减水剂和缓凝剂三元体系相容性研究

减水剂和缓凝剂三元体系相容性研究

混凝土外加剂能够提高新拌混凝土的工作性能、改善施工环境，提高硬化混凝土的力学性能和耐久性，同时节约水泥，降低成本，加快施工速度，因此混凝土外加剂得到广泛应用。但是，在使用过程中有些外加剂包括普通减水剂、高效减水剂、缓凝剂(有机缓凝剂、缓凝减水剂、无机缓凝剂)等存在与水泥的适应性问题，导致其作用效果差别很大。

本文研究了奈系高效减水剂与三种不同水泥的相容性，观察了不同掺量减水剂对水泥净浆初始流动度及1h流动度损失的影响；观察了缓凝剂对水泥净浆初始流动度影响(水灰比相同，与未加缓凝剂水泥净浆初始流动度值做对照实验)；观察了高效减水剂与掺有不同品种缓凝剂与水泥三元体系的相容性，对实验结果进行了分析，提出了存在的问题。 1 原材料与实验方法、仪器

1．1 实验材料

1．1．1 水泥

秦岭42．5级普通硅酸盐水泥(以下简称QL)；郑州龙源42．5级普通硅酸盐水泥(以下简称LY)；天桥42．5级普通硅酸盐水泥(以下简称TQ)；盾石42．5级普通硅酸盐水泥(以下简称DS)。

1．1．2高效减水剂

天津产低浓型萘磺酸盐甲醛缩合物(以下简称NX)。

1．1．3缓凝剂

多聚磷酸钠；柠檬酸；D一葡萄糖酸钠。

1．2实验方法、仪器

水泥净浆扩散度实验按GB8077进行。

净浆水灰比为0．29，改变高效减水剂的掺人量，通过测定加水后5 min(即搅拌刚结束)的初始流动度尼及静置1 h浆体的流动度‰，比较不同水泥与高效减水剂相容性的差异。 净浆水灰比为0．29，改变高效减水剂的掺人量，配合一种缓凝剂(固定掺量)，比较加水后5min(即搅拌刚结束)的初始流动度玛及静置1h浆体的流动度％，验证加入缓凝剂对同种水泥与高效减水剂相容性的改善作用；同样条件下，适当加大缓凝剂掺量，比较缓凝剂掺量的影响；改变水泥品种，进行上述研究，比较缓凝剂对三种不同水泥与高效减水剂相容性

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的作用是否相同。

同理，改变缓凝剂品种，做上述研究，比较不同缓凝剂对水泥与高效减水剂相容性影响的差异。

2 实验结果与讨论

2．1萘系高效减水剂与水泥二元体系相容性

一般说来，水泥净浆流动度脏水灰比一定时随高效减水剂掺量增加而增加，到某一剂量后，流动度不再增加，或增加很小，此时的减水剂掺量称为饱和点。当掺量超过该点过多，会增加成本，同时会导致水泥浆与骨料离析。图1为三种水泥加水(W／C=O．29)拌合在NX掺量变化下流动度变化的实验结果。其中NX与LY水泥相容性较好，表现为饱和点明显，且当掺量超过O．8％时，1h流动度损失很小。而NX与TQ水泥和QL水泥相容性较差，因为TQ水泥尽管初始流动度高，但1h流动度损失太大。而QL水泥初始流动度不高且1h流动度损失大，掺量由O．4％No．9％，F60基本不增加。

 

 

图1 NX掺量变化下流动度变化

(a)LY水泥；(b)TQ水泥；(c)QL水泥

2．2缓凝剂与水泥二元体系相容性

缓凝剂主要功能在于延缓水泥凝结硬化速度，使混凝土拌合物在较长时间内保持塑性。按功能可将其分为仅起缓凝作用的缓凝剂和兼具缓凝和减水作用的缓凝减水剂。本实验水灰比为0．29，对三种水泥分别掺加0.1％～O．3％的多聚磷酸钠，随着掺量增加，对照空白实验(水泥和水)，缓凝剂无变化，证明多聚磷酸钠无减水作用。同样，对三种水泥掺加O．01％～0．1％的柠檬酸对照空白实验(水泥和水)，证明柠檬酸无减水作用。实验中还发现掺加O．01～0．1％的D一葡萄糖酸钠，并且随着掺量增加，对照空白实验(水泥和水)，水泥净浆稠度增大，证明D一葡萄糖酸钠有微弱减水作用。

2．3水泥、萘系高效减水剂和缓凝剂三元体系相容性

通过外加剂的复合使用，提高高效减水剂与水泥的相容性，其中高效减水剂与缓凝剂复合使用，能够有效控制混凝土坍落度经时损失，表现为相同水灰比和高效减水剂掺量时，加人某种缓凝剂，水泥净浆流动度值和1h流动度均提高，说明水泥、萘系高效减水剂和缓凝剂三元体系相容性良好。同时，在实验中，我们发现某些品种的水泥与萘系高效减水剂相容性很差，表现为萘系高效减水剂掺量很高(达0．8％)，仍无流动度。但是，复合适量缓凝剂后，初始流动度即使在萘系高效减水剂掺量很低情况下，也能获得较大的初始流动度。但是三元体系的1h流动度值与二元体系相比，无明显变化。

如用TQ水泥与不同掺量NX复合0．1％-0．3％的多聚磷酸钠进行试验，在高效减水剂掺量小于0．6％时，复合多聚磷酸钠对于增大净浆初始流动度值及1h流动度值作用明显，并使1h流动度损失值降低。与原二元体系相比该三元体系中，高效减水剂饱和点提前。高效减水剂掺量大于0．6％时，尽管对于增大净浆初始流动度值及1 h流动度值作用不明显，但仍有效抑制lh流动度损失。

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对QL水泥和LY水泥的实验，发现与上述相似的规律。

2．4水泥、萘系高效减水剂和D一葡萄糖酸钠三元体系相容性

用DS和QL两种水泥试验，D一葡萄糖酸钠在掺量为0．01％～0．1％的范围内，均使原二元体系的水泥净浆初始流动度值增大，但是两种水泥最大程度促进初始流动度增大时对D一葡萄糖酸钠的掺量要求不同。DS水泥为万分之三，QL水泥当D一葡萄糖酸钠在掺量为万分之十时，作用最明显。

2．5水泥、萘系高效减水剂和柠檬酸三元体系相容性

用LY水泥与不同掺量NX复合0．01％-0．1％的柠檬酸进行试验。加入柠檬酸后，水泥净浆流动度值和1h流动度值与原二元体系相比，无增长。并且随柠檬酸掺量加大，净浆初始流动度值有减小趋势。

2．6相容性因素分析

2．6．1 水泥的矿物组成、细度及硫酸钙的形态

研究认为，水泥熟料矿物成分、石膏种类及掺量、碱含量、游离氧化钙的含量、混合材种类及掺量、水泥细度及颗粒组成等都会影响高效减水剂与水泥的相容性。水泥中CA、C4F含量越低，萘系高效减水剂与水泥二元体系相容性越好，因为CA对减水剂吸附能力强于其他矿物成分。随着水泥细度增加，C3A影响愈加明显。

由于液相中硫酸根离子的浓度控制着浆体的流变学行为，当其溶解慢，而需要影响C。A的量却相对较多时，由于缺少硫酸根离子，较多的C。A就地水化，高效减水剂就会吸附于C。A及其水化产物，降低了液相中有效减水剂的浓度，分散作用小。因此水泥中含二水石膏和半水石膏比硬石膏要好，因为前两种释放硫酸根离子速度比后者快。

2．6．2 高效减水剂

减水剂分子结构、极性基团种类、非极性基团种类、平均分子量及分子量分布、聚合度、杂质含量等都影响其与水泥的适应性。

2．6．3缓凝剂

理论认为，多聚磷酸钠会使水泥水化的诱导期延长，并使C。A的水化速度减慢，原因在于磷酸盐电离出磷酸根离子与水泥水化产物反应，在水泥颗粒表面生成了致密难溶的磷酸盐薄层，抑制了水分子的渗入，阻碍了水泥正常水化作用的进行。从而使C，A的水化和钙矾石的形成过程被延缓而起缓凝作用。

3 结论和存在问题

通过对水泥、萘系高效减水荆和缓凝剂三元体系相容性研究，得到以下结论：

(1)同种高效减水剂与不同厂家生产的普通硅酸盐水泥相容性存在差别。

(2)不同种缓凝剂与同一普通硅酸盐水泥和萘系高效减水剂组成的二元体系相容性存在差别。

(3)某些缓凝剂对不同厂家生产的普通硅酸盐水泥和同一种萘系高效减水剂组成的二元体系相容性影响有近似的规律。

尚需进一步研究的问题是改变糖类缓凝剂和羟基羟酸类缓凝剂种类，找出普遍性规律并从缓凝机理的角度进行分析，以及通过砂浆实验对上述实验结果进行验证。

参考文献

[1]何庭树．混凝土外加剂．西安．陕西科学技术出版社，2003．

[2]覃维祖．水泥一高效减水剂相容性及其检测方法研究．混凝土，1996(2)：1 1-17．

[3]丁铸等．水泥与减水剂相容性的研究．设计与研究，1998(10)．

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