缓凝剂对混凝土拌合物性能的影响

2021-03-19 15:59

(1)缓凝剂对混凝土凝结时间的影响

缓凝剂对混凝土凝结时间的延缓程度，取决于所用缓凝剂类型及掺加量、水泥品种及用量、掺和料、水灰比、环境温度、掺加顺序等因素。

①对于普通硅酸盐水泥，糖类的缓凝作用最大，羟基羚酸类其次，而木钙类则相对小些，但也有一定的缓凝作用。许多缓凝剂的缓凝作用会随掺加量增大而加大，但也有少数种类的缓凝剂，其缓凝作用随掺加量而发生变化，在一定范围内有明显的缓凝作用，超过一定限度后反而会产生促凝作用。

②缓凝剂大多只对水泥中某一些组分起较大作用，例如主要是对C3A起的作用，而对C,S、CaS的作用相对较小。缓凝剂的作用与所用水泥品种有很大关系。一般，C3A及碱含量低的水泥，比这些成分含量高的缓凝效果要好。在凝结作用中，C3A和C3S均进行了一定程度的水化反应，在普通硅酸盐水泥水化期间，由于C3A的优先吸附作用，C3A成分所消耗的缓凝剂要比C3S多，因此，在CA含量低的水泥中，由于被C3A吸附的缓凝剂量少，留在液相中的缓凝剂量大，在溶液中的缓凝剂的浓度也大，对硅酸盐相的延缓水化作用就大，故可使混凝土凝结时间相对延长得多些。水泥中的碱类能与某些缓凝剂发生相互作用，可以使缓凝剂延缓水泥水化的能力降低以至丧失，故使用碱含量低的水泥可以使缓凝剂的作用更好地发挥。例如在C3S中过量参加木质素磺酸钙可使水化无限延长，而加入碱类物质则可以阻止发生这种现象。

在有些情况下，当水泥中的硫酸盐数量较少，同时没有足够石膏存在下，C4AF会析出含有三价铁离子的凝胶，沉积到正在水化中的硅酸钙成分的表面上，则铁相对凝结的影响无法得到抑制，因而会使水化减慢，而加入过量的SO3(如石膏、NaSO4等）时又可使其缓凝作用趋于正常。

③混凝土水灰比及水泥用量不同使混凝土的凝结时间发生变化。一般情况下，富混凝土凝结时间比贫混凝土凝结时间要短，如在高标号混凝土施工中，为达到一定的缓凝效果，通常要使用更多的缓凝剂。

④温度对水泥的凝结时间有影响。温度升高，水化反应速率加快，故凝结时间一般随温度升高而缩短。因此，对于同一种缓凝剂，在高温时则应使用较大的掺量。不同的缓凝剂缓凝作用随温度的升高影响不同。羟基羚酸类缓凝剂在高温时对C3S的抑制程度明显减弱，因而高温时缓凝效果降低，必须加大掺量。而醇、酮、酯类缓凝剂对CaS的抑制程度受温度变化影响小，掺量一般可不随温度而变化。气温降低，羟基羚酸类及糖类、无机盐类缓凝剂缓凝时间都将显著增长。有研究表明，高温条件下不同的缓凝剂的缓凝能力差别较大，如无机盐缓凝剂三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和偏棚酸钠，对高温下碾压混凝土的缓凝作用不明显，即使增加掺量，也难以奏效。各类缓凝物质的缓凝效果依次为：糖类>磷羚酸>柠檬酸>柠檬酸钠>酒石酸>聚羧酸>无机磷酸盐>多元醇。

⑤掺入缓凝剂的时间不同可使混凝土的凝结时间发生变化。通常，掺加时间越晚，缓凝作用越显著。

作为性能好的缓凝剂应当在参量少的情况下具有显著的缓凝作用，而在一定掺量范围(0.01%~0.2%)内凝结时间可调整性强，并且不产生异常凝结。另外，最理想的是使初凝时间延缓较长，而初凝与终凝之间时间间隔要短。

表3-83和表3-84中列举了各种缓凝剂对水泥浆凝结时间的影响。结果表明，不同缓凝剂的作用差别较大。在较低掺量下其作用特点可表现为两种：一种为显著延长初凝时间，但初凝和终凝间隔时间缩短，说明它们具有抑制水泥初期水化和促进早期水化的特性；另一种是初凝影响较小，显著延长终凝时间，但不影响后期正常水化。前者适于控制流动性，后者适于控制水化热。因此，只有正确掌握外加剂的性质和变化规律才能合理使用外加剂，达到最佳效果。