緩凝劑對高效減水劑的輔助塑化效應的研究

陳 瑞

河南中原高速公路股份有限公司，河南鄭州 450052

0 引言

混凝土外加劑是除了水泥、砂、石、水以外的第五種組成部分，對混凝土技術發展起到重要作用。混凝土中使用外加劑，不但能夠提高混凝土的強度、改善混凝土性能、而且能節省生產能耗、保護環境。

到目前為止，外加劑的種類已超過20 多種， 但是仍不能滿足各種實際混凝土工程的需要，在工程實踐中，單一品種或單一組分外加劑的局限性限制了其在工程中的應用；單一組分的外加劑往往各有長短，很難滿足工程多方面的要求。混凝土外加劑研究人員尚需開發更多品種以及更高效能的外加劑。此外，從各種外加劑的復配入手研究不同外加劑復配時的協同效應，找出更佳的復配組合也是目前的研究方向。

在工程實踐中，復合外加劑帶來有點的同時，同樣也帶來許多問題；單一組分的外加劑與水泥本身就存在相容性的問題，外加劑復合使用后使得外加劑與水泥的相容性問題變得復雜化。目前，國內外的研究主要是對外加劑與水泥（主要是高效減水劑與水泥）二元體系的相容性問題的研究頗多，而對緩凝劑的研究，則主要集中在緩凝劑的緩凝作用及其機理等方面，而于緩凝劑的輔助塑化效應的研究還較少報道。

1 試驗原材料及設備

1.1 原材料

試驗用水:飲用自來水（H2O）；

水泥:冀東P.O 42.5和聲威P.O 42.5R水泥；

緩凝劑:葡萄糖酸鈉（G-Na） 和三聚磷酸鈉（STPP)；

高效減水劑:山東萘系高效減水劑低濃型FDN-L、氨基磺酸鹽減水劑。

1.2 儀器及設備

1）量筒、燒杯、滴管、玻璃棒；

2）機械天平（精確度0.1g）；

3）電子天平（最小稱量0.01g）；

4）NJ-160型行星式凈漿攪拌機；

5）平滑玻璃板（尺寸600mm×600mm）；

6）截錐圓模（上口直徑36mm，下口直徑60mm，高度為60mm）。

2 試驗結果及分析

2.1 緩凝劑對萘系高效減水劑的輔助塑化效應

FDN-L與葡萄糖酸鈉、三聚磷酸鈉復摻對流動度經時損失的影響如圖1～圖4。

圖1 不同摻量FDN-L對流動度經時損失的影響

圖2 FDN-L復摻GNa對流動度的影響

圖3 GNa 與FDN-L復摻對經時損失的影響

圖4 FDN-L與STPP復摻對經時損失的影響

圖1表明，隨著FDN-L摻量的增加，擴展度經時損失先緩慢增大，達到一定值后迅速減小直到幾乎不損失。

從圖2和圖3可以看出，G-Na的加入使水泥凈漿初始流動度在初始值的基礎上明顯增加，達到一定值和隨著摻量的增加初始流動度開始下降，最后甚至低于初始值；隨著G-Na摻量的增加擴展度經時損失先緩慢增加，達到一定值后隨著摻量的增加而迅速下降直到幾乎不損失。可見，適量G-Na的加入可以明顯增加水泥凈漿初始流動度，還可以控制擴展度經時損失。

圖4可以看出：三聚磷酸鈉的加入也能使水泥凈漿初始流動度明顯增加，達到一定值后隨著三聚磷酸鈉摻量的增加，水泥凈漿初始流動度開始緩減小。隨著三聚磷酸鈉摻量的增加擴展度經時損失規律與初始流動度相似，擴展度經時損失也呈先增大最后再減小的趨勢。

2.2 緩凝劑對氨基磺酸鹽高效減水劑的輔助塑化效應

氨基磺酸鹽與葡萄糖酸鈉、三聚磷酸鈉復摻對流動度影響的試驗結果如圖6～圖9所示：

圖6 單摻氨基磺酸鹽擴展度經時損失

圖7 氨基磺酸鹽與GNa復摻對流動度的影響

圖8 氨基磺酸鹽與GNa復摻對經時損失的影響

圖9 氨基磺酸鹽與STPP復摻對經時損失的影響

試驗結果表明：在單摻氨基磺酸鹽高效減水劑的情況下，坍落度經時損失規律是隨氨基磺酸鹽摻量的增加先增大后減小，直到幾乎沒有損失。

GNa的加入使水泥凈漿初始流動度增加，達到一定值后隨著摻量的增加又開始緩慢減小（如圖7）。隨著G-Na摻量的增加擴展度經時損失整體呈減小的趨勢，過量的摻入甚至會使擴展度經時值變大（如圖8）。可見，少量G-Na的加入可以明顯增加水泥凈漿初始流動度，過量的加入雖然可以減小擴展度經時損失但是會使初始流動度有所減小。

三聚磷酸鈉的加入同樣能使水泥凈漿初始流動度明先顯增加，達到一定值后開始緩慢減小，最后甚至低于不摻加時的基準值。隨著三聚磷酸鈉摻量的增加擴展度經時損失先增加后迅速下降甚至擴展度值經時不斷增大。

3 緩凝劑對不同品種高效減水劑作用效果的對比分析

總結所有試驗數據可以得出不同高效減水劑摻加兩種緩凝劑初始流動度最大值（如表1）、初始流動度最大增加值（如表2）、經時損失最小值（如表3）和經時損失減小最大值（如表4）：

表1 初始流動度最大值的對比

表2 初始流動度最大值增加值的對比

表3 擴展度經時損失最小值對比

表4 擴展度經時損失減小最大值對比

由表1和表2可以看出：G-Na和STPP分別與不同種高效減水劑復合使用時，水泥凈漿初始流動度所能達到的最大值幾乎相同，但是水泥凈漿初始流動度最大增加值STPP明顯大于G-Na，只有當它們與FDN-L復合使用時才會出現相反的規律。這說明，STPP對三種高效減水劑的輔助塑化效應強于G-Na，而且只有當G-Na與FDN-L復合使用時輔助塑化效應才會強于STPP。從圖中還可以看出，兩種緩凝劑對高效減水劑輔助塑化效應氨基磺酸鹽高效減水劑優于萘系高效減水劑。

由表3和表4可以看出：G-Na和STPP分別與不同種高效減水劑復合使用時，水泥凈漿擴展度經時損失最小值STPP較小，擴展度經時損失減小最大值STPP較大，只有當它們與FDN-L復合使用時才出現相反的規律。這說明，STPP與三種高效減水劑復合使用時的保坍效果強于G-Na，而且只有當G-Na與FDN-L復合使用時保坍效果才會強于STPP。從圖中還可以看出：兩種緩凝劑與高效減水劑復合使用時保坍效果最好的是氨基橫酸鹽高效減水劑，其次是萘系高效減水劑。

4 結論

混凝土緩凝劑除了具有抑制水泥水化作用，延長混凝土凝結時間外，還具有輔助塑化效應和增強效應。緩凝劑與高效減水劑同摻時，不僅能延長水泥凈漿的凝結時間，而且對水泥凈漿流動度具有一定的輔助塑化效應，這一效應表現為水泥凈漿初始流動度的增加和經時損失的減小。

1）三聚磷酸鈉和葡萄糖酸鈉在與高分子高效減水劑復合使用下，均能改善外加劑與水泥的相容性，有效降低水泥凈漿流動度損失；

2）三聚磷酸鈉和葡萄糖酸鈉與高分子高效減水劑復合使用時，對氨基磺酸鹽高效減水劑的輔助塑化效應最好，其次是萘系高效減水劑；

3）通常認為葡萄糖酸鈉緩凝作用強于三聚磷酸鈉，但與減水劑同摻時表現出來的輔助塑化效應中，水泥凈漿初始流動度相當，但三聚磷酸鈉的初始流動度增加值較大，保坍性能也較好，說明三聚磷酸鈉的輔助塑化效應比葡萄糖酸鈉好。

[1]王福川.土木工程材料.北京：中國建材工業出版社，2001(3)：66.

[2]王艷坤，吳崇珍.混凝土化學外加劑的作用機理和特性.河南建材，2008：27-29.

[3]張曉梅，鄧成剛，唐軍，朱宗軍，胡義.萘系高效減水劑添加劑的合成及作用機理研究.安徽理工大學學報，1(24)，2004(3)：67-70.

[4]何廷樹.混凝土外加劑.西安：陜西科學技術出版社，2003(4).

[5]黃煜鑌.特細砂不振搗與高流動高性能混凝土初步研究[R]，1998.

[6]顧國芳.反應性高分子混凝土減水劑[J].化學建材,1989(3).