緩凝劑對(duì)高效減水劑的輔助塑化效應(yīng)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(duì)混凝土技術(shù)發(fā)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(qiáng)度、改善混凝土性能、而且能節(jié)省生產(chǎn)能耗、保護(hù)環(huán)境。

到目前為止，外加劑的種類已超過(guò)20 多種， 但是仍不能滿足各種實(shí)際混凝土工程的需要，在工程實(shí)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(yīng)用；單一組分的外加劑往往各有長(zhǎng)短，很難滿足工程多方面的要求?；炷镣饧觿┭芯咳藛T尚需開發(fā)更多品種以及更高效能的外加劑。此外，從各種外加劑的復(fù)配入手研究不同外加劑復(fù)配時(shí)的協(xié)同效應(yīng)，找出更佳的復(fù)配組合也是目前的研究方向。

在工程實(shí)踐中，復(fù)合外加劑帶來(lái)有點(diǎn)的同時(shí)，同樣也帶來(lái)許多問(wèn)題；單一組分的外加劑與水泥本身就存在相容性的問(wèn)題，外加劑復(fù)合使用后使得外加劑與水泥的相容性問(wèn)題變得復(fù)雜化。目前，國(guó)內(nèi)外的研究主要是對(duì)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(wèn)題的研究頗多，而對(duì)緩凝劑的研究，則主要集中在緩凝劑的緩凝作用及其機(jī)理等方面，而于緩凝劑的輔助塑化效應(yīng)的研究還較少報(bào)道。

1 試驗(yàn)原材料及設(shè)備

1.1 原材料

試驗(yàn)用水:飲用自來(lái)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(shè)備

1）量筒、燒杯、滴管、玻璃棒；

2）機(jī)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(jī)；

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(yàn)結(jié)果及分析

2.1 緩凝劑對(duì)萘系高效減水劑的輔助塑化效應(yīng)

FDN-L與葡萄糖酸鈉、三聚磷酸鈉復(fù)摻對(duì)流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失的影響如圖1～圖4。

圖1 不同摻量FDN-L對(duì)流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失的影響

圖2 FDN-L復(fù)摻GNa對(duì)流動(dòng)度的影響

圖3 GNa 與FDN-L復(fù)摻對(duì)經(jīng)時(shí)損失的影響

圖4 FDN-L與STPP復(fù)摻對(duì)經(jīng)時(shí)損失的影響

圖1表明，隨著FDN-L摻量的增加，擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失先緩慢增大，達(dá)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(dòng)度在初始值的基礎(chǔ)上明顯增加，達(dá)到一定值和隨著摻量的增加初始流動(dòng)度開始下降，最后甚至低于初始值；隨著G-Na摻量的增加擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失先緩慢增加，達(dá)到一定值后隨著摻量的增加而迅速下降直到幾乎不損失?？梢?，適量G-Na的加入可以明顯增加水泥凈漿初始流動(dòng)度，還可以控制擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)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(dòng)度明顯增加，達(dá)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(dòng)度開始緩減小。隨著三聚磷酸鈉摻量的增加擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失規(guī)律與初始流動(dòng)度相似，擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失也呈先增大最后再減小的趨勢(shì)。

2.2 緩凝劑對(duì)氨基磺酸鹽高效減水劑的輔助塑化效應(yīng)

氨基磺酸鹽與葡萄糖酸鈉、三聚磷酸鈉復(fù)摻對(duì)流動(dòng)度影響的試驗(yàn)結(jié)果如圖6～圖9所示：

圖6 單摻氨基磺酸鹽擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失

圖7 氨基磺酸鹽與GNa復(fù)摻對(duì)流動(dòng)度的影響

圖8 氨基磺酸鹽與GNa復(fù)摻對(duì)經(jīng)時(shí)損失的影響

圖9 氨基磺酸鹽與STPP復(fù)摻對(duì)經(jīng)時(shí)損失的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明：在單摻氨基磺酸鹽高效減水劑的情況下，坍落度經(jīng)時(shí)損失規(guī)律是隨氨基磺酸鹽摻量的增加先增大后減小，直到幾乎沒(méi)有損失。

GNa的加入使水泥凈漿初始流動(dòng)度增加，達(dá)到一定值后隨著摻量的增加又開始緩慢減?。ㄈ鐖D7）。隨著G-Na摻量的增加擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失整體呈減小的趨勢(shì)，過(guò)量的摻入甚至?xí)箶U(kuò)展度經(jīng)時(shí)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(dòng)度，過(guò)量的加入雖然可以減小擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失但是會(huì)使初始流動(dòng)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(dòng)度明先顯增加，達(dá)到一定值后開始緩慢減小，最后甚至低于不摻加時(shí)的基準(zhǔn)值。隨著三聚磷酸鈉摻量的增加擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失先增加后迅速下降甚至擴(kuò)展度值經(jīng)時(shí)不斷增大。

3 緩凝劑對(duì)不同品種高效減水劑作用效果的對(duì)比分析

總結(jié)所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出不同高效減水劑摻加兩種緩凝劑初始流動(dòng)度最大值（如表1）、初始流動(dòng)度最大增加值（如表2）、經(jīng)時(shí)損失最小值（如表3）和經(jīng)時(shí)損失減小最大值（如表4）：

表1 初始流動(dòng)度最大值的對(duì)比

表2 初始流動(dòng)度最大值增加值的對(duì)比

表3 擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失最小值對(duì)比

表4 擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失減小最大值對(duì)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(fù)合使用時(shí)，水泥凈漿初始流動(dòng)度所能達(dá)到的最大值幾乎相同，但是水泥凈漿初始流動(dòng)度最大增加值STPP明顯大于G-Na，只有當(dāng)它們與FDN-L復(fù)合使用時(shí)才會(huì)出現(xiàn)相反的規(guī)律。這說(shuō)明，STPP對(duì)三種高效減水劑的輔助塑化效應(yīng)強(qiáng)于G-Na，而且只有當(dāng)G-Na與FDN-L復(fù)合使用時(shí)輔助塑化效應(yīng)才會(huì)強(qiáng)于STPP。從圖中還可以看出，兩種緩凝劑對(duì)高效減水劑輔助塑化效應(yīng)氨基磺酸鹽高效減水劑優(yōu)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(fù)合使用時(shí)，水泥凈漿擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失最小值STPP較小，擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失減小最大值STPP較大，只有當(dāng)它們與FDN-L復(fù)合使用時(shí)才出現(xiàn)相反的規(guī)律。這說(shuō)明，STPP與三種高效減水劑復(fù)合使用時(shí)的保坍效果強(qiáng)于G-Na，而且只有當(dāng)G-Na與FDN-L復(fù)合使用時(shí)保坍效果才會(huì)強(qiáng)于STPP。從圖中還可以看出：兩種緩凝劑與高效減水劑復(fù)合使用時(shí)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(jié)論

混凝土緩凝劑除了具有抑制水泥水化作用，延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間外，還具有輔助塑化效應(yīng)和增強(qiáng)效應(yīng)。緩凝劑與高效減水劑同摻時(shí)，不僅能延長(zhǎng)水泥凈漿的凝結(jié)時(shí)間，而且對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度具有一定的輔助塑化效應(yīng)，這一效應(yīng)表現(xiàn)為水泥凈漿初始流動(dòng)度的增加和經(jīng)時(shí)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(fù)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(dòng)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(fù)合使用時(shí)，對(duì)氨基磺酸鹽高效減水劑的輔助塑化效應(yīng)最好，其次是萘系高效減水劑；

3）通常認(rèn)為葡萄糖酸鈉緩凝作用強(qiáng)于三聚磷酸鈉，但與減水劑同摻時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的輔助塑化效應(yīng)中，水泥凈漿初始流動(dòng)度相當(dāng)，但三聚磷酸鈉的初始流動(dòng)度增加值較大，保坍性能也較好，說(shuō)明三聚磷酸鈉的輔助塑化效應(yīng)比葡萄糖酸鈉好。

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

[2]王艷坤，吳崇珍.混凝土化學(xué)外加劑的作用機(jī)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(jī)理研究.安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1(24)，2004(3)：67-70.

[4]何廷樹.混凝土外加劑.西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2003(4).

[5]黃煜鑌.特細(xì)砂不振搗與高流動(dòng)高性能混凝土初步研究[R]，1998.

[6]顧國(guó)芳.反應(yīng)性高分子混凝土減水劑[J].化學(xué)建材,1989(3).