1、高效減水劑和水泥之間適應性高效減水劑和水泥之間適應性問問 題題 的的 研研 究究xx建筑工程材料檢測中心建筑工程材料檢測中心xx 博士博士高效減水劑和水泥之間適應性高效減水劑和水泥之間適應性問問 題題 的的 研研 究究一一. 適應性的概念適應性的概念二二. 影響適應性的因素（影響適應性的因素（水泥的物理化學性水泥的物理化學性能、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. 改善適應性的措施改善適應性的措施一一. 適應性的概念適應性的概念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

2、混凝土工作性，控制坍落度損失，賦予混凝土優良施工性能和高密實度。良施工性能和高密實度。n 適應性的問題成為困擾混凝土工作者的一個難適應性的問題成為困擾混凝土工作者的一個難題，影響外加劑的應用效果和推廣應用。題，影響外加劑的應用效果和推廣應用。n 適應性的問題是一個極其錯綜復雜的問題：涉適應性的問題是一個極其錯綜復雜的問題：涉及到水泥化學、高分子材料學、表面物理化學和及到水泥化學、高分子材料學、表面物理化學和電化學等多方面的知識。電化學等多方面的知識。適適 應應 性性 的的 概概 念念n 水泥與減水劑適應時：水泥與減水劑適應時：n減水劑在常用摻量下能夠達到它自身的減水率；減水劑在常用摻量下能夠達

3、到它自身的減水率；n沒有離析和泌水現象；沒有離析和泌水現象；n坍落度隨時間變化損失相應較??；坍落度隨時間變化損失相應較?。籲對混凝土的強度等性能無負面影響。對混凝土的強度等性能無負面影響。n 不適應時：不適應時：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。適應性的概念適應性的概念水泥與高效減水劑適應性包括三個方面：水泥與高效減水劑適應性包括三個方面：n 初始流動性初始流動性n 高效減水劑是否有明確的飽和點高效減水劑是否有明確的飽和點n 流動性損失情況流動性損失情況MarshMarsh錐錐評價水泥與評價水泥與FDNFDN的適應的適

4、應性性凈漿流動度凈漿流動度評價水泥與評價水泥與FDNFDN的適應的適應性性 高效減水劑和水泥之間適應性高效減水劑和水泥之間適應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. . 影響適應性的因素影響適應性的因素1. 水泥的物理化學性能對適應性的影響水泥的物理化學性能對適應性的影響水泥的礦物組成和反應能力水泥的礦物組成和反應能力nC3A活性（取決于其形態和熟料硫化程度）活性（取決于其形態和熟料硫化程度）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。 水泥的細度水泥的細度 水泥的比表面積越大，對減水劑的吸附量就水泥的比表面積越大，對減水劑的吸附量就越多。越多。水泥磨細使減水劑的飽和摻量增大，并水泥磨細使減水劑的飽和摻量增大，并加劇了水泥漿體的流動性損失。加劇了水泥漿體的流動性損失。 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 水泥顆粒級配和顆粒球形度的變化對減水水泥顆粒級配和顆粒球形度的變化對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后的流動度。水泥后的流動度。水泥T1T1的初始及的初始及1hr1hr后后的流

6、動度均大于的流動度均大于T2T2。 顆顆粒粒球球形形度度不不同同的的水水泥泥 T1、T2 對對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配控制水泥合理的顆粒級配n初始流動度：初始流動度：X2大于大于X1；n1hr后的流動度：后的流動度：X2小于小于X1。 顆顆粒粒級級配配不不同同的的水水泥泥X1、X2對對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小小時時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對礦渣水泥和粉煤灰水泥的適應性較好，對礦渣水泥和粉煤灰水泥的適應性較好，礦渣礦渣和粉煤灰的摻入可使水泥漿體的流動度增大、和粉煤灰的摻入可使水泥漿體的流動度增大、流動度損失減小流動度損失減小 ；n對火山灰、焙燒煤矸石及窯皮為混合材的水泥對火山灰、焙燒煤矸石及窯皮為混合材的水泥的適應性較差，要達到預期的效果，需要適當的適應性較差，要達到預期的效果，需要適當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作用：混合材的輔助減水作用主要靠三

9、個作用：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度，改善與減提高混合材比面積可提高水泥強度，改善與減水劑的適應性，是生產優質水泥的可行措施之一。水劑的適應性，是生產優質水泥的可行措施之一。優化混合材細度和摻量優化混合材細度和摻量水泥性能水泥性能水泥的陳化時間水泥的陳化時間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，就會出現減水率低、坍落度損失快的現象。使就會出現減水率低、坍落度損失快的現象。使用陳放時間稍長的水泥，就可以避免出現上述用陳放時間稍長的水泥，就可以避免出現上述現象

10、?，F象。水泥性能水泥性能 水泥的堿含量水泥的堿含量n 控制流動性和流動性損失重要參數之一控制流動性和流動性損失重要參數之一n AARn 堿含量過大會導致混凝土的凝結時間縮短和坍堿含量過大會導致混凝土的凝結時間縮短和坍落度經時損失變大。落度經時損失變大。水泥性能水泥性能水泥的堿含量水泥的堿含量n粘土質原料中一般都含有粘土質原料中一般都含有K2O和和Na2O，這些堿會，這些堿會固溶在熟料礦物中，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構形成和水泥水化的性質，使影響熟料礦物的結構形成和水泥水化的性質，使水泥的流變性能變差，后期強度降低。水泥的流變性能變差，后

11、期強度降低。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，在燃燒過程中也會固溶在熟料和元素硫等雜質，在燃燒過程中也會固溶在熟料中。中。水泥性能水泥性能n同時存在堿和同時存在堿和SOSO3 3時，就會形成堿的硫酸鹽，即時，就會形成堿的硫酸鹽，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，對水泥凝結的性質能產生更有益物中的固溶量，對水泥凝結的性質能產生更有益的影響。的影響。n堿性硫酸鹽少的水泥，由于減水劑強烈的吸附，堿性硫酸鹽少的水泥，由于減水劑強烈的吸附，導致混凝土坍落度損失特別快導致混

12、凝土坍落度損失特別快 ?？扇苄詨A含量。可溶性堿含量增加時，吸附減水劑量線性下降。增加時，吸附減水劑量線性下降。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算：堿的硫酸鹽化程度用下式計算： n不同的硫酸鹽化程度對水泥性質有不同的影響。不同的硫酸鹽化程度對水泥性質有不同的影響。 SD值的范圍為值的范圍為40%200%。欠硫酸鹽化和過硫。欠硫酸鹽化和過硫酸鹽化都應避免。酸鹽化都應避免。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。低于最佳值時加入加入Na2SO4，水泥流動性會顯著增加。，水泥流動性會顯著增加。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石膏的形態 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相互反應的復雜性水泥、外加劑和硫酸鈣系統相互反應的復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在無硫酸鈣時在無硫酸鈣時，C3A與水發生化學反應非常快地生成與水發生化學反應非常快地生成鋁酸鈣

14、的水化物：鋁酸鈣的水化物： 2C3A+21H2OC4AH13+C2AH8n在有硫酸鈣時在有硫酸鈣時，形成不同的水化產物，形成不同的水化產物鈣礬石鈣礬石)()(263323323鈣礬石HSCACHHSCAC水泥性能水泥性能n隨時獲得可溶解的合適數量的硫酸鹽隨時獲得可溶解的合適數量的硫酸鹽是關鍵性因是關鍵性因素。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，將出現現閃凝閃凝；如果過量時，石膏沉淀會導致；如果過量時，石膏沉淀會導致假凝假凝。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水泥和響，因

15、此在熟料中或以后加入的硫酸鹽對水泥和外加劑適應性是十分重要的。外加劑適應性是十分重要的。水泥性能水泥性能產產 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可溶性無水石膏可溶性無水石膏6.30天然無水石膏天然無水石膏2.70不同形態不同形態CaSO4在在25時的溶解度時的溶解度水泥性能水泥性能n 在粉磨過程中，部分石膏脫水為半水石膏在粉磨過程中，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，導致在新拌合適，形成的半水石膏可能太多，導致在新拌混凝土中也過多。混凝土中也過多。水泥性能水泥性能石膏的形態石膏的形態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分子鏈的長度分子鏈的長度n交聯程度交聯程度n磺化程度：磺酸鹽基團在鏈中的位置磺化程度：磺酸鹽基團在鏈中的位置n有無硫酸鹽存留有無硫酸鹽存留n平衡離子平衡離子n萘的磺化程度和磺化產物萘的磺化程度和磺化產物 多萘磺酸和多萘磺酸和萘磺酸會影響到適應性。萘磺酸會影響到適應性。n萘系減水劑分子量的大小萘系減水劑分子量的大小 分子的最佳核體數為分子的最佳核體數為7 71313。 n平衡離子平衡離子 Na+、Ca2+、Mg2

17、+、NH4+等對分散效果和適應性影響等對分散效果和適應性影響有所差異有所差異。 n減水劑的狀態減水劑的狀態 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混凝土拌合物自身的參數：即混凝土拌合物自身的參數：即W/B(水膠比水膠比)、集料種類、集料種類和級配也將明顯地影響到高效減水劑對水泥的分散效果。和級配也將明顯地影響到高效減水劑對水泥的分散效果。 n普通混凝土用水量在普通混凝土用水量在160200kg/m3，高強高性能混凝，高強高性能混凝土用水量在土用水量在120150kg/m3。新拌混凝土中出現的各種。新拌混凝土

18、中出現的各種作用必須爭奪水分子作用必須爭奪水分子(表面濕潤，水泥水化，電解質的表面濕潤，水泥水化，電解質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）中發生）中發生的化學反應必然會受到強烈的干擾，水泥和高效減水劑的化學反應必然會受到強烈的干擾，水泥和高效減水劑之間的適應性也就會發生不利的影響。之間的適應性也就會發生不利的影響。nHPC生產中最大的困難就在于要在足夠長久的時生產中最大的困難就在于要在足夠長久的時間內保持滿意的流變性質。間內保持滿意的流變性質。n在低水灰比條件下，當和指定的超塑化劑配合使在低水灰比條件下，當和指定的超塑化劑配合使用時，并不是每一種符合國家標準要求的普通水用時，并不是每一種符合國家標