1.研究背景
隨著科學技術的不斷進步，聚羧酸類減水劑的應用也得到了長足的發展，因其具有減水率高、對水泥的適應性強、方便施工等優點，在水工混凝土中得到了廣泛的應用。聚羧酸減水劑與水泥的相容性不好，混凝土拌和物易出現離析、泌水、坍落度損失變大、凝結時間變短等問題，使混凝土拌和物不能正常運輸與澆筑施工，降低混凝土強度和耐久性。影響水泥與減水劑相容性的因素較多，而水泥倉儲溫度更是一個不可忽略的關鍵因素，混凝土攪拌時若水泥倉儲溫度過高將直接影響水泥的物理性能和力學性能，因此DL／T5144－2001《水工混凝土施工規范》規定：散裝水泥入罐溫度不宜超過65℃，但不同水泥、不同減水劑存在較大差異。低熱水泥因其水化熱低、后期強度增長率大，在水工混凝土中的應用也越來越多，而有關低熱水泥與減水劑的相容性問題研究較少。為了探析低熱水泥倉儲溫度對混凝土性能的影響，本文研究了低熱水泥倉儲溫度對水泥與減水劑相容性及混凝土性能的影響，可為工程控制水泥倉儲溫度值提供依據，也為其他類似工程提供借鑒。
2.原材料與試驗方法
采用華新42.5低熱硅酸鹽水泥、能順Ⅰ級粉煤灰、江蘇博特PCA－Ⅰ高性能減水劑、長安育才GK－9A引氣劑、玄武巖粗細骨料進行減水劑與不同溫度水泥的適應性試驗，各組混凝土試驗配合比和原材料均相同，水泥溫度分別為20℃、40℃、60℃、80℃、100℃共5種。水泥的品質指標檢測結果見表1，高性能減水劑各項性能指標見表2，各原材料的品質均滿足相應的規程規范要求。采用干燥烘箱將低熱水泥加熱至不同溫度來模擬水泥不同的倉儲溫度。混凝土試驗配合比見表3，按DL／T5150－2001《水工混凝土試驗規程》進行了混凝土和易性、坍落度、含氣量、坍落度損失、含氣量損失及混凝土力學性能試驗。
3.試驗結果與分析
3.1水泥溫度對混凝土拌和物性能的影響
混凝土拌和物性能檢測結果見表4。
試驗結果表明：水泥溫度達到60℃以上時，混凝土拌和物出現少量泌水；水泥溫度為100℃時，出現骨料與漿體分離，混凝土拌和物的黏聚性變差，造成這一負面影響的原因是水泥溫度高，使得混凝土拌和物溫度在短時間內升高較快，更容易激發聚羧酸高性能減水劑的減水機能，在溫度較高的情況下釋放出更多的包裹在拌和物顆粒中自由水，使出機口混凝土出現少量泌水。
3.2水泥溫度對混凝土凝結時間的影響
不同溫度低熱水泥混凝土凝結時間變化曲線見圖1。
從圖中可以看出，隨著水泥溫度的降低，混凝土凝結時間是不斷延長的，且初凝時間較終凝時間更明顯，也就是說水泥溫度越高，混凝土凝結時間就越短。
高溫水泥造成凝結時間縮短的原因有：
①會在短時間內使得拌和物溫度升高，促進了水泥顆粒參與水化；
②促使減水劑釋放出更多的自由水與水泥顆粒發生反應，從而在更短的時間內形成穩定的膠凝體系。
隨著時間的推移，水泥溫度所蘊藏的熱量很容易傳遞至周邊顆粒或環境中，混凝土體系溫度逐漸趨近于環境溫度，不同溫度水泥拌制的混凝土溫度差距逐漸縮小，從而使得混凝土終凝時間的差值相對減小。
3.3水泥溫度對混凝土坍落度和含氣量損失的影響
不同溫度低熱水泥拌制的混凝土坍落度損失率曲線見圖2。從圖中可以看出，同一時間點，水泥溫度越高，坍落度損失率越大，不同溫度條件下的坍落度損失率差值隨時間的變化規律是先增大后減小。同樣的坍落度損失率條件下，水泥溫度越低，達到這一坍落度損失率所用的時間越長，也就是說越有利于體現出減水劑的保坍性能。當水泥溫度較高時，要減小混凝土的坍落度損失，必然對減水劑的保坍性提出更高的要求。
低熱水泥混凝土含氣量損失率與水泥溫度關系曲線見圖3。出機口含氣量控制在4.5%～5.5％條件下，混凝土拌和物含氣量保留值與水泥溫度關系密切，水泥溫度越高，低熱水泥混凝土含氣量保留值越小。同時，低熱水泥混凝土含氣量損失率隨著水泥溫度的升高呈增大趨勢。
3.4水泥溫度對混凝土抗壓強度的影響
不同溫度低熱水泥混凝土抗壓強度變化曲線見圖4。從圖中可以看出：隨著水泥溫度的升高，低熱水泥混凝土早期抗壓強度越高，但28d抗壓強度隨溫度的升高而降低；水泥溫度為100℃時，混凝土的3d抗壓強度較20℃時提高了41.6％，28d抗壓強度較20℃時下降了10.9％。
3d齡期以前水泥溫度變化對抗壓強度的影響是明顯的，而在7d齡期以后水泥溫度對混凝土抗壓強度的影響減小。
水泥溫度對減水劑與水泥相容性的影響主要是由于水泥溫度的提高，使得拌和物系統整體溫度升高，打破絮凝體系釋放出的自由水更快地與水泥發生水化反應，生成更多的水化產物，促進了水泥水化，使得混凝土的強度提高速度較快。
4.結論與建議
（1）相同配合比的混凝土，隨著水泥溫度的升高，外加劑與水泥的適應性表現出變差的趨勢，溫度越高，消耗的水增多，混凝土拌合物的流動性呈下降趨勢，造成混凝土和易性下降，甚至導致骨料與漿體分離或者泌水。
（2）水泥溫度越高，水泥與減水劑的適應性越差，坍落度和含氣量的損失率越大，混凝土凝結時間越短。
（3）水泥溫度變化對混凝土抗壓強度的影響是明顯的，隨著水泥溫度的升高，低熱水泥混凝土早期（7d前）抗壓強度越高，但28d抗壓強度隨溫度的升高而降低。
（4）建議混凝土拌和用水泥溫度不宜超過60℃，在超過60℃時，混凝土生產系統應盡量對拌和系統原材料進行預冷處理，避免因水泥溫度過高使得整個拌和物系統的溫度升高過多，并應對入倉后的混凝土加強養護，避免因早期水化溫升過快帶來的溫度裂縫等問題。
