都含有粘土質(zhì)原料中一般都含有K2O和和Na2O，這些堿會(huì)，這些堿會(huì)固溶在熟料礦物中，減少熟料礦物的生成量，并固溶在熟料礦物中，減少熟料礦物的生成量，并影響熟料礦物的結(jié)構(gòu)形成和水泥水化的性質(zhì)，使影響熟料礦物的結(jié)構(gòu)形成和水泥水化的性質(zhì)，使水泥的流變性能變差，后期強(qiáng)度降低。水泥的流變性能變差，后

11、期強(qiáng)度降低。n碳酸鈣原料和燃料煤中往往含有硫酸鹽、硫化物碳酸鈣原料和燃料煤中往往含有硫酸鹽、硫化物和元素硫等雜質(zhì)，在燃燒過(guò)程中也會(huì)固溶在熟料和元素硫等雜質(zhì)，在燃燒過(guò)程中也會(huì)固溶在熟料中。中。水泥性能水泥性能n同時(shí)存在堿和同時(shí)存在堿和SOSO3 3時(shí)，就會(huì)形成堿的硫酸鹽，即時(shí)，就會(huì)形成堿的硫酸鹽，即堿的硫酸鹽化，堿的硫酸鹽化可減少堿在熟料礦堿的硫酸鹽化，堿的硫酸鹽化可減少堿在熟料礦物中的固溶量，對(duì)水泥凝結(jié)的性質(zhì)能產(chǎn)生更有益物中的固溶量，對(duì)水泥凝結(jié)的性質(zhì)能產(chǎn)生更有益的影響。的影響。n堿性硫酸鹽少的水泥，由于減水劑強(qiáng)烈的吸附，堿性硫酸鹽少的水泥，由于減水劑強(qiáng)烈的吸附，導(dǎo)致混凝土坍落度損失特別快導(dǎo)致混

12、凝土坍落度損失特別快 ?？扇苄詨A含量?？扇苄詨A含量增加時(shí)，吸附減水劑量線(xiàn)性下降。增加時(shí)，吸附減水劑量線(xiàn)性下降。水泥性能水泥性能水泥的堿含量水泥的堿含量OKONaSOSD22385. 0292. 1n堿的硫酸鹽化程度用下式計(jì)算：堿的硫酸鹽化程度用下式計(jì)算： n不同的硫酸鹽化程度對(duì)水泥性質(zhì)有不同的影響。不同的硫酸鹽化程度對(duì)水泥性質(zhì)有不同的影響。 SD值的范圍為值的范圍為40%200%。欠硫酸鹽化和過(guò)硫。欠硫酸鹽化和過(guò)硫酸鹽化都應(yīng)避免。酸鹽化都應(yīng)避免。n可溶性堿的最佳值為可溶性堿的最佳值為0.40.5%。低于最佳值時(shí)。低于最佳值時(shí)加入加入Na2SO4，水泥流動(dòng)性會(huì)顯著增加。，水泥流動(dòng)性會(huì)顯著增加。水

13、泥性能水泥性能水泥的堿含量水泥的堿含量石膏的形態(tài)石膏的形態(tài) 水泥中水泥中SO42-離子的溶解速度必須和離子的溶解速度必須和C3A的活的活性平衡性平衡 水泥性能水泥性能42SO無(wú)水石膏(天然的)C2SC3AC4AFC3S低分子量高分子量石膏合成硫酸鈣半水石膏其它填充料CaO堿性硫酸鹽少量礦物相 硫酸鈣(脫水半水石膏）水泥和外摻料水泥和外摻料高效減水劑高效減水劑硫酸鈣硫酸鈣水泥、外加劑和硫酸鈣系統(tǒng)相互反應(yīng)的復(fù)雜性水泥、外加劑和硫酸鈣系統(tǒng)相互反應(yīng)的復(fù)雜性硫酸鈣在早期水泥水化中作用硫酸鈣在早期水泥水化中作用n在無(wú)硫酸鈣時(shí)在無(wú)硫酸鈣時(shí)，C3A與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)非?？斓厣膳c水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)非?？斓厣射X酸鈣

14、的水化物：鋁酸鈣的水化物： 2C3A+21H2OC4AH13+C2AH8n在有硫酸鈣時(shí)在有硫酸鈣時(shí)，形成不同的水化產(chǎn)物，形成不同的水化產(chǎn)物鈣礬石鈣礬石)()(263323323鈣礬石HSCACHHSCAC水泥性能水泥性能n隨時(shí)獲得可溶解的合適數(shù)量的硫酸鹽隨時(shí)獲得可溶解的合適數(shù)量的硫酸鹽是關(guān)鍵性因是關(guān)鍵性因素。如果可利用量不足，由于素。如果可利用量不足，由于C3A水化快，將出水化快，將出現(xiàn)現(xiàn)閃凝閃凝；如果過(guò)量時(shí)，石膏沉淀會(huì)導(dǎo)致；如果過(guò)量時(shí)，石膏沉淀會(huì)導(dǎo)致假凝假凝。n在這兩種情況下，水泥的流變性將受到不利的影在這兩種情況下，水泥的流變性將受到不利的影響，因此在熟料中或以后加入的硫酸鹽對(duì)水泥和響，因

15、此在熟料中或以后加入的硫酸鹽對(duì)水泥和外加劑適應(yīng)性是十分重要的。外加劑適應(yīng)性是十分重要的。水泥性能水泥性能產(chǎn)產(chǎn) 物物溶解度溶解度(g/L)石石 膏膏2.08-半水石膏半水石膏6.20-半水石膏半水石膏8.15可溶性無(wú)水石膏可溶性無(wú)水石膏6.30天然無(wú)水石膏天然無(wú)水石膏2.70不同形態(tài)不同形態(tài)CaSO4在在25時(shí)的溶解度時(shí)的溶解度水泥性能水泥性能n 在粉磨過(guò)程中，部分石膏脫水為半水石膏在粉磨過(guò)程中，部分石膏脫水為半水石膏(CaSO4 0.5H2O)，由于半水石膏的溶解度大于，由于半水石膏的溶解度大于二水石膏，這一般是有利的，如果加工控制不二水石膏，這一般是有利的，如果加工控制不合適，形成的半水石膏

16、可能太多，導(dǎo)致在新拌合適，形成的半水石膏可能太多，導(dǎo)致在新拌混凝土中也過(guò)多?；炷林幸策^(guò)多。水泥性能水泥性能石膏的形態(tài)石膏的形態(tài)2. 高效減水劑影響因素高效減水劑影響因素n分子量分子量n分子鏈的長(zhǎng)度分子鏈的長(zhǎng)度n交聯(lián)程度交聯(lián)程度n磺化程度：磺酸鹽基團(tuán)在鏈中的位置磺化程度：磺酸鹽基團(tuán)在鏈中的位置n有無(wú)硫酸鹽存留有無(wú)硫酸鹽存留n平衡離子平衡離子n萘的磺化程度和磺化產(chǎn)物萘的磺化程度和磺化產(chǎn)物 多萘磺酸和多萘磺酸和萘磺酸會(huì)影響到適應(yīng)性。萘磺酸會(huì)影響到適應(yīng)性。n萘系減水劑分子量的大小萘系減水劑分子量的大小 分子的最佳核體數(shù)為分子的最佳核體數(shù)為7 71313。 n平衡離子平衡離子 Na+、Ca2+、Mg2

17、+、NH4+等對(duì)分散效果和適應(yīng)性影響等對(duì)分散效果和適應(yīng)性影響有所差異有所差異。 n減水劑的狀態(tài)減水劑的狀態(tài) 液體外加劑減水效果稍好。液體外加劑減水效果稍好。高效減水劑的性能高效減水劑的性能 3. 混凝土拌合物的影響混凝土拌合物的影響n(yōu)混凝土拌合物自身的參數(shù)：即混凝土拌合物自身的參數(shù)：即W/B(水膠比水膠比)、集料種類(lèi)、集料種類(lèi)和級(jí)配也將明顯地影響到高效減水劑對(duì)水泥的分散效果。和級(jí)配也將明顯地影響到高效減水劑對(duì)水泥的分散效果。 n普通混凝土用水量在普通混凝土用水量在160200kg/m3，高強(qiáng)高性能混凝，高強(qiáng)高性能混凝土用水量在土用水量在120150kg/m3。新拌混凝土中出現(xiàn)的各種。新拌混凝土

18、中出現(xiàn)的各種作用必須爭(zhēng)奪水分子作用必須爭(zhēng)奪水分子(表面濕潤(rùn)，水泥水化，電解質(zhì)的表面濕潤(rùn)，水泥水化，電解質(zhì)的溶液化和水合作用等溶液化和水合作用等)。n由于孔隙間水量有限，在普通砼（即由于孔隙間水量有限，在普通砼（即W/C=0.5）中發(fā)生）中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)必然會(huì)受到強(qiáng)烈的干擾，水泥和高效減水劑的化學(xué)反應(yīng)必然會(huì)受到強(qiáng)烈的干擾，水泥和高效減水劑之間的適應(yīng)性也就會(huì)發(fā)生不利的影響。之間的適應(yīng)性也就會(huì)發(fā)生不利的影響。nHPC生產(chǎn)中最大的困難就在于要在足夠長(zhǎng)久的時(shí)生產(chǎn)中最大的困難就在于要在足夠長(zhǎng)久的時(shí)間內(nèi)保持滿(mǎn)意的流變性質(zhì)。間內(nèi)保持滿(mǎn)意的流變性質(zhì)。n在低水灰比條件下，當(dāng)和指定的超塑化劑配合使在低水灰比條件下，當(dāng)和指定的超塑化劑配合使用時(shí)，并不是每一種符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的普通水用時(shí)，并不是每一種符合國(guó)家標(biāo)