水泥與外加劑的相容性

混凝土外加劑以很少的摻量加入混凝土中，可以有效地改善混凝土的物理力學性能，提高混凝土的強度、耐久性，節約水泥，縮小構築物尺寸，從而達到節約能耗、改善環境的目的。混凝土外加劑的主要品種有普通減水劑、高效減水劑、早強劑、緩凝劑、引氣劑、速凝劑、泵送劑、膨脹劑、防水劑、阻鏽劑、脫模劑等。同一混凝土外加劑摻到不同的水泥中或同一種水泥摻入不同的外加劑時，會得到不同的效果。使用不當則得不到預期的減水、早強、緩凝等效果，甚至產生有害的作用，導致工程質量事故。很顯然，外加劑與混凝土之間存在著一個適應性的問題，其中最為關鍵的是混凝土外加劑與水泥的相容性。

一、礦物組成對相容性的影響

材料試驗結果表明，矽酸鹽水泥中礦物的收縮率大小依次為C3A、C3S、C2S、C4AF。近些年來，我國對矽酸鹽水泥的標準經過多次修改，主要是水泥中的C3S含量、SO3含量(與C3A相匹配)、含堿量、水泥細度的提高，這促進我國水泥生產工藝的改進和水泥質量的提高，同時由於水泥熟料中C3A和C3S含量的提高，使混凝土自收縮和幹燥收縮增加。矽酸鹽水泥熟料中4種主要礦物的水化熱如表1-4所列。在不同的齡期，C3A的發熱量始終最高，3d的水化熱是C3S的3.6倍、C4AF的3倍、C2S的18倍。高水化熱導致混凝土的坍落度損失加快。研究結果還表明，鋁酸鹽更易吸附水泥中的SO2-,這使石膏與C3A比例偏小的水泥易產生減水劑的不適應性。

表1-4矽酸鹽水泥熟料中4種主要礦物的水化熱

二、水泥細度對相容性的影響

水泥的細度是指水泥顆粒的粗細程度，它對水泥的性質影響很大。水泥顆粒越細，與水接觸的表麵積越大，水化反應越快，早期強度越高。但顆粒如果過細，硬化時收縮較大，易產生裂縫，貯存期間易吸收水分和二氧化碳而失去活性。另外，水泥顆粒越細，則在粉磨的過程中的能耗越大，水泥成本相應提高，因此水泥的細度應適宜。

水泥細度的試驗結果表明，水泥的顆粒越細，其早期水化放熱越高，不僅對混凝土的後期強度沒有提高的功能，而且混凝土的抗凍性也越差，抗拉強度也越低。從混凝土外加劑的角度講，更重要的是水泥細度提高使水泥與減水劑，特別是高效減水劑的相容性變差。表1-5為高效減水劑與不同細度水泥的相容性試驗結果。

注：飽和點即超過此量再多摻高效減水劑，水泥漿體流動性和混凝土坍落度不再增大表1-5中的試驗數據表明，在同種水泥和同種外加劑前提下進行的測試，隨著水泥細度的提高，高效減水劑用量飽和點大大提高，為減小淨漿流動度1h損失所需減水劑的摻量也大為增加。

三、石膏形態對相容性的影響

石膏形態不同，在混凝土中的溶解速度不同，按照水泥標準進行產品檢驗時區別很小，但在摻入減水劑後卻會出現截然相反的情況。這是由於還原糖和多元醇[存在於木質素磺酸鹽減水劑(簡稱“木鈣”減水劑)和糖蜜減水劑中】對二水石膏和硬石膏(無水石膏)及氟石膏的溶解度不同。圖1-5為“木鈣”減水劑對不同石膏溶解度的影響，圖1-6為糖蜜減水劑對不同石膏溶解度的影響。

上述兩圖表明：還原糖和多元醇類將會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，不能生成足夠的鈣硯石來抑製C3A的水化，而C3A的快速早期水化會使混凝土產生“假凝”現象。如果水泥熟料中的C3A含量很低，這種“假凝”現象不會發生。

用硬石膏或氟石膏作為水泥的調節凝結材料，或者磨製水泥時局部溫度高，使部分天然石膏脫水成半水石膏或無水石膏，均會使在摻入還原糖和多元醇後發生“假凝”現象。在水泥淨漿中，“假凝”會在10min內產生，並使水泥在15min後變硬，使用氟石膏時變硬的速度更快。

材料試驗結果表明，羥基羧酸鹽、繼類和二甘醇等緩凝劑，不會引起硬石膏的溶解度降低，相反會使其增高。在實際混凝土工程中，對於常產生“假凝”現象的水泥，可以試用以上緩凝劑。