我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展帶動(dòng)了建筑業(yè)的發(fā)展和相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，同時(shí)對建筑材料的要求也越來越高，這其中包括水泥混凝土。建筑產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求和施工質(zhì)量的提高，不僅要求混凝土高強(qiáng)、早期強(qiáng)度高、密實(shí)性高、流動(dòng)度大、水化熱低、耐久性好且質(zhì)輕，同時(shí)還要求水泥混凝土生產(chǎn)成本低、容易成型且易于養(yǎng)護(hù)，這些要求促成了混凝土外加劑的普遍應(yīng)用和迅速發(fā)展。作為現(xiàn)代混凝土制備和生產(chǎn)施工技術(shù)中不可缺少的第五部分，混凝土外加劑是保證混凝土實(shí)現(xiàn)高性能的重要措施和方法之一。水泥作為混凝土的重要組成部分，它和外加劑的適應(yīng)性影響著混凝土的整體性能，而兩者的適應(yīng)性問題涉及到水泥化學(xué)、表面物理學(xué)、高分子材料學(xué)和電化學(xué)方面的知識，是一門極其復(fù)雜的難題。

對于外加劑與水泥的適應(yīng)性，《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》給出如下定義：將經(jīng)檢驗(yàn)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的某種外加劑摻入按規(guī)定可以使用該品種外加劑的水泥中，所配制的混凝土或砂漿若能夠產(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)。

水泥和外加劑不適應(yīng)性問題的產(chǎn)生主要和水泥的選用、膠凝材料的成分、水泥的細(xì)度、外加劑的品種、作用機(jī)理、制造工藝等有關(guān)，同時(shí)加料的方式和摻量以及環(huán)境溫度等也會對兩者的適應(yīng)性造成影響。若出現(xiàn)不適應(yīng)的問題，則可能導(dǎo)致外加劑使用效果欠佳、坍落度損失快、水泥緩凝或凝結(jié)速度太快，嚴(yán)重的甚至造成混凝土強(qiáng)度的降低等，因而對混凝土外加劑與水泥兩者的相互適應(yīng)性進(jìn)行研究十分必要。以下主要從兩者的相互影響進(jìn)行了簡要分析。

1混凝土外加劑對水泥的影響

混凝土外加劑是指在混凝土的拌制過程中加入的、摻量不大于水泥質(zhì)量5%（不含特殊情況）的、用于改善混凝土某種性能的物質(zhì)，按其使用功能主要可分為4類：用于混凝土拌合物流變性能改善的外加劑，主要包括引氣劑、減水劑和泵送劑；用于改善混凝土硬化性能和調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間的外加劑，主要有緩凝劑、早強(qiáng)劑和速凝劑；用于增強(qiáng)混凝土耐久性的外加劑，主要有防水劑、阻銹劑和引氣劑等；用于混凝土其他性能改善的外加劑，包括膨脹劑、防水劑、防凍劑、加氣劑、著色劑等。

混凝土外加劑的使用對水泥石的內(nèi)部空隙結(jié)構(gòu)起到了改善作用，同時(shí)還協(xié)調(diào)了水泥的強(qiáng)度發(fā)展、對其膠凝成分的水化進(jìn)程進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且能對水泥水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和組成起到有效地改善作用，因而其對水泥的影響不容忽視。

以下簡要介紹了幾種常見混凝土外加劑對水泥的影響。

1.1減水劑的影響

作為表面活性劑的一種，減水劑吸附在礦物摻合料顆粒和水泥表面，改變了其空間位阻的特征和電學(xué)特征，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對顆粒間相互作用的影響，達(dá)到塑化膠凝材料和分散顆粒的目的。

減水劑改變水泥等膠凝材料顆粒表面特性的方式主要有：①吸附在固體顆粒表面的減水劑可以使顆粒表面帶有與其數(shù)值相同的負(fù)電位，增加表面電位的絕對值，進(jìn)而促使靜電斥力的產(chǎn)生；②產(chǎn)生在減水劑吸附層的立體空間位阻效應(yīng)。上述兩種方式的作用，其一可以使固體顆粒更為分散，其二可以使水泥漿體中的絮凝結(jié)構(gòu)得到破壞，促進(jìn)絮凝結(jié)構(gòu)包裹的水分得到釋放，增加混凝土拌合物中自由水的含量。混凝土拌合物流動(dòng)性能的增加主要依靠加入減水劑后上述兩種效應(yīng)的共同作用。因而在考慮兩者適應(yīng)性時(shí)，主要考慮減水劑的減水率、分散性、摻量等。

1.2緩凝劑的影響

緩凝劑是一種通過推遲水泥的水化反應(yīng)從而將混凝土的凝結(jié)時(shí)間延長，在較長時(shí)間內(nèi)保持新拌混凝土的塑性，提高施工效率，便于澆筑，同時(shí)不會對混凝土的各項(xiàng)后期性能有不良影響的外加劑。緩凝劑可按其化學(xué)成分進(jìn)行分類，為有機(jī)緩凝劑和無機(jī)緩凝劑。

一般情況下，很多有機(jī)緩凝劑具有表面活性，它們吸附在膠凝材料、液體和顆粒的固-液界面上，使得固體顆粒的表面性質(zhì)變化；大量的水分子依靠分子中親水基團(tuán)得到吸附，因而形成了較厚的水膜層，改變了混凝土結(jié)構(gòu)的形成過程，使晶體從顆粒接觸變?yōu)橄嗷テ帘危荒承┚從齽┑姆肿又芯哂刑厥夤倌軋F(tuán)，可以和游離的Ca結(jié)合生成難溶性的鈣鹽，這些鈣鹽在固體顆粒表面吸附從而使水泥的水化進(jìn)程得到抑制，實(shí)現(xiàn)緩凝。大多數(shù)無機(jī)緩凝劑通過與水泥生成復(fù)鹽如鈣礬石等并在水泥礦物顆粒表面形成沉淀，進(jìn)而抑制水化進(jìn)程。緩凝劑的作用機(jī)理十分復(fù)雜，一般情況下是上述多種機(jī)理綜合作用的結(jié)果。表1為三聚磷酸鈉對水泥凈漿凝結(jié)時(shí)間影響。

緩凝劑在使用時(shí)要注重品種的選擇和摻量的確定，如若選擇不當(dāng)或超量則可能導(dǎo)致混凝土早期強(qiáng)度急劇下降，還可能導(dǎo)致其中后期強(qiáng)度的降低。這主要是由于過度緩凝致使長時(shí)間內(nèi)混凝土沒有凝結(jié)硬化，造成了混凝土內(nèi)部水分散失過量，導(dǎo)致水泥水化程度低、水化產(chǎn)物過少，對混凝土強(qiáng)度的損失不可逆轉(zhuǎn)。因此，在進(jìn)行緩凝劑種類的選擇時(shí)要充分考慮混凝土原材料之間尤其是緩凝劑和水泥的匹配適應(yīng)狀況、施工工藝、施工季節(jié)等因素，并嚴(yán)格控制其摻量。

1.3膨脹劑的影響

膨脹劑通過產(chǎn)生一定的限制膨脹從而補(bǔ)償混凝土的收縮，提高了混凝土的抗?jié)B防裂性能，同時(shí)在多向約束條件下保證其強(qiáng)度、密實(shí)度和耐久性均有所提高。即便如此，混凝土膨脹劑的應(yīng)用仍存在很多問題，主要是因?yàn)閾郊优蛎泟┖蠡炷脸２荒墚a(chǎn)生預(yù)期的膨脹，中后期的混凝土結(jié)構(gòu)甚至出現(xiàn)變形和開裂的情況。此外，膨脹劑也對混凝土的耐久性和鋼筋抗銹蝕能力有所影響。

導(dǎo)致構(gòu)筑物裂縫產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，就材料而言，其主要原因?yàn)榛炷恋氖湛s和徐變。研究表明，水泥拌和后所產(chǎn)生的化學(xué)收縮值大致為7～9ml/100g，當(dāng)混凝土中的水泥用量為380kg/m3，其化學(xué)減縮達(dá)26.6～34.21ml/m3，內(nèi)部形成了許多孔隙。在水泥的水化及硬化過程中，膨脹劑除了產(chǎn)生自身膨脹外還能與水泥混凝土中的其他成分反應(yīng)產(chǎn)生膨脹，從而使得水泥和混凝土的收縮得以補(bǔ)償。膨脹劑的膨脹機(jī)理因種類不同而有區(qū)別，其膨脹產(chǎn)生物也有差異。目前硫鋁酸鹽系膨脹劑應(yīng)用最為廣泛。

1.4其他外加劑的影響

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，外加劑的研究和應(yīng)用也隨之取得了較大的發(fā)展。引氣劑、早強(qiáng)劑、防凍劑等外加劑的研究和使用在一定程度提高水泥混凝土的性能，但其對水泥的影響也不容忽視。

引氣劑是指為改善混凝土拌合物的和易性在攪拌過程中引入大量均勻、穩(wěn)定、封閉的微小氣泡，并在水泥硬化后仍能留有微小氣泡以增強(qiáng)混凝土抗凍性和耐久性的外加劑。

防凍劑是指在一定負(fù)溫條件下，能顯著降低冰點(diǎn)并使混凝土液相不凍結(jié)或部分凍結(jié)，減少混凝土的凍害，從而解決冬季混凝土施工的一種外加劑。同時(shí)，防凍劑在負(fù)溫條件下能保證水與水泥能進(jìn)行水化，促進(jìn)砂漿和混凝土的強(qiáng)度增長，使其在一定時(shí)間內(nèi)獲得預(yù)期強(qiáng)度。

上述兩種外加劑都對水泥有影響。例如在新型防凍劑中，CaCl2對水泥混凝土的早強(qiáng)作用機(jī)理主要有以下兩種論點(diǎn)：一是水泥的水化受CaCl2的催化作用；二是CaCl2參與水泥水化反應(yīng)生成復(fù)合水化硅酸鈣（C3S·CaCl2·H2O），同時(shí)，在石膏存在下與水泥中C3A作用生成水化氯鋁酸鹽（C3A·CaCl2·10H2O和C3A·CaCl2·30H2O）。NaCl與水泥熟料的反應(yīng)能力不如CaCl2強(qiáng)，它殘留在液相中的數(shù)量較多，而混凝土中Na+的引入使堿性大大提高，不利于混凝土的穩(wěn)定性。

1.5外加劑的選用。

每種外加劑都有其發(fā)揮效用的領(lǐng)域，只有在其適應(yīng)的混凝土中外加劑的功效才能得以充分發(fā)揮。表2為一些外加劑的適用領(lǐng)域。

2水泥對外加劑的影響

水泥和外加劑的適應(yīng)性是雙向的，對兩者適應(yīng)性造成影響的因素很多，主要包括有水泥的化學(xué)成分、礦物組成、水泥顆粒級配、水泥細(xì)度、水泥中的含堿量、石膏的種類水泥的陳放時(shí)間、水泥溫度、摻量等。

2.1水泥的化學(xué)成分和礦物組成對外加劑的影響