首页-光芒娱乐娱乐平台摘 要： 研究了葡萄糖酸钠、糖钙、三聚磷酸钠 3 种缓凝剂单独使用及其与萘系、氨基磺酸盐系及聚羧酸系 3 种高效减水剂复合使用对水泥净浆及混凝土拌合物初凝时间和终凝时间的影响。结果表明：固定水灰比时，与单掺缓凝剂相比，缓凝剂与高效减水剂复合使用使水泥净浆、混凝土的初凝时间和终凝时间都进一步延长，存在显著的协同缓凝效应。标准稠度水泥净浆协同缓凝效应明显小于固定水灰比水泥净浆的协同缓凝效应。氨基磺酸盐高效减水剂自身具有一定缓凝性，其与缓凝剂复合时协同缓凝效应最显著。

　　缓凝剂能够延缓水泥的凝结硬化，可以使混凝土拌合物在较长时间保持塑性，以利于混凝土的运输、浇筑和振捣;可以推迟水化温峰出现的时间，降低水化温峰值，防止大体积混凝土出现温度裂缝;可以调整高效减水剂与水泥的适应性，减少混凝土拌合物坍落度损失[1]。因此，缓凝剂在夏季施工混凝土、泵送混凝土、大体积混凝土等工程中广泛使用。而减水剂是目前工程中使用最为普遍的外加剂，实际工程中，缓凝剂常与高效减水剂同时掺加，或者采用二者复合制备的复合外加剂。

　　近年来，对缓凝剂与高效减水剂相互作用的研究已有报道，主要研究了缓凝剂对高效减水剂的辅助塑化作用[2-3];缓凝剂与高效减水剂复合对水泥水化历程的影响[4]等。但不同高效减水剂与缓凝剂复合使用的协同缓凝效应研究尚无报道。所谓协同缓凝效应，即是指无缓凝所用或缓凝作用很小的高效减水剂与缓凝剂复合使用时，总的缓凝效果远大于单独使用缓凝剂所产生的缓凝效果。本研究采用标准稠度水泥净浆、固定水灰比水泥净浆及混凝土拌合物，分别测试了萘系、氨基磺酸盐和聚羧酸 3 种高效减水剂对三聚磷酸钠、糖钙、葡萄糖酸钠 3 种缓凝剂缓凝效果的影响，并对其规律进行了分析。

　　采用冀东水泥股份有限公司生产的盾石牌 P·O 42.5R 级水泥;高效减水剂选择陕西恒升混凝土外加剂有限公司的粉剂萘系高效减水剂 FDN、陕西隆生混凝土外加剂有限公司的氨基磺酸盐系高效减水剂 ASP(固体含量为 31.2%)及自制的聚羧酸系高效减水剂 PC(固体含量为 26.2%);缓凝剂选用工业纯三聚磷酸钠、葡萄糖酸钠及糖钙;混凝土所用骨料为西安灞河中砂(细度模数 2.4)，泾河卵石(5~31.5 mm)。

　　水泥凝结时间采用 GB/T 1346—2001 中规定的试验方法，分别测定标准稠度和固定水灰比 0.33 时的凝结时间。标准稠度凝结时间试验中，FDN 掺量(质量分数，下同)为 0.8%，ASP 掺量为 1.5%，PC 掺量为 1.0%，葡萄糖酸钠(P)掺量为 0.05%，糖钙(T)掺量为 0.25%，三聚磷酸钠(S)掺量为 0.4%。固定水灰比凝结时间试验 3 种缓凝剂掺量同上，而 3 种高效减水剂分别选择 3 种不同掺量进行比较。混凝土的凝结时间按照 GB/T 50080—2002 中规定的试验方法测定。基准混凝土配合比为水泥∶砂∶卵石∶水 =1∶1.83∶2.75∶0.42。

　　水泥的初凝时间和终凝时间是反映水泥凝结特性的重要指标。水灰比是影响水泥浆体凝结时间的重要因素，凝结时间随水灰比增加而延长。因此分别测定了固定水灰比水泥浆和标准稠度水泥浆的凝结时间。测定固定水灰比为 0.33 时的 3 种缓凝剂、3 种高效减水剂不同掺量及缓凝剂与高效减水剂复合掺加时的初凝时间和终凝时间，试验结果见图 1~ 图 4。

　　从图 1 中可以看出：固定水灰比时，添加高效减水剂都延长了水泥的初凝时间和终凝时间，并且随着掺量的增大，延缓初凝时间和终凝时间越长。这主要是由于减水剂的吸附分散作用，使水泥浆体中未被吸附或絮凝的自由水增多，使局部区域的“有效水灰比”增大，导致水泥凝结时间延长。与此同时，高效减水剂分子吸附在水泥颗粒表面的减水剂形成一层较厚的吸附层，阻碍了水泥的水化，也会使凝结时间延长。3 种高效减水剂中，氨基磺酸盐高效减水剂延缓水泥的初凝时间和终凝时间最长，这是因为其分子中的氨基含有孤对电子能螯合钙离子,降低了溶液中的钙离子浓度，从而具有较强的缓凝作用。

　　葡萄糖酸钠和糖钙的缓凝作用主要是由于它们与 Ca2+ 离子形成络合物，降低了钙离子浓度，抑制了硅酸三钙的水化，使水泥水化诱导期延长而缓凝[6]。此外，糖类及其衍生物分子结构中存在大量的羟基，一部分可通过氢键吸附在水泥颗粒表面，另外一些羟基又与水分子通过氢键缔合，使水泥颗粒表面形成了一层稳定的溶剂化水膜，从而抑制水泥的水化进程。从图 2和图 3 中可以看出：当葡萄糖酸钠和糖钙分别与高效减水剂复合以后，水泥浆的初凝时间和终凝时间都进一步延长，并且随着高效减水剂掺量的增大，复合后的缓凝效果逐渐增强。这表明高效减水剂的掺入对葡萄糖酸钠和糖钙的缓凝作用有明显的协同效应。这是由于缓凝剂对高效减水剂存在辅助塑化效应[2]，使水泥浆体内部多余出更多的自由水，使更多的水化产物游离在自由水中，阻碍了水泥水化产物之间的凝聚，导致水泥的凝结时间大大延长。

　　三聚磷酸钠能与溶液中的 Ca2+ 离子形成络盐，降低溶液中Ca2+离子的浓度，阻碍了 Ca(OH)2的结晶析出，同时络合物吸附在水泥颗粒表面上，抑制了水泥的水化[5]，因而具有较强的缓凝作用。从图 4 中可以看出：与单掺三聚磷酸钠相比，三聚磷酸钠与 ASP 及较高掺量 FDN 和 PC 复合后，水泥净浆的初凝时间和终凝时间都进一步延长。尤其与 ASP 复合时，协同缓凝效应十分显著，其缓凝效果远远大于单掺三聚磷酸钠和单掺 ASP。并且随着高效减水剂掺量的增大，高效减水剂与三聚磷酸钠复合后的缓凝效果逐渐增强。

　　采用标准稠度水泥净浆，测定掺加不同缓凝剂、高效减水剂及两者复合掺加时的初凝时间和终凝时间，试验结果见图 5。

　　从图 5 中可以看出：与固定水灰比的水泥净浆相比，采用标准稠度水泥净浆时的初凝时间和终凝时间都大大缩短，并且其规律也发生了改变。其原因在于高效减水剂和缓凝剂都有一定的减水作用，并且缓凝剂与高效减水剂复合使用还存在辅助塑化效应[2]，因此采用标准稠度水泥净浆时，其用水量都小于空白样，降低了浆体的水灰比，因而使水泥净浆的初凝时间和终凝时间大大提前。并且由于不同高效减水剂、缓凝剂及两者复合后的减水率不同，标准稠度需水量差异较大，从而使缓凝剂与高效减水剂的协同缓凝效应与固定水灰比时相比显著降低。

　　采用相同原材料及配合比的混凝土，分别掺加缓凝剂葡萄糖酸钠(掺量为 0.05%)、糖钙(掺量为 0.25%)、三聚磷酸钠(掺量为 0.4%)及分别与萘系高效减水剂 FDN(掺量为 0.8%)复合掺加，测定混凝土的初凝时间和终凝时间，试验结果见图 6。

　　从图 6 可以看出：掺加高效减水剂使混凝土的初凝时间和终凝时间都略有提前，这是由于掺加高效减水剂后使泌水量增大，而根据 GB/T 50080—2002 的测试方法，混凝土凝结时间测定时，泌出的水分要定时除去，因此降低了测试样品的水灰比，使凝结时间提前。掺加缓凝剂糖钙和三聚磷酸钠后都延长了混凝土的初凝时间和终凝时间，而掺加葡萄糖酸钠由于其掺量较小，缓凝作用不明显。与单独掺加缓凝剂相比，同时掺加缓凝剂和高效减水剂都使混凝土的初凝时间和终凝时间进一步延长，这表明高效减水剂的加入进一步促进了缓凝剂对水泥水化的抑制作用，两者复合存在明显的协同缓凝效应，其规律与水泥净浆的试验相同。

　　(1)固定水灰比时，高效减水剂的掺入使缓凝剂对水泥浆体及混凝土的缓凝效果都明显增强，并随减水剂掺量增加而增大，存在显著的协同缓凝效应;

　　(2)水灰比是影响凝结时间的重要因素，标准稠度水泥净浆的凝结时间与固定水灰比水泥净浆相比明显缩短，缓凝剂与高效减水剂复合使用的协同缓凝效应显著降低;

　　(3)氨基磺酸盐高效减水剂由于其自身具有一定缓凝性，因此与缓凝剂复合时的协同缓凝效应最显著。

　　[1] 陈建奎.混凝土外加剂的原理与应用(第二版)[M].北京：中国计划出版社，2004：120.

　　[3] 韩越，何廷树.石膏种类对缓凝剂辅助塑化效应的影响[J].混凝土，2006(8)：32- 34.

　　[4] 何廷树，申富强，王福川，等.复合使用高效减水剂与缓凝剂对水泥水化历程的影响[J].硅酸盐学报，2007，35(6)：796- 800.

　　[5] 马保国，许永和，董荣珍，等.三聚磷酸钠对硅酸盐水泥初始化历程的影响[J].混凝土，2004(11)：3- 4，14.

　　[6] 马保国，许永和，董荣珍，等.糖类及其衍生物对硅酸盐水泥水化历程的影响[J].硅酸盐通报，2005(4)：45- 48.

　　作者简介： 伍勇华(1973-)，男，副教授，博士研究生，主要从事混凝土外加剂研究。