[12-11 17:01:08] 来源：http://www.tmgc8.com 试验检测 阅读：3295次
水泥外加剂是混凝土施工中常用于改善施工或改善混凝土性能的物质，而水泥与水泥外加剂不相容现象在混凝土的施工过程中也偶有发生。对混凝土施工及工程质量都极为不利。因此．克服和消除水泥与外加剂不相容现象是水泥制造业、水泥外加剂商及混凝土工程技术人员尤为关注的问题．也是工程施工中急待解决和需要克服的实际问题。
1 异常现象
我公司一直为重点工程总装机容量300万kWh、投资137亿元的乌江流域构皮滩电站提供满足GB200—2003质量技术要求及工程有特殊要求(微膨胀性)的中热硅酸盐水泥．被用户及水利工程专家认为是强度、比表面积、水化热控制得较好，综合性能好．适用于拱坝混凝土的中热硅酸盐水泥。但曾有一批中热硅酸盐水泥．在用于水利工程的下游围堰浇注C30常态混凝土时．发现混凝土拌和物从拌和出机到浇注仓面仅30min左右的时间，混凝土基本没有了塌落度(塌落度损失100％)，失去了流动性，造成混凝土拌和物卸车困难，无法进行施工．而混凝土施工现场的水泥、砂石、粉煤灰、水泥外加剂及施工过程均没有改变。
从现场了解到该批水泥在施工过程中，由于掺某公司生产的JM—Ⅱ缓凝高效减水剂后，混凝土塌落度损失大．塌落度损失100％(不加缓凝高效减水剂时，塌落度损失正常)，即原本正常的水泥加入JM一Ⅱ缓凝高效减水剂后，水泥与该外加剂产生了明显的不相容现象。
针对水泥与水泥外加剂不相容。水泥净浆出现快凝，我们现场取到水泥样品重新测定凝结时间确认，初凝时间3：20(h：min)，终凝时间3：52(h：min)，凝结时间正常，而掺JM一Ⅱ缓凝高效减水剂后，净浆凝结时间仅在8一lOmin(甚至更短的时间)。并有明显的放热现象。由于该批水泥生产过程、原、燃材料，配料方案及煅烧、粉磨以及使用的石膏均没有特殊的变化，考虑到石膏对水泥凝结时间的影响，根据水泥的凝结硬化过程。以石膏的缓解机理为理论依据，进行以克服水泥与外加剂不相容现象的相关试验，试图通过改变石膏品种或增加石膏掺量，克服水泥与水泥外加剂不相容现象。
2 第一种试验
试验目的是观察加入水泥外加剂后产生快凝的水泥，加入不同品种和不同掺量的石膏后是否可以克服水泥与外加剂不相容现象。
试验材料是水泥和石膏。
水泥即施工现场掺JM—U缓凝高效减水剂后迅速快凝的水泥。所掺入的石膏品种(见表l)。
表1 石膏掺入种类
石膏种类
SO2(%)
结晶水(%)
附着水(%)
产品类别
青硬石膏
55.89
-0.51
106
A类一级
灰黑石膏1
38.03
4.24
0.60
M类三级
花斑石膏
41.85
16.98
0.26
C类二级
堆场石膏
45.26
18.05
0.30
C类一级
灰黑石膏2
41.26
5.33
0.20
M类三级
现场石膏
47.92
7.83
0.10
M类一级
第三种试验材料为水泥外加剂即施工现场使用的JM一Ⅱ缓凝高效减水剂。
试验策划过程是以施工现场提取的掺JM—Ⅱ缓凝高效减水剂后迅速快凝的基准样，加入不同品位不同种类的石膏，模拟现场施工时水泥外加剂用量(0.4％)，测定水泥净浆的凝结时间(见表2)
表2 外掺不同石膏对与JM-Ⅱ不相容水泥的影响
试验号
水泥称量
石膏种类
石膏掺量
水泥中SO3
JM-Ⅱ
标准稠度加水量
初凝
时间
终凝
时间
备注
0
500
/
/
2.14
0
117
3:20
0
500
/
/
2.14
0.4
110
0:08
/
快凝
1
497.58
A类一级SO3=55.89%
2.42
2.40
0.4
107
0:03
/
快凝
493.86
6.14
2.80
0.4
106www.tmgc8.com
0:03
490.14
9.86
3.20
0.4
107
未测定已快凝
2
496.73
C类一级SO3=41.85%
3.27
2.40
0.4
110
0:05
491.69
8.31
2.80
0.4
108
0:04
486.65
13.35
3.20
0.4
108
0:04
3
497.16
M类一级SO3=47.91%
1.84
2.40
0.4
108
0:03
491.69
8.31
2.80
0.4
107
0:04
488.42
11.58
3.20
0.4
110
0:03
4
493.59
M类一级SO3=38.03%
6.41
2.40
0.4
110
0:04
488.02
11.98
2.80
0.4
108
0:05
482.45
17.55
3.20
0.4
108
未测定已快凝
(1)未加水泥外加剂时，水泥凝结时间正常。
(2)加入JM一Ⅱ缓凝高效减水剂快凝的水泥，用不同石膏或增加石膏掺量．均不能改变水泥净浆快凝现象，说明影响该水泥与外加剂不相容(产生快凝)的原因，不是石膏或者不仅仅是石膏。或者即使是石膏也不能改变快凝的现象。
通过上述试验可以看出．对已经与外加剂不相容的水泥，单纯考虑掺加石膏是不能改变不相容现象的，说明不是单纯增加石膏掺量或改变石膏的品种可克服的问题。应该说水泥凝结时间的调节，除石膏外还有许多无机盐或有机外加剂，都可能影响硅酸盐水泥的凝结和硬化．有些起加速作用，有些起延缓作用。据施工方介绍该批水泥改用另一种不含缓凝因子的单纯减水剂后，混凝土凝结时间表现正常。
根据石膏缓凝机理．正常的凝结要求溶液中的硫酸盐量与开始几分种C3A的溶解量应有一个恰当的分子比，以便生成水化硫铝酸钙(钙钒石)，这就说明钙钒石的生成，一方面是C3A在石膏、石灰的饱和溶液中生成的，另一方面钙钒石晶体的形成长大．并在水泥颗粒表面形成一层薄膜，有一个生长过程。也就是说有一个形成的时间。这批与外加剂不相容的水泥单独水化时，凝结时间正常，而掺加外加剂后，加水搅拌即产生快凝。是否水泥在与外加剂同时加水搅拌过程中，石膏的溶解度受到影响，不能提供C3A生成水化钙钒石所需的硫酸盐量，而影响石膏溶解度的因素可能与该外加剂中起缓凝作用的缓凝因子有关。(这批水泥加入去掉缓凝剂后的单纯减水剂，凝结时间是正常的)。基于这种思考。需充分考虑钙钒石的生成条件。为此作了第二种试验。
3 第二种试验
试验目的是根据石膏缓凝机理，克服水泥、石膏及外加剂之间在水化过程中对凝结时间的不利影响，探讨与水泥外加剂不相容的水泥，加入该外加剂后仍能延缓凝结时间的可能性。
试验材料有水泥、石膏和外加剂。
水泥即施工现场提取的掺加JM一Ⅱ缓凝高效减水剂后迅速快凝的水泥。
石膏为生产现场用石膏(S03=47.92％，结晶水=7.83％，M类一级)。
水泥外加剂是施工现场使用的JM一Ⅱ缓凝高效减水剂。试验策划过程是在不同石膏掺量的水泥中直接加入JM一Ⅱ外加剂搅拌或水泥加水搅拌一定时间后，再加入JM一Ⅱ外加剂一起搅拌．分别测定水泥净浆的凝结时间。
试验表明：
(1)该水泥不加入JM一Ⅱ外加剂时，凝结时间正常。
(2)该水泥与JM一Ⅱ外加剂同时加水搅拌，水泥净浆产生快凝现象。
(3)水泥加水搅拌2min后再掺JM一Ⅱ外加剂能使凝结时间延长。
(4)A一2、A一3试验，水泥加水搅拌2rain后加入JM一Ⅱ外加剂，水泥初凝时间偏短0：39(h：min)、1：01(h：min)，而B一2、C一2初凝时间已延长，说明水泥中S03=2.14％时，在未加JM一Ⅱ外加剂时，硫酸盐量与C3A的溶解量的分子比是恰当的。即S03含量是满足C3A形成稳定的钙钒石薄膜的，凝结时间正常。而加入JM一Ⅱ外加剂后．影响石膏缓凝作用的因素发生了改变，石膏掺量对凝结时间产生影响的突发点发生了变化，而这个突发点应该是增高，适宜的石膏掺量在这个时间可能不足或者是临界状态。所以水泥中S03含量偏低时，在未加入JM一Ⅱ外加剂时，凝结时间正常，当加入JM—Ⅱ外加剂后，由于降低了石膏的溶解度，硫酸盐量不足。除生成钙钒石外，剩余的C3A形成的水化铝酸钙和单纯型水化硫铝酸钙晶体，这些晶体使带有保护膜的水泥粒子相互接触，迅速搭接成网，使水泥浆体失去流动性而具有塑性强度，促成初凝形成。www.tmgc8.com
(1)B一2、C一2试验石膏掺量不同，水泥中S03含量不等，但均在水泥中掺入了石膏加水搅拌2min后再加入外加剂。这两项试验中足够的石膏及钙钒石晶体形成过程都充分满足．有利于水泥在水化过程中生成难溶的水化硫酸钙(钙钒石)，并形成稳定的钙钒石薄膜，从而延缓了水泥颗粒特别是C3A的继续水化。既扼制了快凝，又延缓了凝结时间，初凝时间达5h以上(因外加剂的缓凝作用)。虽然试验条件无法直接测到钙钒石晶体的形成，也不能主观推论。但从水泥掺外加剂后凝结时间的延长并根据石膏缓凝机理可作出此分析。B一2、C一2试验中还可看出稳定形成的钙钒石薄膜起到了正常的缓凝作用，而掺外加剂后的进一步缓凝也是存在的。说明只要充分保证钙钒石的稳定形成，水泥与外加剂不相容现象是可以克服的，同时外加剂的缓凝作用也继续存在。
(2)B一3、C一3试验是在B一2、C一2两组试验的基础上进一步证明钙钒石薄膜的稳定形成．除了C3A须在石膏、石灰的饱和溶液中生成，还必须有充分的时间才能保证形成过程的实现。
4 结果探讨
通过上述两项试验可说明：为避免水泥与外加剂不相容，在水泥生产过程中，石膏的掺入量要足以满足C3A能够在石膏、石灰的饱和溶解中生成钙钒石。对施工中需掺外加剂的水泥要适当提高水泥中SO3含量，在施工过程中若发现水泥与外加剂不相容时(缓凝类外加剂)，再加入石膏几乎不能改变水泥的快凝现象，但可在水泥未加入外加剂时先加入石膏，待水泥净浆体中已形成稳定的钙钒石薄膜后，再加入外加剂．同样可以克服水泥与外加剂不相容的现象。对不同批次与外加剂不相容的水泥进行的系列多组试验，需补掺石膏(若石膏掺量足够可不掺)，但一般情况下均非原本正常掺量的石膏，因外加剂掺入降低了石膏的溶解度后，石膏掺量应增加，与水泥搅拌2min后再加入外加剂，可以稳定地克服水泥与外加剂不相容现象。至于石膏掺量应再做其它相应试验确定。
