如何正确选择使用混凝土缓凝剂?

  在混凝土施工过程中,往往需要根据施工环境和技术的需要延迟混凝土的凝结时间,以便于施工操作和保证混凝土的质量,如在炎热的夏季进行混凝土施工,由于温度高,混凝土凝结速度增加,固结度损失增加,常规混凝土的流动性很快就会丧失,给施工带来很大困难,严重影响混凝土工程的质量,因此要求混凝土有较长的凝结时间。
 
  出于安全施工和技术上的要求,有些混凝土建筑工程的施工也需要进行混凝土的凝结时间可以延长,如混凝土结构连续浇筑,要求我们保证商品混凝土的施工管理质量,免除夜间作业,大型混凝土材料构件设计施工,因上下两层混凝土浇筑间隔一定时间以及延长,由于第一层混凝土凝结会形成“冷缝”,则需要通过延缓混凝土的凝结时间:大体积混凝土技术施工需要不断延长混凝土的凝结时间,延缓水泥水化放热过程,减少因温度应力分析产生的裂缝,这些也需要积极参加缓凝剂以改善提高混凝土的性能。
 
  混凝土缓凝剂是一种可以延缓水泥水合,从而延长混凝土凝结时间,使新拌混凝土长期保持可塑性,便于新拌混凝土浇筑,提高施工效率,降低施工劳动强度的缓凝剂,同时在后期不会对混凝土性能造成不良影响。
 
  混凝土缓凝剂的选择及适用范围
 
  混凝土缓凝剂具有延长混凝土(砂浆)凝结时间的作用,对改善新拌混凝土的和易性、提高混凝土的泵送能力、促进混凝土的长距离运输、适应高温环境下的施工具有重要作用。为了充分发挥混凝土缓凝剂的上述作用,有必要根据混凝土工程实际,选择合适的缓凝剂品种和适用范围。
 
  一、混凝土不同缓凝剂的作用影响机理
 
  水泥中的矿物组分水化后,溶剂化固体颗粒之间发生相互作用,水泥胶凝体的凝聚结构立即形成。初始复杂结构的稳定性主要取决于粒子间的相互作用力,这种作用力与粒子间的距离有关。在这一点上,相互作用力可以看作是固体粒子表面上分子之间的范德华引力和粒子周围双电层中离子之间的静电排斥力的代数和。如果水泥-凝胶粒子之间存在强烈的排斥力,系统就会稳定;如果不存在强烈的排斥力或引力,系统就会变得不稳定,凝结过程就会很快完成,即水泥-凝胶就会凝固。
 
  水泥凝胶体的凝聚社会过程的发展,不仅可以取决于中国水泥的矿物组成成分和分散度,同时还取决于不同水泥中电解质的存在。研究工作成果分析表明,水泥化合物与水反应时间至少在水化初期是通过标准溶液的反应,即水泥化合物先电离成离子,然后在溶液中形成水化物,且是由于受到这些化合物中电解质溶解度的限制而形成一个结晶沉淀。水泥浆体所出现的稠化、凝结核硬化问题现象,就是我国水泥混凝土水化产物需要不断提高结晶的结果。
 
  在上述情况下,向水泥浆中加入某种可溶性电解质,以延迟水泥化合物电离速率或水合物的结晶速率,水泥浆的凝固点的硬化特性将改变。电解质可以在水泥颗粒表面形成具有相同电荷的双电层,防止颗粒相互结合。大多数混凝土缓凝剂是盐电解质,并基于上述基本原理来实现缓凝效果。
 
  混凝土缓凝剂对混凝土凝结时间的影响是复杂的,很难用一个理论来概括缓凝剂的作用机理。由于缓凝剂的组成不同,混凝土的缓凝机理不同。混凝土缓凝剂对水泥的缓蚀作用主要有沉降假说、复合盐假说、吸附假说和成核假说。
 
  (1)沉降假说认为,水泥的水化过程是由于水泥颗粒表面形成了一层薄薄的不溶性物质阻碍了水泥颗粒与水的进一步接触。这些物质首先抑制了铝酸盐矿物的水化,然后又抑制了硅酸盐矿物的水化,从而减缓了水泥浆体中c-s-h凝胶和c-s-h结晶的形成,导致了浆体的延迟凝结和硬化。
 
  (2)络盐假说进行无机金属盐类缓凝剂通过分子与溶液中的钙离子易形成络盐,因而会产生抑制Ca(OH)2的结晶过程中析出,影响以及水泥浆体的正常发展凝结。对于一个羟基羚酸及其主要盐类的缓凝作用,可用络合物具有理论来解释其对水泥的缓凝作用。
 
  羟基索罗酸盐是一种能与过渡金属离子形成稳定配合物的络合剂,但在碱性介质中只能与碱土金属离子形成不稳定配合物。因此,羟基羚羊酸及其盐可与水泥中的钙离子形成不稳定的络合物,在水化初期控制液相中钙离子的浓度,从而起到阻滞作用。随着水化过程的进行,不稳定的络合作用将被破坏,水泥的水化作用将继续正常进行。
 
  将壳酸混合到水泥浆中以形成复合物,如钙砂浆,其与在水泥初始水合中溶解钙离子溶解,且厚的无定形复合物覆盖水泥颗粒的表面,防止水渗入水泥颗粒内部的能力比水合物强得多,这延迟了水泥的水合和硬化
 
  (3)水泥颗粒表面具有较强的吸附能,可吸附一层抑制水泥水化的缓凝剂膜,从而延缓水泥的水化过程,延缓水泥浆体的凝结硬化。水泥浆体的凝结过程是水泥的矿物成分与水反应生成这些矿物的水化产物,水泥胶体颗粒进入溶液的过程,因此,有机缓凝剂主要通过抑制水泥水合来达到缓凝作用。
 
  缓凝剂添加到水泥浆中时,由于缓凝剂含有羟基等活性基团,可选择性吸附在水泥矿物上,与水泥颗粒表面的钙离子形成膜,羟基可与水泥表面形成氢键阻止水化,从而屏蔽晶体间的相互接触,改变结构的形成过程,从而产生缓凝效果。
 
  此外,缓凝剂分子在水泥粒子上的吸附层的存在使分子间的作用力保持在较厚的水化层表面上,使水泥悬浮体趋于一个稳定,并阻止中国水泥粒子的凝聚。这种不同缓凝剂对水泥悬浮体的分散管理作用,不但在原胶凝物质的粒子具有表面化学吸附,而且在水化和硬化发展过程中吸附在新的晶胚上,并使其能够比较安全稳定。这种社会稳定重要作用就是阻止经济结构设计形成学习过程,从而延缓了我国水泥的水化和硬化。
 
  (4)成核假说要求在液相中形成一定数量的原子核,以保证更多的物质在这些原子核的帮助下生长。水泥净浆从诱导期到加速期的水化,由于缓凝剂的存在,阻碍了氧化钙在液相中的成核,使其不能结晶,从而使净浆中氢氧化钙浓度的平衡不能破坏,水泥中的硅酸三钙不能适当水化形成c-s-h凝胶,使净浆不能适当凝结。

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