聚羧酸減水劑與緩凝劑復合時對水泥凈漿性能的影響研究

劉進強，郝 斌，張東超

（1．唐山學院 環(huán)境與化學工程系，河北 唐山063000；2．冀東盾石混凝土公司，河北 唐山063000）

聚羧酸系高效減水劑是目前世界科技最前沿的一種高效減水劑，是減水劑歷史上的第三次重大突破，其開發(fā)品種日趨豐富，應用也日趨廣泛。聚羧酸系高效減水劑是集減水、防收縮、保坍及環(huán)保于一身的具有優(yōu)良性能的減水劑，具有摻量低、減水率高、改善混凝土拌合物性能、生產(chǎn)及使用過程中環(huán)境無污染等技術性能優(yōu)勢，可全方面提高混凝土的綜合性能［1］，是用于配制高強、高性能混凝土的理想外加劑，且能與各種摻和料復配而成多功能外加劑，如泵送劑、早強劑、抗?jié)B防水劑、緩凝劑等。但是在應用于普通的商品混凝土工程中時，減水率很高的聚羧酸系減水劑往往不能很好地適應商品混凝土生產(chǎn)需要，表現(xiàn)在混凝土工作性能對原材料非常敏感［2］，具體摻量不易控制；易引起混凝土的泌水，尤其會使大水灰比低水泥用量的貧混凝土產(chǎn)生離析；隨溫度升高，其緩凝效果將降低。在實際工程應用中，常常需要與其它種類外加劑配合使用。例如，為了保持新拌混凝土良好的工作性能，或避免新老接茬不良現(xiàn)象，常常在炎熱的夏季、或大面積或大體積混凝土澆筑、或滑膜施工等情況下，聚羧酸減水劑需與緩凝劑配合使用。

緩凝劑（Retarder）是一種能延長混凝土初、終凝時間的外加劑［3］，在建筑施工中應用可實現(xiàn)對混凝土坍落度經(jīng)時損失進行很好的控制，能夠使混凝土保持比較長時間的塑性，方便建筑施工；能夠避免混凝土水化放熱同時出現(xiàn)，防止混凝土內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生的溫度應力，同時能夠降低混凝土溫度峰值；能夠改善混凝土的和易性，減小水灰比，提高混凝土強度和耐久性?，F(xiàn)代高性能混凝土的興起，大壩混凝土、高層建筑、以及道路橋梁等大體積混凝土工程的日益發(fā)展，緩凝劑也逐漸廣泛應用起來，成為主要的外加劑之一，其研究與應用得到迅速發(fā)展［4］。糖類及其改性物等有機緩凝劑，因為便宜的價格，豐富的原料，在我國廣泛使用，其中葡萄糖酸鈉是使用最為廣泛的，因為它摻量低，還可以與高效減水劑復合使用，與水泥適應性較好，同時還可提高混凝土的后期強度。在歐洲，葡萄糖酸鈉和它的脫水態(tài)氧化物是使用最為廣泛的用來抑制坍落度損失的混凝土緩凝劑［5］。

基于此，本研究主要探索了聚羧酸高效減水劑BF－808與某新型緩凝劑（BF－609）及葡萄糖酸鈉等復合使用時的水泥凈漿流動度和1小時流動度損失的變化規(guī)律，從而為確定達到初期最大流動度和最小流動度經(jīng)時損失的最佳復配配合比，為穩(wěn)定和擴大BF－808以及為其它聚羧酸減水劑的實際應用打下基礎。

1 試驗

1.1 試驗原材料

本試驗采用的原料為：冀東P·O42．5水泥；聚羧酸高效減水劑BF－808；葡萄糖酸鈉、蔗糖、檸檬酸鈉、BF－609四種緩凝劑。

聚羧酸減水劑BF－808：淡黃色液體，固含量10%（濃縮型為40%），密度1．090g／ml，pH值5．63，當相對于水泥的有效凈摻量1‰時其減水率28%左右，遵化市北方化工廠生產(chǎn)。

緩凝劑 BF－609：合成有機磷酸鹽，褐色液體，密度1．26g／ml，遵化市北方化工廠生產(chǎn)。

葡萄糖酸鈉、蔗糖、檸檬酸鈉、六偏磷酸鈉皆為固體狀工業(yè)品。

1.2 試驗方法

首先選用聚羧酸高效減水劑做空白試驗，水泥300g，聚羧酸減水劑（固含10%）用量為水泥質(zhì)量的1%，即3g。以凈漿流動度達到180－220mm為基準選一用水量（83g水，流動度為196mm）。然后，在該用水量基礎上，將新型緩凝劑（BF－609）與葡萄糖酸鈉、蔗糖、檸檬酸鈉分別配伍成組進行試驗。每種緩凝劑都按聚羧酸系高效減水劑摻量的0%，0．5%，1．0%，1.4%，2．0%，2.5%，3．0%進行摻加。

最后將幾組試驗得出的結果進行數(shù)據(jù)分析對比，明確當BF－808摻量為1．0%時BF－609和另三種緩凝劑復合使用時對初始及1小時水泥凈漿流動度的影響規(guī)律，從而為工程應用提供借鑒參考作用。

流動度測量方法及操作步驟參照GB／T8077－2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》。

2 結果與分析

2.1 BF－609與葡萄糖酸鈉復合時對水泥凈漿流動度的影響

BF－609（0%－3．0%）與葡萄糖酸鈉（0%－3%）進行復合時對水泥凈漿流動度影響變化見表1。

表1 BF－609與葡萄糖酸鈉復合時的水泥凈漿流動度mm

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，緩凝劑BF－609和葡萄糖酸鈉在緩凝的同時兼具良好的減水效果，無論哪種組分的加入都會使初始凈漿流動度都有不同程度增大。當BF－609摻量相對固定時，隨葡萄糖酸鈉摻量的不斷增大，初始及1小時凈漿流動度也呈增長趨勢，尤其當BF－609摻量為1．0%，葡萄糖酸鈉摻量為3．0%時，其初始及1小時流動度達到最大（336mm，272mm），也即此時綜合效果最好。這說明兩者進行復合時，BF－609存在最佳經(jīng)濟摻量1．0%，在此基礎上，葡萄糖酸鈉摻量的增大對初始及1小時凈漿流動度有著良好的促進效果。

2.2 BF－609與蔗糖復合對水泥凈漿流動度的影響

BF－609（0%－3．0%）與蔗糖（0%－3%）進行復合時對水泥凈漿流動度影響變化見表2。

表2 BF－609與蔗糖復合時的水泥凈漿流動度mm

從表2中數(shù)據(jù)可以看出，當BF－609相對固定時，隨蔗糖摻量增加，初始及1小時凈漿流動度呈增長趨勢，當蔗糖摻量增大到2．0%以上后，影響就不再明顯，也即其最佳經(jīng)濟摻量為2．0%；當蔗糖摻量相對固定時，隨BF－609摻量增加，初始及1小時凈漿流動度先增大后有減小趨勢，最佳經(jīng)濟摻量為1.4%；綜合來看，BF－609與蔗糖復合時的最佳經(jīng)濟摻量分別為1.4%，2．0%，此時初始及1小時凈漿流動度分別達到了301mm，232mm，如需流動度有較高保持率，則可適當增大蔗糖摻量來進行相應調(diào)節(jié)。

2.3 BF－609與檸檬酸鈉復合對水泥凈漿流動度的影響

BF－609（0%－3．0%）與檸檬酸鈉（0%－3%）進行復合時對水泥凈漿流動度影響變化見表3。

表3 BF－609與檸檬酸鈉復合時的水泥凈漿流動度mm

從表3中數(shù)據(jù)可以看出，BF－609與檸檬酸鈉在緩凝的同時也兼具良好的減水效果；相對來講，BF－609對1小時凈漿流動度有更好的保持性能，而檸檬酸鈉對初始凈漿流動度則有更為明顯的促進效果。當BF－609摻量相對固定時，檸檬酸鈉摻量超過1．0%后，其摻量對提高初始凈漿流動度的影響不再明顯，適宜摻量基本穩(wěn)定在1．0%－2．0%。當檸檬酸鈉摻量相對固定時，BF－609存在最佳經(jīng)濟摻量1．0%，意即此時初始及1小時流動度最大。綜合來看，BF609與檸檬酸鈉復合時，最佳經(jīng)濟摻量都為1．0%。

3 結論

（1）當以聚羧酸減水劑BF－808為基礎組分時，摻入BF－609、葡萄糖酸鈉、蔗糖、檸檬酸鈉等緩凝劑時都有增大初始凈漿流動度的效果。當BF－609與葡萄糖酸鈉同時復合摻入時，初始及1小時凈漿流動度絕對值皆為最大（336mm，272mm），其最佳摻量分別為1．0%、3．0%；單從流動度1小時保持率來講，則BF－609與檸檬酸鈉同時摻入時為最高，接近100%，相應摻量都為1．0%。

（2）聚羧酸減水劑BF－808與緩凝劑BF－609及其他糖類緩凝劑有著良好的適應性，可根據(jù)工程實際需要進行相應的微調(diào)，如BF－609與葡萄糖酸鈉同時復合摻入時，雖然流動度經(jīng)時損失率不是最小，但其流動度絕對值卻是最大，且在適宜摻量范圍內(nèi)，隨葡萄糖酸鈉摻量的增加，流動度也呈持續(xù)增加的趨勢；另外，為了獲得較高的流動度保持率，還可考慮在BF－609與葡萄糖酸鈉復配基礎上引入適量檸檬酸鈉。

［1］ 張鑰，王蘭英，董浩，等．聚羧酸系減水劑應用技術研究［J］．商品混凝土，2009（5）：1－3．

［2］ 王子明．聚羧酸系減水劑面臨的問題與系列化發(fā)展趨勢［J］．建筑裝飾材料世界，2009（5）：48－49．

［3］ 何廷樹．混凝土外加劑［M］．西安：陜西科學技術出版社，2003：42－44．

［4］ 何廷樹，申富強，王福川，等．復合使用高效減水劑與緩凝劑對水泥水化歷程的影響［J］．硅酸鹽學報，2007，35（6）：796－800．

［5］ 梅穎．蔗糖對硅酸鹽水泥緩凝機理的研究［J］．福建建材，2003（3）：10－11．