1.0 前言
九十年代開始，中國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速發(fā)展，基礎(chǔ)工業(yè)建設(shè)和建筑業(yè)對水泥、混凝土及其制品需求大增，帶動了我國水泥、混凝土與制品工業(yè)大發(fā)展，并已成為國民經(jīng)濟(jì)快速增長和基本建設(shè)高速發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)。
隨著建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步，對水泥混凝土的要求也越來越高，不僅要求混凝土可調(diào)凝、早強、高強、大流動度、高密實性、高耐久性、低水化熱、輕質(zhì)，而且要求制備成本低、成型容易、養(yǎng)護(hù)簡便……。為達(dá)這些目的，混凝土外加劑起著重要的作用，并已成為混凝土中必不可少的第五組份。
混凝土外加劑的特點是品種多、摻量少，在改善或提高新拌和硬化混凝土的性能中起著重要的作用，新拌混凝土工作性能明顯改善；能有效控制混凝土的凝結(jié)時間與坍落度損失；后期強度有較大的增長；增加混凝土的密實性，抗?jié)B、抗凍、抗炭化等耐久性指標(biāo)有較大的提高，硬化混凝土有較好的體積穩(wěn)定性等。外加劑的研究和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了混凝土施工新技術(shù)與新品種混凝土的發(fā)展，在發(fā)達(dá)國家摻外加劑的混凝土占混凝土總量50%-80%，特別是日本、北歐等國幾乎全部混凝土都摻用外加劑，我國僅接近40%。使用外加劑的普及程度是衡量一個國家混凝土技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志之一，特別是高性能外加劑與高性能混凝土已成為本世紀(jì)混凝土工程的“高新技術(shù)”。自水泥新標(biāo)準(zhǔn)實施后，外加劑與水泥的適應(yīng)性及對混凝土性能的影響出現(xiàn)了不少問題。因此，了解混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性，外加劑對混凝土性能的主要影響，對更好使用外加劑，處理好外加劑與水泥及混凝土的關(guān)系，充分發(fā)揮混凝土在建筑工程上的作用是十分重要的。
2.0 混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性
混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性問題，涉及水泥化學(xué)、高分子材料學(xué)、表面物理化學(xué)和電化學(xué)等多方面的知識，是一個極復(fù)雜的問題，但也是一個必須了解與基本掌握的問題。
水泥是混凝土最基本的膠凝材料，全國水泥占世界水泥總量的1/3，2003年已達(dá)8.6億多噸，連續(xù)13年居世界之首。水泥新標(biāo)準(zhǔn)在2001年4月1日正式施行后，各水泥廠已采取了一系列重大技術(shù)措施來提高水泥質(zhì)量以適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的要求，主要從提高水泥早期強度、細(xì)度（增大比表面積）、C3A的含量、混合料的質(zhì)量等，使水泥達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的要求，但與外加劑的適應(yīng)性卻增加了不少問題。
混凝土外加劑廠也緊緊跟上，對各類外加劑進(jìn)行了性能調(diào)整以達(dá)到與新水泥指標(biāo)兼容性。從外加劑廠來說，盡管作出了很大的努力，但從工程實踐的情況來看，問題仍然很多，如同品種同摻量的外加劑，對不同品種的水泥，效果差異極大，甚至同一種水泥，但不同時期效果也有差別，使用同一批外加劑的水泥凈漿流動度時大時小，其混凝土的坍落損失有時忽大忽小，甚至有時泌水、有時又不泌水、凝結(jié)時間的差異也很大，時而還會出現(xiàn)促凝現(xiàn)象等等，這些就是外加劑與水泥的適應(yīng)性問題。
2.1外加劑與水泥不相適應(yīng)
主要表現(xiàn)在減水效果低下或增加流動性的效果不好、凝結(jié)速度太快或緩凝、坍落度損失快，甚至降低混凝土強度等，這種種不適應(yīng)的問題與外加劑的品種、作用機理、原材料的選用與制造工藝、膠凝材料的成份、細(xì)度、水泥磨細(xì)階段工藝的差異有關(guān)，其他如環(huán)境溫度、加料方式和外加劑用量也會產(chǎn)生影響。
2.2外加劑品種與性能的影響
外加劑特別是化學(xué)合成的高效減水劑性能對水泥凈漿流動的影響。如萘系高效減水劑的性能涉及磺化程度與磺化產(chǎn)物，縮合工藝與程度，分子量大小，平衡離子，分子結(jié)構(gòu)等各種因素。水泥等無機礦物顆粒由于范德華力、不同電荷的靜電互相作用、水化顆粒的表面化學(xué)作用，導(dǎo)致粒子形成聚集結(jié)構(gòu)，束縛一部分水，不能用于滑潤水泥粒子，也不能立即用于水化。加入高效減水劑等外加劑后，由于吸附作用和電荷斥力，使水泥粒子分散，絮凝結(jié)構(gòu)解體，釋放束縛水并阻止粒子的表面相互作用，使水泥漿體的流動性增大，其增加的大小與其技術(shù)性能及摻量有關(guān)[1]。
聚羧酸鹽（pc）及氨基磺酸鹽（as）、羰基磺酸鹽類（saf）、萘系(ns)的流動度大,木質(zhì)素磺硫酸鹽類(ls)流動度小,效果差。ns是使水泥料粒子形成雙電層的靜電斥力而分散，sa是使水泥顆粒表面的外加劑層互相作用的空間斥力而分散，saf與pc是靜電斥力和空間斥力兩種力的作用而分散，因而效果更好。
2.3 水泥礦物組份與化學(xué)成份的影響
水泥膠結(jié)料的礦物質(zhì)成份和化學(xué)成份對外加劑吸附量的多少，對于流動性及強度增長有很大的影響。外加劑吸附量越少的水泥漿體的流動度值越大。C3A、C4AF混水后，ζ電位呈正值，較多地吸附外加劑。C3S、C2S混水后ζ電位呈負(fù)值，吸附量較少。在水泥礦物中C3A需水量大，水化快，放熱大，吸附外加劑量最大，依次為C4AF、C3S、C2S。水泥新標(biāo)準(zhǔn)實行后，水泥廠為提高強度而增加C3A與C4AF，其含量越高，適應(yīng)效果越差。且C3A含量對相容性的影響遠(yuǎn)比C4AF大，這是由于高效減水劑優(yōu)先吸附于C3A或其初期水化物的表面，C3A的水化速度比C4AF快。水泥中C3A、C4AF含量低對外加劑適應(yīng)好，混凝土體積穩(wěn)定性好，開裂趨勢減少。
2.4水泥細(xì)度與顆粒形貌的影響
為滿足水泥新標(biāo)準(zhǔn)的強度要求，提高水泥細(xì)度是最有效的辦法，但水泥過細(xì)，表面積的增加，需水量大，更加降低了液相中殘留外加劑濃度，增加了液體粘度，塑化效果變差，混凝土坍落度損失更快；水泥過細(xì)水化速度快，水化熱高，容易產(chǎn)生裂縫。
2.5摻合料的影響
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，允許在水泥中摻入一定量的摻合料，常用摻合料有水淬高爐礦渣、粉煤灰、沸石粉、火山灰、煤堿石、窯皮等，由于摻合料的性能不同，也會影響外加劑對水泥的適應(yīng)性，火山灰、煤堿石、窯皮最差。
2.6調(diào)凝劑的影響
調(diào)凝劑（石膏）的形態(tài)、細(xì)度、用量、研磨溫度等均有影響。
水泥常用調(diào)凝劑為石膏（硫酸鈣），石膏又分為二水石膏、半水石膏、硬石膏。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，三種石膏都可作水泥調(diào)凝劑使用，而其中硬石膏溶解性能較差，一些外加劑如糖鈣、木鈣等與硬石膏同用，不但不能促進(jìn)石膏溶解，反而會降低硬石膏的溶解度，使水泥因缺少調(diào)凝成份而產(chǎn)生速凝等異常凝結(jié)。就是半水石膏，也由于caso4.1/2h20→caso4.2h2o的結(jié)晶，水泥與水拌合后，反應(yīng)就十分迅速，而且消耗大量水，不同水泥與高效減水劑相容性上的差別，這也是其中一個重要原因。