葡萄糖酸鈉對(duì)混凝土基本性能的影響

沈焱，王香港，余振新，周建軍

（蘇州興邦化學(xué)建材有限公司，江蘇蘇州 215155）

葡萄糖酸鈉對(duì)混凝土基本性能的影響

沈焱，王香港，余振新，周建軍

（蘇州興邦化學(xué)建材有限公司，江蘇蘇州 215155）

主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究葡萄糖酸鈉對(duì)混凝土基本性能的影響。試驗(yàn)表明：一定范圍內(nèi)葡萄糖酸鈉可以改善混凝土和易性，降低含氣量，減小混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失，推遲放熱峰，提高混凝土的中后期抗壓強(qiáng)度；由于水分過(guò)量的揮發(fā)，超摻易導(dǎo)致混凝土抗壓強(qiáng)度降低或不凝。

葡萄糖酸鈉；緩凝；含氣量；強(qiáng)度

0 引言

緩凝劑是用來(lái)延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間，使新拌混凝土較長(zhǎng)時(shí)間保持塑性，以利于施工[1]。隨著商品混凝土的普及運(yùn)用，攪拌形成的混凝土混合物不能立即澆筑，而是需要從商品混凝土攪拌站運(yùn)輸至工地，一般要經(jīng)過(guò)1～2 h的運(yùn)輸時(shí)間，并且受運(yùn)輸距離、交通狀況和氣候環(huán)境的影響，無(wú)法掌控，因此緩凝劑是現(xiàn)代商品混凝土中常用的一種化學(xué)外加劑[2]。葡萄糖酸鈉因具有延緩水泥早期水泥產(chǎn)物形成的作用，與減水劑等其他外加劑經(jīng)過(guò)復(fù)配，廣泛運(yùn)用于預(yù)拌商品混凝土中。

本文主要通過(guò)試驗(yàn)研究羥基羧酸類(lèi)緩凝劑葡萄糖酸鈉，對(duì)混凝土和性、強(qiáng)度等基本性能的影響。

1 試驗(yàn)原材料及配合比

1.1 試驗(yàn)原材料

水泥，安徽海螺P.O42.5水泥；砂，II區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.7，含泥量＜1%；石子，5～25 mm連續(xù)級(jí)配，針片狀物含量6%，含泥量＜0.5%；減水劑，選用蘇州興邦化學(xué)建材有限公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)型高性能減水劑PC1016；葡萄糖酸鈉，分析純，含量＞98%。1.2 試驗(yàn)配合比（表1）

表1 混凝土配合比（C30）

混凝土減水率、含氣量、坍落度、凝結(jié)時(shí)間和抗壓強(qiáng)度參照GB8076-2008《混凝土外加劑》進(jìn)行測(cè)試；水泥水化熱試驗(yàn)根據(jù)GB2022-80《水泥水化測(cè)定方法（直接法）》進(jìn)行測(cè)定。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 葡萄糖酸鈉對(duì)混凝土拌和物流動(dòng)性的影響

由圖1可見(jiàn)，保持水灰比不變，調(diào)整葡萄糖酸鈉的摻量，混凝土初始坍落度隨著摻量的增加而增加。如圖2所示，葡萄糖酸鈉中的羥基基團(tuán)，具有較強(qiáng)的固液表面活性，從而能吸附在水泥礦物顆粒表面形成溶劑化吸附層，阻礙了凝膠顆粒的接觸和凝聚，從而破壞了水泥的絮凝結(jié)構(gòu)，對(duì)水泥的初期水化有較強(qiáng)的抑制作用，使游離水增多，提高了水泥漿體的流動(dòng)性。

圖1 混凝土初始坍落度

圖2 葡萄糖酸鈉分子結(jié)構(gòu)式

2.2 葡萄糖酸鈉對(duì)混凝土含氣量的影響

葡萄糖酸鈉作為一種羥基羧酸類(lèi)緩凝劑，具有一定的表面活化作用，羧基通過(guò)抑制水泥水化，在拌合料塑性階段釋放出了更多的自由水，相對(duì)提高了未水化水泥部分的水灰比；并且分子量因葡萄糖酸鈉的引入而增加，疏水能力也隨之提升，降低了拌和物的粘稠度，則氣泡易于合并長(zhǎng)大，并上浮逸出，因此如圖3所示，隨著葡萄糖酸鈉摻量的增大，混凝土含氣量不斷降低。

圖3 混凝土含氣量

2.3 葡萄糖酸鈉對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

從表2可以看出，導(dǎo)入葡萄糖酸酸鈉明顯延緩了初凝和終凝時(shí)間，隨著葡萄糖酸鈉摻量的增加，初凝和終凝時(shí)間也在不斷延長(zhǎng)，并且增長(zhǎng)了初凝和終凝的間隔差。葡萄糖酸酸鈉的羧基在水泥水化產(chǎn)物的堿性介質(zhì)中與游離Ca2+反應(yīng)生成不穩(wěn)定的絡(luò)合物，在水化初期抑制了液相中Ca2+的濃度，隨著水化進(jìn)程的繼續(xù)，這種不穩(wěn)定的絡(luò)合物將自行分解，水化將繼續(xù)正常進(jìn)行。其次OH-易與水分子通過(guò)氫鍵締合，再加上水分子之間的氫鍵締合，使水泥顆粒表面形成了一層穩(wěn)定的溶劑化水膜，阻止了水泥顆粒間的直接接觸，阻礙了水化的進(jìn)行，延緩了水泥的凝結(jié)時(shí)間。

2.4 葡萄糖酸鈉對(duì)坍落度損失的影響

對(duì)于普通混凝土來(lái)說(shuō)，流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失是一種正?，F(xiàn)象，其根本原因是混凝土中的拌和用水量隨著水泥水化而逐漸消耗，部分水還會(huì)揮發(fā)到空氣中，時(shí)間越長(zhǎng)混凝土拌和物的流動(dòng)度越小，最終混凝土失去塑性[3]。

表2 混凝土凝結(jié)時(shí)間

表3 混凝土經(jīng)時(shí)損失

由表3可知，葡萄糖酸鈉具有明顯的保塑作用和輔助塑化效應(yīng)，隨著摻量的增加，混凝土拌合料和易性逐步改善，初始坍落度也在不斷增加，由于水泥水化速度的降低，混凝土可以保持較長(zhǎng)時(shí)間的塑性，葡萄糖酸鈉的摻量越大，保持塑性的時(shí)間越長(zhǎng)[4]。

對(duì)比表3上下兩個(gè)部分，可以發(fā)現(xiàn)混凝土坍落度損失明顯增加。這是因?yàn)閾饺敫咝p水劑可以明顯降低水泥漿體的屈服應(yīng)力和粘度，但是減水劑效應(yīng)有明顯的時(shí)間特性，常常隨著時(shí)間而有較大的變化，減水劑的有效含量隨著時(shí)間增長(zhǎng)而不斷減小，加劇了混凝土拌合料坍落度的經(jīng)時(shí)損失[5]。

2.5 葡萄糖酸鈉對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

可以從圖4看出，摻入葡萄糖酸鈉后，水泥水化熱各時(shí)刻均有下降，延緩了放熱峰，降低了發(fā)熱峰值，并且水化熱的放熱速率特隨著降低，水化溫升出現(xiàn)推遲，對(duì)混凝土的絕熱溫升有延峰、消峰作用，從而降低了混凝土因早期內(nèi)外溫差過(guò)大，而產(chǎn)生溫度裂紋的概率，從而提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度[6-7]。

圖4 水泥放熱曲線

葡萄糖酸鈉作為緩凝劑，不參與水泥水化，因此可看作一種惰性的催化劑。從表4混凝土抗壓強(qiáng)度的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，適量增加葡萄糖酸鈉后的混凝土，早期強(qiáng)度（7 d左右）比未摻的要低，但一般7 d后就趕上或超過(guò)未摻者，28 d混凝土抗壓強(qiáng)度比未摻者有明顯的提高，并且隨著時(shí)間的發(fā)展，增長(zhǎng)幅度在不斷增大。究其原因在于，摻入一定量的葡萄糖酸鈉，減緩了水泥水化速度，使得水泥顆粒周?chē)芤褐械腃-S-H等水化產(chǎn)物分別得更加均勻；并且將圖3水泥水化熱的曲線進(jìn)行微積分可以看出，葡萄糖酸鈉在一定范圍內(nèi)的混凝土總體放熱量接近，甚至超過(guò)未摻葡萄糖酸鈉的，說(shuō)明葡萄糖酸鈉有利于水泥顆粒充分水分，從而提高混凝土的中后期強(qiáng)度[8]。但是隨著葡萄糖酸鈉摻量的加大，混凝土早期強(qiáng)度降低，強(qiáng)度增長(zhǎng)速率變得異常緩慢，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的時(shí)間更長(zhǎng)；如果超摻，不但會(huì)嚴(yán)重降低混凝土早期強(qiáng)度，并且會(huì)降低中后期強(qiáng)度，主要是過(guò)度緩凝，混凝土長(zhǎng)時(shí)間不凝結(jié)，會(huì)造成混凝土內(nèi)部水分過(guò)量的蒸發(fā)和散失，使得水化反應(yīng)過(guò)緩甚至停止，水化程度低，水化產(chǎn)物少，對(duì)混凝土強(qiáng)度造成不可恢復(fù)的損失，因此，只有正確掌握葡萄糖酸鈉的性質(zhì)和變化規(guī)律，才能使其合理利用，并且要注意養(yǎng)護(hù)，防止水分過(guò)早揮發(fā)。

表4 混凝土抗壓強(qiáng)度

3 結(jié)論

（1）葡萄糖酸鈉作為緩凝劑，不僅明顯延緩了水泥水化的初期進(jìn)程，延長(zhǎng)了新拌混凝土凝結(jié)時(shí)間，提高了新拌混凝土和易性，降低了混凝土粘度，提高了氣泡的逸出率，從而降低了混凝土內(nèi)的含氣量。此外，隨著葡萄糖酸鈉摻量提高，混凝土凝結(jié)時(shí)間隨之延長(zhǎng)，而混凝土內(nèi)含氣量隨之降低。

（2）隨著葡萄糖酸鈉含量的提高，新拌混凝土經(jīng)時(shí)損失也隨之降低，摻量越大塑性時(shí)段越長(zhǎng)。另外與減水劑復(fù)合使用時(shí)，減水劑的有限組分隨著時(shí)間的推移不斷減少，因此相較于未摻減水劑的，葡萄糖酸鈉對(duì)于摻入了減水劑的保塑性能更趨明顯。

（3）適量的葡萄糖酸鈉可延遲放熱峰的釋放，使水泥早期水化更加充分，增加了中后期的混凝土抗壓強(qiáng)度；但是超摻后，會(huì)造成混凝土內(nèi)未能及時(shí)參與反應(yīng)的水過(guò)量蒸發(fā)和散失，影響了水泥的正常水化，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低或不凝，因此保證葡萄糖酸鈉摻量適宜的情況下，必須使摻葡萄糖酸鈉的混凝土得到充分的養(yǎng)護(hù)。

[1]水中和,魏小勝，王棟民.現(xiàn)代混凝土科學(xué)技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2014:94-95.

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[5]王棟民,張力冉.超塑化劑對(duì)新拌水泥漿體多級(jí)絮凝結(jié)構(gòu)的影響[J].建筑材料科學(xué)報(bào),2013(6):755-759.

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制約現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的四個(gè)關(guān)鍵影響因素：標(biāo)準(zhǔn)、稅費(fèi)、規(guī)模經(jīng)濟(jì)、上下游聯(lián)動(dòng)。現(xiàn)代建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系不完善，影響建材制品業(yè)的發(fā)展。從標(biāo)準(zhǔn)體系看，還需要不斷加緊完善，在施工及現(xiàn)場(chǎng)安全質(zhì)量等方面的監(jiān)督要求還沒(méi)有完善的規(guī)章制度，對(duì)于預(yù)制件、建筑部品生產(chǎn)企業(yè)的準(zhǔn)入門(mén)檻也較低，難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)需要；建筑物施工企業(yè)與建材工業(yè)的聯(lián)動(dòng)不足，上下游產(chǎn)業(yè)鏈的配合雖大體協(xié)調(diào)，但上游建筑產(chǎn)品和下游建設(shè)施工產(chǎn)業(yè)鏈的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、監(jiān)理方面，仍然存在協(xié)調(diào)不足的問(wèn)題。

（來(lái)源：中國(guó)建材信息總網(wǎng)）

In this paper,the influence of sodium gluconate on the basic properties of concrete is studied by experiment.The results show that sodium gluconate can improve the workability,decrease gas content，reduce the slump loss of concrete,delay exothermic peak and improve the compressive strength of concrete in the latter.In addition,due to the excess moisture evaporation,excessive content of sodium gluconate easily leads to the loss of compressive strength or non condensing in concrete.

sodium gluconate；retarding；air content；strength

沈焱（1986-），男，本科，主要從事混凝土添加劑及制品相關(guān)研究。

燁）（

2014-8-3）