水泥缓凝剂 葡萄糖（技术超缓凝剂对硅酸盐水泥水化的影响）

技术|超缓凝剂对硅酸盐水泥水化的影响

女神节快乐

2017-03-08 文/王宝民、王立久

中国砼易购讯；4008981058）

(大连理工大学土木水利学院，辽宁大连116024)

摘要：研究了一种新型液体混凝土超缓凝剂(命名为WHⅡ型)，并探讨了其对普通硅酸

盐水泥的水化、水化热、凝结时间、强度等的影响.运用XRD，DTA以及SEM等方法对水

泥水化过程进行研究的结果表明，适量使用WHⅡ型超缓凝剂，可以得到明显的缓凝效果

且不会影响混凝土的其它性能.

关键词：混凝土外加剂；超缓凝剂；硅酸盐水泥；水化热

普通混凝土缓凝剂是指用来延缓混凝土的凝结时间，使新拌混凝土能够在较长时间内保持其塑性，以利于混凝土的浇灌成型或降低水化热，提高混凝土施工质量的外加剂[1]，一般应用于夏季混凝土施工及大体积混凝土施工之中.

2　结果与分析

2.1　超缓凝剂对凝结时间的影响

依据GB 1346— 89，利用稠度仪测定了不同掺量(质量分数，本文中的掺量均指质量分数)下的WHⅡ型超缓凝剂对水泥净浆凝结时间的影响；用贯入阻力法测定了其对混凝土凝结时间的影响.实验结果见图2所示.

图2　WHⅡ型超缓凝剂对凝结时间的影响

Fig.2　Influence of WHⅡ super retarder on the setting time

由图2可以看出：不掺外加剂的水泥和混凝土凝结时间正常，随着外加剂掺量的增多，其初凝时间和终凝时间均有不同程度的延长，而掺量为0.30%和0.40%的缓凝时间过长，且作用相似(注：混凝土水灰比为0.52，坍落度等于5 cm，水泥含量为320 kg/m3).因此，选择掺量为0.10%，0.20%和0.30%作强度、水化热、X射线及差热分析.

2.2　对水泥胶砂试件强度的影响

依据GB 177— 85，测定了WHⅡ型超缓凝剂掺量不同的水泥胶砂试件3，7，14，28 d龄期的抗折及抗压强度，其实验结果如图3所示.由上述实验结果可以看出：当掺量为0.10%时，其增强效果较好；而掺量为0.20%和0.30%时，试件的早期强度较低.

图3　掺WHⅡ型超缓凝剂的水泥胶砂试件抗压及抗折强度

Fig.3　Compressive and flexural strength of cement mortar added WHⅡ

◇ ——— 3 d；◆ ——— 7 d；■ ——— 14 d；× ——— 28 d

2.3　对水泥水化热的影响

依据GB 2022— 80《水泥水化热实验方法(直接法)》，测定了超缓凝剂掺量分别为0，0.10%，

0.15%，0.20%的水泥的水化热，结果如图4所示，图5为其放热速率曲线.

由这2个图可以看出：随WHⅡ型超缓凝剂掺量的增加，水泥水化热在各个时刻均有所降低.在超缓凝剂掺量为0.20%时，掺剂试件在相应于水泥水化加速期和减速期时存在一个小的放热速率峰，而在其后又存在一个较大的放热速率峰，即诱导期后存在双峰.

2.4　对水泥安定性的影响

掺量为0.10%，0.20%，0.30%和未掺剂试件的安定性检测均合格.

2.5　对新拌混凝土坍落度的影响

对新拌混凝土(mw/ mc= 0.55，砂率为42%，用水量为193 kg/m3，高效减水剂DBS-1掺加1.5%)，对比了不同掺量的超缓凝剂对新拌混凝土坍落度的影响，见图6所示.可以看出，加入适量超缓凝剂可以明显减少坍落度的损失，这对于新拌混凝土的长距离运输等非常有利.

3　缓凝机理探讨

为进一步探讨WHⅡ型超缓凝剂的缓凝机理，对不同掺量的掺剂试件进行XRD，DTA，SEM的测试分析，所得结果如图7，8及表1所示.其中图7是掺量为0.10%和空白水泥净浆试样的1，3，7，28 d的差热图谱；图8是掺量为0.10%和空白水泥净浆试样的28 d水化产物的电镜形貌分析；而表1所示的是掺量为0.10%，0.20%，0.30%和空白水泥净浆试样的1，3，28 d的X射线衍射分析结果.它是在X射线定性分析的基础上，以计算机输出的峰值强度和半高宽度的乘积作为衍射峰的强度来定量测试水化产物的变化的.为弥补衍射峰的重叠、失真、缺失等原因造成的强度不准，对每个物相均选取2个以上的主峰，取其峰值强度与半高宽乘积之和来代表该相的衍射强度[4].

图7　掺0.10%超缓凝剂及空白水泥净浆试样的差热图谱

Fig.7　Differential thermal band chart of mortar

(a)0.10% WHⅡ ；(b)Blank

图8　28 d净浆试样的电镜照片

Fig.8　SEM of 28 d paste

(a)Blank；(b)0.10% WHⅡ

对以上试验结果进行综合分析，可以这样认为：

WHⅡ型超缓凝剂不会影响硅酸盐水泥的水化产物(差热分析与X射线衍射结果均表明了这一点)，但会改变水化产物的生成时间和数量.从XRD资料中可看出，超缓凝剂在早期会抑制硅酸盐水泥的水化，在水泥的早期水化产物中，CH的生成量较少，但水化后期CH的生成量却赶上并超过了空白试样的CH生成量，说明WHⅡ型超缓凝剂在水泥水化早期会抑制水泥矿物的水化，而在后期则会促进水化.通过SEM观察CSH形貌可知，掺剂试件的产物形貌较未掺剂试件的产物形貌更为均匀整齐，宏观表现为胶砂试件强度增加，这与微观测试分析是一致的.由于该超缓凝剂的主要成分中含有较多的羟基，能与过渡金属离子形成稳定的络合物，而这种物质与碱金属离子(如Ca2 ，Mg2 )仅能在碱性介质中形成不稳定的络合物，因此，用络合物理论解释其缓凝机理较为合理：该种缓凝剂加入到水泥浆中后，与水泥中的Ca2 形成了不稳定的络合物，在水化初期控制了Ca2 的浓度，从而产生了缓凝效果；随着水泥水化的继续进行，不稳定的络合物逐渐被破坏，水泥水化继续正常进行.

4　结论

1.WHⅡ型超缓凝剂缓凝效果显著，可根据需要以不同的掺量来调节水泥混凝土的凝结时间.

2.该缓凝剂为液体，易溶于水，与粉状缓凝剂比较，更容易均匀地分散到水泥混凝土中.

3.掺剂试件的水化温度峰值显著降低和推迟，这对于防止大体积混凝土产生温度裂缝是非常有利的，对水泥体积安定性无不良影响，适合工程应用.

参考文献：

[1]　王立久，李振荣.建筑材料学[M].北京：中国水利水电出版社，1997.113-118.

[2]　陈建奎.混凝土外加剂的原理与应用[M].北京：中国计划出版社，1997.

[3]　袁润章.胶凝材料学[M].武汉：武汉工业大学出版社，1996.93，94.

[4]　杨淑珍，宋汉唐，谢　荣.XRD法研究水泥水化反应速度[J].分析测试学报，1996，(5)：73-76.

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