摘要：隨著水泥助磨劑成分的日益復(fù)雜和產(chǎn)品的普遍應(yīng)用，其對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性的影響已引發(fā)了許多工程技術(shù)難題和矛盾，甚至導(dǎo)致重大工程事故,。本文綜述了助磨劑對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性影響的研究現(xiàn)狀,，指明了現(xiàn)階段研究工作的不足之處，并根據(jù)筆者初步的研究結(jié)果,，為完善該理論提出了今后的方向,，希望對(duì)水泥助磨劑的選用和減水劑在混凝土中的應(yīng)用均有所裨益。

關(guān)鍵詞：助磨劑組分,；水泥,；減水劑；適應(yīng)性,；混凝土

一引言

近年來(lái),，混凝土材料性能大幅度地提髙和建筑施工技術(shù)的迅速發(fā)展主要依賴于化學(xué)外加劑品種增加和性能的提髙，特別是高性能減水劑的研制和應(yīng)用,。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,，施工單位經(jīng)常會(huì)遇到水泥與減水劑適應(yīng)性差的問(wèn)題，除了砂石料等可控的質(zhì)量因素外,，水泥本身的問(wèn)題不可小覷,。有學(xué)者認(rèn)為水泥熟料本身以及水泥粉磨過(guò)程中所摻加的混合材、調(diào)凝石膏和助磨劑等是造成水泥與減水劑適應(yīng)性差的重要原因,。雖然上世紀(jì)末,，筆者曾就水泥熟料礦物成分和堿含量，調(diào)凝石膏以及混合材等對(duì)減水劑使用效果的影響開展了深入研究,，并提出相應(yīng)的解決措施,。但自本世紀(jì)初開始，隨著助磨劑在我國(guó)水泥粉磨工藝中的應(yīng)用越來(lái)越普遍,，由于助磨劑使用不當(dāng)而造成的水泥與減水劑適應(yīng)性差的問(wèn)題已屢見(jiàn)不鮮,。因此，系統(tǒng)地研究分析不同助磨劑組分對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性的影響規(guī)律的任務(wù)迫在眉睫,。

現(xiàn)有研究表明,，添加助磨劑的水泥較未添加者在顆粒分散性、細(xì)度及粒徑分布等方面均存在較大差異,，而這些差異會(huì)影響到水泥水化速率及對(duì)減水劑的吸附特性,，進(jìn)而對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性產(chǎn)生一定的影響。然而,，關(guān)于助磨劑對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性影響效果的看法還不統(tǒng)一,，一些學(xué)者認(rèn)為助磨劑對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性有不良影響，然而另一些學(xué)者得出的結(jié)論卻恰恰相反：助磨劑對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性無(wú)不良影響,，甚至具有一定的改善效果這些相互矛盾的結(jié)論可能是由于以下原因?qū)е碌模貉芯咳藛T所用的助磨劑為多組分復(fù)配所得的市購(gòu)產(chǎn)品,，其組分復(fù)雜,，對(duì)于不同種類的水泥作用效果有差異；研究人員所用水泥多為市購(gòu)水泥,，該水泥在熟料粉磨過(guò)程中已摻入助磨劑及混合材,，使水泥組分變得更加復(fù)雜，不易分析,。

為此,，本文簡(jiǎn)述了助磨劑對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性影響的研究現(xiàn)狀，綜述了現(xiàn)有的一些研究成果（如助磨劑組分對(duì)水泥性能,、水泥水化過(guò)程及水泥顆粒對(duì)減水劑分子的吸附效果等方面的影響）,，并結(jié)合筆者自己的研究成果，提出了相關(guān)的分析與思路,，希望對(duì)水泥生產(chǎn)中助磨劑的選用及混凝土制備中減水劑的高效應(yīng)用等方面有所裨益,。

二、研究現(xiàn)狀

既然諸多學(xué)者認(rèn)為助磨劑組分直接或間接地影響水泥與減水劑的適應(yīng)性,，那么如何理解水泥與減水劑之間適性的概念,？筆者指出：按照混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，將經(jīng)檢驗(yàn)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的某種外加劑摻加到用按規(guī)定可以使用該品種外加劑的水泥所配制的混凝土或砂漿）中,，若能夠產(chǎn)生應(yīng)有的效果,，就認(rèn)為該水泥與這種外加劑是適應(yīng)的,；相反,，如果不能產(chǎn)生應(yīng)有的效果，則該水泥與這種外加劑不適應(yīng),。助磨劑有效組分種類繁多,，大多是表面活性物質(zhì)它的加入不僅會(huì)影響水泥的粉磨效率，而且對(duì)水泥的性能產(chǎn)生影響,。有的助磨劑可以顯著提高水泥的粉磨效率,，但可能對(duì)水泥的某些性能產(chǎn)生不利作用，因而影響水泥的質(zhì)量,。自前來(lái)看,，助磨劑對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性影響的原因，可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行分析,。

1,、助磨劑對(duì)水泥顆粒形態(tài)的影響

陳玉平等認(rèn)為，在熟料粉磨過(guò)程中摻入不同種類助磨劑,，對(duì)所磨制水泥的物理性質(zhì)有顯著影響,。水泥顆粒的形狀和粒徑分布對(duì)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度等有決定性作用,。水泥漿體的流動(dòng)性是反映水泥與減水劑適應(yīng)性的重要指標(biāo)之一,，它也與顆粒形狀和顆粒尺寸有密切關(guān)系,。

2、助磨劑對(duì)熟料與石菁匹配性的影響

蘭明章等人則從另外一個(gè)角度考察助磨劑對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性的關(guān)系,。他認(rèn)為在粉磨過(guò)程中助磨劑通過(guò)影響熟料的表面狀態(tài)以及其與石膏的“匹配情況”,，間接影響加水拌合時(shí)水泥與減水劑的適應(yīng)性。所謂“匹配情況”,，即熟料與石膏共同粉磨時(shí)（無(wú)助磨劑）,，由于石膏和鋁酸三鈣礦物相較熟料中的其它礦物粒徑更小，而細(xì)顆粒更容易團(tuán)聚在一起,，石膏微粉吸附在熟料顆粒上鋁酸三鈣礦物相的表面,。而加入助磨劑進(jìn)行粉磨情況下，助磨劑會(huì)強(qiáng)烈吸附在熟料顆粒上鋁酸三鈣礦物相表面,，也強(qiáng)烈吸附在石膏粉體的表面,，阻礙了石膏微粉吸附于熟料顆粒表面的過(guò)程。這會(huì)導(dǎo)致釆用助磨劑粉磨的水泥在加水拌合時(shí),，會(huì)加速水化,，使減水劑的消耗量增加，從而影響水泥與減水劑的適應(yīng)性,。

1,、助磨劑對(duì)水泥顆粒上減水劑分子吸附能力旳影響

目前，針對(duì)減水劑的作用機(jī)理,，最廣為人們接受的是穩(wěn)定理論和空間位阻穩(wěn)定理論,。理論層面對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性的討論，基本上都是以這兩種理論為基礎(chǔ),。在試驗(yàn)研究方面,，主要測(cè)試減水劑分子在水泥顆粒表面的吸附情況、部分學(xué)者認(rèn)為,，加入的助磨劑通過(guò)改變水泥顆粒與減水劑分子之間的吸附效應(yīng)從而使水泥與減水劑的適應(yīng)性產(chǎn)生變化,。吸附是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，并且是一個(gè)吸附與脫附同時(shí)進(jìn)行的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程,，研究減水劑分子的吸跗過(guò)程是解釋減水劑作用效果好壞的比較普遍的方法,。等研究乙二醇（和三乙醇胺（兩種助磨劑組分對(duì)水泥顆粒表面吸附能力的影響，分析了吸附特性與宏觀性能的關(guān)系,。他們認(rèn)為,，對(duì)于水泥顆粒來(lái)說(shuō)，其表面是助磨劑和減水劑吸附

的場(chǎng)所,，因此其表面狀態(tài)表面積,、孔隙率、極性,、表面能及表面活性點(diǎn)的數(shù)目等會(huì)對(duì)吸附產(chǎn)生重要影響,。

以上這幾種分析問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)不同,，因而所關(guān)注的重點(diǎn)有差異，分別強(qiáng)調(diào)的是助磨劑在不同時(shí)期所起的作用,。然而,，它們各自的局限性也不可否認(rèn)，每種理論分析都只能解釋部分問(wèn)題,。因此,，關(guān)于助磨劑組分對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性的影響機(jī)理還需要進(jìn)一步完善。

三,、試驗(yàn)結(jié)果與分析

不同助磨劑組分對(duì)減水劑水泥漿體流動(dòng)度及其保持性的影響為研究不同助磨劑組分對(duì)減水劑水泥漿體流動(dòng)度及其保持性的影響,，試驗(yàn)采用試驗(yàn)室自制水泥（將水泥熟料與適量二水石膏混合后粉磨至一定細(xì)度），三乙醇胺,、乙二醇,、丙三醇和多聚磷酸鈉等四種不同的助磨劑組分，分別與水泥混合,，得到摻不同助磨劑組分的四種水泥,，測(cè)定了水泥減水劑漿體初始流動(dòng)度及后的流動(dòng)度。

對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),，助磨劑組分對(duì)水泥與兩種減水劑適應(yīng)性的影響大相徑庭：

（1）助磨劑組分對(duì)兩種減水劑的作用效果的總體影響規(guī)律有差異,。本試驗(yàn)所采用的具有一定緩釋效果，即單獨(dú)加的水泥漿體流動(dòng)度一般會(huì)增大,。然而水泥中存在助磨劑組分時(shí),，漿體的初始流動(dòng)度減小，流動(dòng)度保持性降低,。而減水劑為時(shí),，四種助磨劑組分的存在對(duì)漿體初始流動(dòng)度及流動(dòng)度保持性的影響都可以忽略不計(jì)，甚至有些助磨劑組分（如和會(huì)改善與水泥的適應(yīng)性）,。

（2）同一種類型助磨劑組分對(duì)兩種減水劑作用效果的影響可以顯著不同。如顯著降低了的分散效果,，卻改善了摻漿體的初始流動(dòng)性及后的流動(dòng)性,；也有與類似的作用；同為醇類助磨劑的和對(duì)于卻有著相反的作用效果,。

2,、不同助磨劑組分對(duì)減水劑水泥漿體水化溫升的影響

為了探索和等三種助磨劑組分對(duì)水泥減水劑漿體的水化進(jìn)程的影響，

測(cè)定了分別摻三種助磨劑組分（摻量均為固體質(zhì)量占水泥的質(zhì)量百分比,，下同）的水泥減水劑漿體的水化熱溫升曲線,。

（1）醇胺類

醇胺類助磨劑中最具代表的物質(zhì)是現(xiàn)階段幾乎所有的液體助磨劑都是以或它的衍生物為主要組分。由于其分子結(jié)構(gòu)的特殊性,，具有強(qiáng)極性,。在水泥粉磨過(guò)程中,，易吸附到水泥顆粒表面，降低表面能,，從而起到助磨的作用,。也會(huì)顯著影響摻減水劑的水泥漿體的水化進(jìn)程：減水劑為時(shí)，漿體期間出現(xiàn)了一個(gè)明顯的放熱峰,，而流動(dòng)性測(cè)試結(jié)果也反映出這種漿體此時(shí)流動(dòng)性損失較大,；而當(dāng)減水劑為聚羧酸時(shí)，期間放熱峰有些滯后,，且峰高明顯降低,，同時(shí)后期的水化放熱峰也顯著延遲，這說(shuō)明漿體水化誘導(dǎo)期時(shí)間延長(zhǎng),，流動(dòng)性測(cè)試結(jié)果也反映出這種漿體流動(dòng)性損失較小,。馬保國(guó)認(rèn)為，三乙醇胺的促凝早強(qiáng)作用是因?yàn)槠浼涌斓乃?，從而不利于減水劑的吸附分散作用,，致使?jié){體流動(dòng)度損失較大，混凝土坍落度損失過(guò)快,。

（2）無(wú)機(jī)鹽類

市售的液體助磨劑中無(wú)機(jī)鹽主要有硫酸鹽類和多聚磷酸鹽類等,。存在時(shí)摻水泥漿體的水化會(huì)有一定程度的放慢，而摻水泥漿體水化延緩效

應(yīng)不明顯,。減緩水泥水化,，會(huì)有利于的分散作用。試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn),，無(wú)機(jī)鹽存在情況下,，摻水泥漿體會(huì)嚴(yán)重泌水，這事實(shí)上是‘顯得”過(guò)摻所致,。馬保國(guó)分析認(rèn)為,，無(wú)機(jī)鹽對(duì)硅酸鹽水泥水化具有緩凝效果，主要是因?yàn)樯山j(luò)合物,，而不是傳統(tǒng)觀點(diǎn)所認(rèn)為的形成了“不溶性”的磷酸鈣,，具有調(diào)控硅酸鹽水泥的水化熱歷程以及結(jié)構(gòu)形成過(guò)程的作用。無(wú)論是生成絡(luò)合物還是不溶性磷酸鈣,，在水泥初始水化階段,，多聚磷酸鹽的加入延緩了和的水化，從而使等礦物相不能有效地吸附減水劑分子,，因此某種程度上會(huì)改善水泥與減水劑的適應(yīng)性,。

四、展望

水泥粉磨過(guò)程中所使用的助磨劑的組分向多元化方向發(fā)展而混凝土制備過(guò)程中又加入了至少一種外加劑,，因此增加了混凝土組成的復(fù)雜性,。人們期望通過(guò)完善不同外加劑對(duì)水泥作用效果的研究,，找到更多解決外加劑與水泥適應(yīng)性的有效措施，因而,，一個(gè)新興的水泥化學(xué)的補(bǔ)充分支有機(jī)水泥化學(xué),，正在悄然興起。以有機(jī)助磨劑為例,，人們急需通過(guò)有機(jī)水泥化學(xué)的研究工作,，探索其對(duì)水泥水化動(dòng)力學(xué)、水化產(chǎn)物形態(tài)以及水泥漿體的減水劑需求量,、流變特性和強(qiáng)度發(fā)展等宏觀性能的影響,。然而，一方面目前助磨劑對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性影響的研究還很不完善,，僅停留在試驗(yàn)探索和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)方面,。另一方面，商品化的助磨劑組分十分復(fù)雜,，且各地水泥品質(zhì)差異較大,。這些問(wèn)題的存在，使得助磨劑對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性問(wèn)題的機(jī)理解釋仍存在較大分歧,。

筆者認(rèn)為,，研究助磨劑對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性的影響，應(yīng)采用抽絲剝繭,、層層遞進(jìn)的方法：首先確定熟料和石膏的種類及品質(zhì),，選取各單一的助磨劑組分作為試驗(yàn)研究對(duì)象，通過(guò)泥粉磨效果試驗(yàn),、凈漿和砂漿宏觀性能試驗(yàn),、減水劑分子吸附量測(cè)定和電化學(xué)特性試驗(yàn)等手段，結(jié)合相關(guān)理論系統(tǒng)地研究水泥中助磨劑組分對(duì)水泥與減水劑適應(yīng)性影響的普遍規(guī)律,。通過(guò)建立相關(guān)模型與深化理論分析,，探索引起水泥與減水劑不適應(yīng)現(xiàn)象的真正原因，并為水泥助磨劑品種的選擇,，以及水泥混凝土中減水劑的選擇提供充分的指導(dǎo),。