3.3 水泥与减水剂相容性试验
3.3.1 试验目的
①掌握水泥与减水剂相容性的定义。
②掌握水泥与减水剂相容性的检测方法及原理。
3.3.2 试验依据
本试验参考标准为《水泥与减水剂相容性试验方法》（JC/T 1083—2008）、《混凝土外加剂匀质性试验方法》（GB/T 8077—2012）、《水泥净浆搅拌机》（JC/T 729—2005）。实验室环境要求室温应控制在（20±2）℃，相对湿度不低于50%。
马歇尔法（简称Marsh筒法，标准法）
Marsh筒（图3-1）为下带圆管的锥形漏斗，最早用于测定钻井泥浆液的流动性，后由加拿大Sherbrooke大学提出用于测定加入减水剂后水泥浆体的流动性，以评价水泥与减水剂适应性。具体方法是让注入漏斗中的水泥浆体自由流下，记录注满200mL容量筒的时间，即Marsh时间，此时间的长短反映了水泥浆体的流动性。
图3-1 Marsh筒示意图（单位：mm）
净浆流动度法（代用法）
将制备好的水泥浆体装入一定容量的圆模后，稳定提起圆模，使浆体在重力作用下在玻璃板上自由流动扩展，稳定后的直径即流动度，流动度的大小反映了水泥浆体的流动性。
3.3.3 试验设备及耗材
水泥净浆搅拌机、圆模（圆模为上口径36mm、下口径60mm、高度60mm、内壁光滑无暗缝的金属制品）、玻璃板（400mm×400mm×5mm）、刮刀、卡尺（量程300mm，分度值1mm）、秒表（分度值0.1s）、电子天平（量程100g，分度值0.01g；量程1000g，分度值1g）、塑料烧杯（500mL）、Marsh筒（直管部分由不锈钢材料制成，锥形漏斗部分由不锈钢或表面光滑的耐锈蚀材料制成，机械要求如图3-1所示）、量筒（250mL，分度值1mL）、水泥（过0.9mm方孔筛并混合均匀）、保鲜膜、减水剂、自来水。
3.3.4 试验步骤
Marsh筒法（标准法）
①用湿布将Marsh筒、烧杯、搅拌锅、搅拌叶片全部润湿。将烧杯置于Marsh筒下料口下面中间位置，并用湿布覆盖。
②按表3-1配比称量，将基准减水剂和约1/2的水同时加入锅中，然后用剩余的水反复冲洗盛装基准减水剂的容器直至干净并全部加入锅中，再小心将水泥加入锅中，防止水和水泥溅出。
表3-1 水泥浆体的配合比
注：1.根据水泥和减水剂的实际情况，可以增加或减少基准减水剂的掺量点。
2.减水剂掺量按固态粉剂计算。当使用液态减水剂时，应按减水剂含固量折算为固态粉剂含量，同时在加水量中减去液态减水剂的含水量。
③将锅放在搅拌机的锅座上，升至搅拌位置，启动搅拌机，低速搅拌120s，停15s，同时将叶片和锅壁上的水泥浆用刮刀刮入锅中间，接着高速搅拌120s，停机。
④搅拌结束后将锅取下，用搅拌勺边搅拌边将浆体立即全部倒入Marsh筒内。打开阀门，让浆体自由流下并计时，当浆体注入烧杯达到200mL时停止计时，此时间即为初始Marsh时间。
⑤让Marsh筒内的浆体全部流下，无遗留地回收到塑料烧杯内，并采取覆盖保鲜膜的方法密封静置以防水分蒸发。
⑥清洁Marsh筒、烧杯。
⑦调整基准减水剂掺量，重复上述步骤①～⑥，依次测定基准减水剂各掺量下的初始Marsh时间。
⑧自加水泥起到60min时，将静置的水泥浆体按步骤③的搅拌程序重新搅拌，重复步骤④，依次测定基准减水剂各掺量下的60min的Marsh时间。
净浆流动度法（代用法）
①将玻璃板置于工作台上，并保持其表面水平。
②用湿布把玻璃板、圆模内壁、搅拌锅、搅拌叶片全部润湿。将圆模置于玻璃板的中间位置，并用湿布覆盖。
③按表3-1配比称量，将基准减水剂和约1/2的水同时加入锅中，然后用剩余的水反复冲洗盛装基准减水剂的容器直至干净并全部加入锅中，再小心将水泥加入锅中，防止水和水泥溅出。
④将锅放在搅拌机的锅座上，升至搅拌位置，启动搅拌机，低速搅拌120s，停15s，同时将叶片和锅壁上的水泥浆用刮刀刮入锅中间，接着高速搅拌120s，停机。
⑤搅拌结束后将锅取下，用搅拌勺边搅拌边将浆体立即倒入置于玻璃板中间位置的圆模内。对于流动性差的浆体要用刮刀进行插捣，以使浆体充满内模。用刮刀将高出圆模的浆体刮除并抹平。
⑥立即按垂直方向稳定提起圆模，同时开启秒表计时。圆模提起后，应用刮刀将粘附于圆模内壁上的浆体尽量刮下，以保证每次试验的浆体量基本相同。提取圆模30s后，用卡尺测量最长直径及其垂直方向的直径，二者的平均值即为初始流动度值。
⑦快速将玻璃板上的浆体用刮刀无遗留地回收到塑料烧杯内，并采取覆盖保鲜膜的方法密封静置以防水分蒸发。
⑧清洁玻璃板、圆模。
⑨调整基准减水剂掺量，重复步骤②～⑧，依次测定基准减水剂各掺量下的初始流动度值。
⑩自加水泥起到60min时，将静置的水泥浆体按步骤④的搅拌程序重新搅拌，重复步骤⑤～⑥，依次测定基准减水剂各掺量下的60min的流动度值。
3.3.5 数据处理
（1）经时损失率的计算
经时损失率用初始流动度或Marsh时间与60min流动度或Marsh时间的相对差值表示，如式（3-2）和式（3-3）所示。
（3-2）
或
（3-3）
式中 FL——经时损失率， %；精确到0.1%；
Tin——初始Marsh时间，s；
T60——60min时Marsh时间，s；
Fin——初始流动度，mm；
F60——60min流动度，mm。
（2）饱和掺量点的确定
以减水剂掺量为横坐标、净浆流动度或Marsh时间为纵坐标做曲线图，然后做两直线段曲线的趋势线，两趋势线交点对应的横坐标即为饱和掺量点，处理方法见图3-2。
图3-2 饱和掺量点确定示意图
（3）相容性
用下列参数表示：
①饱和掺量点；
②基准减水剂0.8%掺量时的初始Marsh时间或流动度；
③基准减水剂0.8%掺量时的经时损失率。
注意：当有争议时，以标准法为准。
3.3.6 思考题
①如何衡量水泥与减水剂是否相容？
②影响水泥与减水剂相容性的因素有哪些？
③水泥与减水剂的相容性差会对混凝土产生什么影响？