水泥与外加剂的相容性

混凝土外加剂以很少的掺量加入混凝土中，可以有效地改善混凝土的物理力学性能，提高混凝土的强度、耐久性，节约水泥，缩小构筑物尺寸，从而达到节约能耗、改善环境的目的。混凝土外加剂的主要品种有普通减水剂、高效减水剂、早强剂、缓凝剂、引气剂、速凝剂、泵送剂、膨胀剂、防水剂、阻锈剂、脱模剂等。同一混凝土外加剂掺到不同的水泥中或同一种水泥掺入不同的外加剂时，会得到不同的效果。使用不当则得不到预期的减水、早强、缓凝等效果，甚至产生有害的作用，导致工程质量事故。很显然，外加剂与混凝土之间存在着一个适应性的问题，其中最为关键的是混凝土外加剂与水泥的相容性。

一、矿物组成对相容性的影响

材料试验结果表明，硅酸盐水泥中矿物的收缩率大小依次为C3A、C3S、C2S、C4AF。近些年来，我国对硅酸盐水泥的标准经过多次修改，主要是水泥中的C3S含量、SO3含量(与C3A相匹配)、含碱量、水泥细度的提高，这促进我国水泥生产工艺的改进和水泥质量的提高，同时由于水泥熟料中C3A和C3S含量的提高，使混凝土自收缩和干燥收缩增加。硅酸盐水泥熟料中4种主要矿物的水化热如表1-4所列。在不同的龄期，C3A的发热量始终最高，3d的水化热是C3S的3.6倍、C4AF的3倍、C2S的18倍。高水化热导致混凝土的坍落度损失加快。研究结果还表明，铝酸盐更易吸附水泥中的SO2-,这使石膏与C3A比例偏小的水泥易产生减水剂的不适应性。

表1-4硅酸盐水泥熟料中4种主要矿物的水化热

二、水泥细度对相容性的影响

水泥的细度是指水泥颗粒的粗细程度，它对水泥的性质影响很大。水泥颗粒越细，与水接触的表面积越大，水化反应越快，早期强度越高。但颗粒如果过细，硬化时收缩较大，易产生裂缝，贮存期间易吸收水分和二氧化碳而失去活性。另外，水泥颗粒越细，则在粉磨的过程中的能耗越大，水泥成本相应提高，因此水泥的细度应适宜。

水泥细度的试验结果表明，水泥的颗粒越细，其早期水化放热越高，不仅对混凝土的后期强度没有提高的功能，而且混凝土的抗冻性也越差，抗拉强度也越低。从混凝土外加剂的角度讲，更重要的是水泥细度提高使水泥与减水剂，特别是高效减水剂的相容性变差。表1-5为高效减水剂与不同细度水泥的相容性试验结果。

注：饱和点即超过此量再多掺高效减水剂，水泥浆体流动性和混凝土坍落度不再增大表1-5中的试验数据表明，在同种水泥和同种外加剂前提下进行的测试，随着水泥细度的提高，高效减水剂用量饱和点大大提高，为减小净浆流动度1h损失所需减水剂的掺量也大为增加。

三、石膏形态对相容性的影响

石膏形态不同，在混凝土中的溶解速度不同，按照水泥标准进行产品检验时区别很小，但在掺入减水剂后却会出现截然相反的情况。这是由于还原糖和多元醇[存在于木质素磺酸盐减水剂(简称“木钙”减水剂)和糖蜜减水剂中】对二水石膏和硬石膏(无水石膏)及氟石膏的溶解度不同。图1-5为“木钙”减水剂对不同石膏溶解度的影响，图1-6为糖蜜减水剂对不同石膏溶解度的影响。

上述两图表明：还原糖和多元醇类将会大大降低硬石膏在水中的溶解度，使溶液中可溶性SO3量不足，不能生成足够的钙砚石来抑制C3A的水化，而C3A的快速早期水化会使混凝土产生“假凝”现象。如果水泥熟料中的C3A含量很低，这种“假凝”现象不会发生。

用硬石膏或氟石膏作为水泥的调节凝结材料，或者磨制水泥时局部温度高，使部分天然石膏脱水成半水石膏或无水石膏，均会使在掺入还原糖和多元醇后发生“假凝”现象。在水泥净浆中，“假凝”会在10min内产生，并使水泥在15min后变硬，使用氟石膏时变硬的速度更快。

材料试验结果表明，羟基羧酸盐、继类和二甘醇等缓凝剂，不会引起硬石膏的溶解度降低，相反会使其增高。在实际混凝土工程中，对于常产生“假凝”现象的水泥，可以试用以上缓凝剂。