混凝土原材料对外加剂的影响

一、外加剂在混凝土成分中所占的比例虽然很小，但其作用却不可小视，对混凝土工作性能起到至关重要的作用，一旦混凝土工作性能不满足工地使用要求时，商混厂家首先是投诉外加剂供应商，要求外加剂厂家进行调整，就此遭遇索赔的外加剂厂家比比皆是。

当然，现代外加剂技术水平通过近几年的努力已经取得飞速的进步，尤其是聚羧酸外加剂，混凝土技术的发展离不开聚羧酸外加剂的贡献。

笔者就混凝土质量问题中因原材料质量的问题，对外加剂的功效影响比较大的因素进行简单的概括分析。

1 水泥水泥质量对混凝土性能影响相当大，但是水泥厂商对混凝土公司来说一直是个迷，混合材是什么品种、掺量、是否使用助磨剂、其矿物组分如何等从未对混凝土厂商公开过，他们注重的只是强度，大多数混凝土厂商苦不堪言，深受其害，南通地区出现过“市场上十几种外加剂对一种水泥都不适应”的局面。

水泥成分中对混凝土工作性能影响较大的因素为：（1）水泥中C3A含量，对混凝土的坍落度影响就很大，C3A 含量越高混凝土和损失就越大，应严格控制其含量。

（2）水泥中半水石膏或硬石膏含量对混凝土坍落度损失影响很大，含量越大损失越快。

（3）标准稠度用水量，用水量越大，外加剂掺量越大。

（4）比表面积，比表面积越大水泥越细，对外加剂的吸附量就越大，外加剂的掺量就越大。

（5）碱含量，在一定范围内随着碱含量的提高，混凝土和易性增加，但达到适量比例以后，混凝土坍落度损失会快速增加。

2 骨料由于砂石多为天然地方性材料，材质随成因、产地、采集、堆运等情况的不同而经常变化，经常会遇到级配不好、含泥量超标、碎石针片状较多等现象，如果控制不及时，或对其质量重视不足，将严重影响混凝土的质量，这样对工程质量存在严重隐患，不仅增加费用，而且往往影响正常施工。

含泥量是砂石材料的一个重要指标，微小颗粒大大增加了粉料的比表面积，单方用水量大大提高，强度不能满足要求，势必需要提高外加剂掺量，从而增加混凝土成本。

含泥量过大会降低混凝土骨料界面的粘结强度，降低混凝土的抗拉强度，会对混凝土的强度和耐久性能产生影响，也会引起混凝土本身起皮、开裂，给工程质量带来不可估量的损失。

另外砂石中泥块含量过多，新拌混凝土的坍落度相应降低，若要求混凝土的坍落度相同，用水量必然增加，这样也会相应增加水泥用量或提高外加剂掺量，在很大程度上又增加了混凝土成本。

3 掺合料粉煤灰、矿粉是混凝土中较为常见的掺合料，其质量的好坏对外加剂的功效起一定作用，主要影响指标是烧失量，烧失量越大，对外加剂的吸附越大，起作用的外加剂比例减少，严重影响混凝土的性能，进厂时务必检测烧失量指标。

细度（比表面积）也是影响外加剂功效的一个重要指标，尤其是矿粉，目前大型立磨矿渣粉生产线生产的矿渣粉细度均控制在400～500m2/kg 的范围内，但球磨矿粉的细度较难达到400m2/kg 以上，即使通过延长磨细时间，增加能耗，勉强达到400m2/kg 以上，也难以长期稳定。

一旦其细度大幅度降低，会给混凝土带来诸多问题，如：粘聚性下降出现离析泌水、凝结时间延长、早期强度降低，甚至28d 强度也会不同程度降低等。

同时，注重矿物掺合料粉磨时的颗粒形状，维持掺合料的微珠颗粒，使其在混凝土中起到“滚珠轴承”的作用，有效地改善混凝土和易性。

近期，有专家提出一种用于混凝土掺合料质量的评定方法，该种方法是根据掺合料吸附外加剂的结果来对掺合料的等级进行客观的评价，从而简便、准确地确定外加剂适宜掺量，以达到拌制优质混凝土的目的。

二、混凝土原材料中的哪些因素对外加剂适应性的影响较大呢？经过这些年的试验总结，主要归纳为以下因素：1 水泥（1）水泥中的铝酸三钙含量较高的话，会使混凝土拌合物的经时坍损过大。

应与水泥厂家协商，使其铝酸三钙含量控制在合理范围内。

（2）水泥的标准稠度用水量过大时（大于145g 水），就需要外加剂提高减水率才能满足混凝土拌合物的出机要求。

（3）水泥的出厂温度过高时（大于70℃），就会造成混凝土拌合物坍损过大，凝结较快。

在暑期，应要求水泥厂家把水泥的出厂温度控制在70℃以下。

2 粉煤灰（1）粉煤灰的细度越细，混凝土拌合物的流动性越好；反之，细度越粗，拌合物的流动性越差。

应采用细度较细的Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰作为掺合料。

（2）粉煤灰的含碳量越高，即烧失量越高，达到同样的出机效果所需要的外加剂量也就越大，因为碳吸附外加剂。

尽量选用烧失量较低的粉煤灰。

（3）粉煤灰的需水量比越小越好，这样就可以减少外加剂的掺量，达到同样的出机效果；反之，就需要增加外加剂的掺量。

3 砂子和石子（1）砂的含泥量过大时（大于3%）会吸附部分外加剂使混凝土拌合物出机坍落度过小，而必须调整外加剂的配方来适应所用材料的要求。

尽量选用含泥量较小的砂子。

也可采用机制砂或部分采用机制砂。

（2）石子的含泥量过大时（大于2%）会吸附部分外加剂使混凝土拌合物出机坍落度过小，而必须调整外加剂的配方来适应所用材料的要求。

尽量选用含泥量较小的石子。

（3）石子中的页岩含量过大时（大于10%）会吸附部分外加剂使混凝土拌合物出机坍落度过小，这主要是页岩的吸水率较大（大于3%）所致。

应尽量选用无页岩的石子作粗骨料。

哪些混凝土问题的出现与原材料的性能有关呢？以下这些问题的出现都是与原材料的性能有关的：（1）混凝土拌合物的经时坍损过大的问题，这是由于水泥中的铝酸三钙含量过大，或是胶凝材料的温度过高所致。

也可能是由于外加剂中的缓凝成分较少所致。

（2）混凝土拌合物出机时的和易性较差，这是由于粉煤灰过粗，或是砂子过粗，砂率较小，胶凝材料较少，也可能是外加剂中的增黏成分较少所致。

（3）混凝土拌合物出机后严重离析，这主要是外加剂的掺量过大，减水率过高所致。

（4）混凝土的标养强度偏低，这主要是原材料的质量较差，或是外加剂的减水率较低，混凝土的生产用水量较大所致。

也可能是标养室的温度偏低所造成。

（5）混凝土早期裂缝（在现场养护条件较好的情况下），这主要是胶凝材料用量过大，超过500kg/m3；或是水泥中的混合材的质量较差，如煤矸石、炉渣等；使用聚羧酸系列以外的外加剂也会增加混凝土的收缩。

生产用水量过大也是造成混凝土早期开裂的一个因素。

三、混凝土公司采用的化学外加剂其功能是多用途的，它具有减水功能、调凝功能、保塑功能；给混凝土提供了有效的泵送性能，提高了混凝土凝结后粘结性能，防止钢筋锈蚀等。

外加剂的使用不仅有助于降低生产成本，保障混凝土强度的发挥，更有助于各种条件下与高温季节保持良好的工作度使浇筑任务得到顺利完成。

化学外加剂的掺入，从混凝土工作度方面来讲，主要影响着从搅拌加水至凝结这一新拌混凝土的状态变化程度。

混凝土稠度定义为新拌混凝土的相对流动能力，采用坍落度表征。

而砂浆和净浆的稠度是用流动度方法测定。

现在混凝土公司采用配比胶材有水泥、矿粉、粉煤灰等多种粉状料，各种料的用量不同直接影响着混凝土工作度的变化，当化学外加剂、水与水泥、掺合料接触后会产生一系列化学反应，通常称作水化作用。

其结果之一就是随着时间的延长系统中自由水逐步减少，最终失去工作度而硬化，即产生凝结。

但工作度的变化与凝结的时间并非全部由化学外加剂所决定。

外加剂的有效性取决于对水泥的适应性与用量以及掺合料的用量、用水量、集料的配比、形状和粒径、搅拌时间与外加剂在搅拌中均化效果、坍落度大小、环境温度等。

混凝土公司提供施工单位的混凝土会遇到坍落度损失快、和易性差或凝结时间长等问题。

第一个问题，主要是外加剂品位与用量不够，混凝土公司只要求外加剂价格低，俗话说，一分价钱一分货，想用很低价格购进品位好的外加剂是不现实的。

低价格的外加剂可能会造成出厂的混凝土坍落度损失快，泵送困难，裂缝概率增加。

第二个问题与第一个问题相关联，存在外加剂与胶材的适应性、与集料的级配、粒径、形状、搅拌均化效果等有关。

该问题需要相关技术人员仔细观察分析，对使用材料状况作出正确的判断，采取相应调整措施得以解决。

第三个问题，通过试验可以发现，其他条件相同的情况下，每方混凝土中比常用配比增加10kg 粉煤灰，凝结时间将延长2～3 小时，增加20kg 粉煤灰凝结时间延长4～5 小时，甚至更长。

在这里想说明一点，混凝土公司的化学外加剂使用者要对外加剂的品位有清楚的认识，理解其功能作用，正确使用外加剂的质量品位功能，一些问题也许就能解决。

四、混凝土中原材料的变化会对混凝土的性能产生一定的影响，而众多商品混凝土企业会把责任推到外加剂厂家身上，因为外加剂虽然掺量少，但是价格相对其他原材料来说高，而水泥、砂石料等原材料相对来说品质不易调整，外加剂厂家作为弱势群体，苦不堪言，特别是那些垫资的外加剂复配企业，技术相对简单，厂家众多，容易引起恶性竞争，只能做到原材料变化时及时调整以适应当前材料，笔者就亲历了好几起。

由于原材料中影响外加剂适应性的因素众多，笔者仅从水泥方面做以分析，看能否对外加剂的适应性进行一个“双向调整”，而不仅仅是出了问题就找外加剂厂家。

水泥生产的原材料、矿石资源等全国各地各不相同，工艺技术、生产规模等也不相同，还有生产的水泥品种的不同等，这本身就造就了水泥的多样性。

除了根据工程部位、使用季节、浇筑环境、凝结时间等的不同合理选择水泥品种外，笔者从以下九个方面浅谈一下水泥与外加剂（以减水剂为例）适应性不良时水泥方面的影响因素，供同行们参考交流。

1 细度目前，大多数水泥企业靠增加水泥细度或比表面积的方法来提高水泥强度。

水泥中细颗粒越多，水泥颗粒对减水剂的吸附越强，会使液相中减水剂的有效浓度很快降低，电位不断下降。

当水泥的细度或比表面积发生变化时，对减水剂的掺量及成分调整会有一定影响。

2 温度及水泥的新鲜程度高温水泥，刚出磨的新鲜水泥，在库内滞留时间很短就出厂，水泥的温度高可能会出现两种情况：其一是水泥在高温下水化反应较快，其二是部分石膏高温下脱水造成水泥的凝结时间变化；使用这种水泥拌制的混凝土与减水剂的适应性就差，早期水化快、坍落度损失快、水化发热量大、需水量大、对减水剂的吸附量大，浇筑的混凝土凝结时间短、混凝土裂缝多。

放置时间过长的水泥由于吸附空气中的水份，部分受潮结块，水泥颗粒之间的静电吸附、颗粒间相互吸附、凝聚能力等发生变化也会影响减水剂的掺量。

3 熟料成分的比例水泥熟料中C3S（硅酸三钙）、C2S（硅酸二钙）、C3A（铝酸三钙）、C4AF （铁铝酸四钙）对减水剂的吸附性和吸附量的多少也不一样，C3A水化速度最快、吸附量最大，吸附量顺序依次为C3A＞C4AF＞C3S＞C2S。

所以应控制水泥的熟料成分特别是C3A 的含量在一个合适的范围内，以减少相同流变性混凝土对减水剂的需求量。

4 石膏的种类以及掺量不同形态、不同品种的石膏由于溶解度和杂质含量的不同，对减水剂的效果差别很大，其中二水石膏是熟料中的最佳调凝剂，硬石膏与减水剂的相容性最差，半水石膏次之。