摘要：對混凝土外加劑中緩凝成分的作用機(jī)理進(jìn)行了總結(jié)。
關(guān)鍵詞：混凝土外加劑; 緩凝成分; 作用機(jī)理
一、前言
緩凝劑是一種能延長混凝土初、終凝時(shí)間的外加劑, 其主要作用在于延緩水泥的水化硬化速度, 以使新拌混凝土在較長時(shí)間內(nèi)保持塑性。具體如下:
1.調(diào)節(jié)新拌混凝土的初、終凝時(shí)間, 使其按施工要求在較長時(shí)間內(nèi)保持塑性, 以利于澆注成型, 不留或少留施工縫。
2.延緩水泥水化放熱速率, 降低水化熱峰值, 減少或避免因水化熱過度集中產(chǎn)生的溫差應(yīng)力所造成的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫, 尤其是夏季或大體積混凝土施工尤為重要。
3.在泵送混凝土中, 緩凝劑是減輕或抑制高效減水劑或泵送劑所引起混凝土坍落度損失的有效措施。
二、緩凝劑的類別
目前在混凝土中使用的緩凝劑品種較多, 按其生產(chǎn)來源可以分為工業(yè)副產(chǎn)品類及純化學(xué)品類。按其化學(xué)成分又可分為無機(jī)鹽類、多羥基碳水化合物類、木質(zhì)素磺酸鹽類等。
1.無機(jī)緩凝劑
無機(jī)緩凝劑是一些無機(jī)鹽, 如鋅鹽、錫鹽、鉛鹽、氟硅酸鹽、磷酸鹽(三聚磷酸鈉、正磷酸鈉及其酸式鹽)等。
2.有機(jī)緩凝劑
有機(jī)緩凝劑是較為廣泛的一大類緩凝劑, 其中又可按其分子結(jié)構(gòu)分成羥基羧酸鹽類、糖類及其化合物、多元醇及其衍生物。
三、緩凝劑對水泥緩凝作用的機(jī)理分析
對水泥緩凝外加劑作用的機(jī)理, 眾說紛紜, 可分為絡(luò)合作用、成核生成作用、吸附作用和沉淀作用等四個(gè)作用。相同的緩凝劑可能同時(shí)存在有兩種或兩種以上的作用機(jī)理。絡(luò)鹽絡(luò)合作用認(rèn)為: 無機(jī)緩凝劑與溶液中Ca2+形成絡(luò)鹽而抑制了Ca(OH)2 結(jié)晶析出, 如水泥漿中摻硼酸、酒石酸或鹽時(shí), 生成與鈣礬石相似的化合物(絡(luò)合物), 從而延緩了水泥水化結(jié)晶析出。
有機(jī)酸緩凝劑的羧基主導(dǎo)緩凝作用。有機(jī)酸或它們的鹽類能通過阻止Ca(OH)2 的成核而使誘導(dǎo)期延長, 因?yàn)樗鼈兺ㄟ^羧基的螯合作用吸附在Ca(OH)2 的平面上, 阻止了晶體的正常生長。具有螯合能力的化合物如酒石酸都具有很強(qiáng)的延緩誘導(dǎo)期的能力。含有羧基羥基的小分子及梳型結(jié)構(gòu)大分子羧酸類羧基和金屬離子形成螯合環(huán)而產(chǎn)生緩凝作用, 生成螯合環(huán)的數(shù)量和大小會影響延緩作用的能力。
無機(jī)、有機(jī)緩凝劑的緩凝機(jī)理, 可以概括為, 無機(jī)鹽是通過與鈣離子生成絡(luò)鹽而發(fā)生緩凝作用; 含羧基的有機(jī)緩凝劑, 與鈣離子生成穩(wěn)定的螯合物, 改變鈣離子濃度; 碳水化合物與氧化鈣生成糖鈣分子化合物或叫絡(luò)合物, 改變了鈣離子濃度。三種不同的類型緩凝劑的三種作用最終都是通過降低鈣離子濃度, 延長水泥水化誘導(dǎo)期達(dá)到延緩水泥水化時(shí)間而緩凝, 其性質(zhì)是相同的。
四、緩凝劑對混凝土性能的影響
1.對新拌混凝土性能的影響
(1)延緩初、終凝時(shí)間。對混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響主要表現(xiàn)在終凝之前, 終凝之后影響甚小。緩凝劑品種、摻量不同, 水泥品種、混凝土配合比不同, 對緩凝時(shí)間的影響是不一樣的。
(2)降低水泥水化放熱速率。由于緩凝劑可以抑制水泥早期水化速度, 從而減緩放熱速率和降低放熱峰值。
(3)降低混凝土的坍落度損失。緩凝劑經(jīng)常能控制新拌混凝土的坍落度經(jīng)時(shí)損失, 它們對水泥早期水化的控制作用而降低了坍落度損失程度。
2.對硬化混凝土性能的影響
(1)對強(qiáng)度的影響。摻緩凝劑的混凝土早期強(qiáng)度比未摻的低一些,但后期強(qiáng)度沒有什么影響。
(2)收縮性。摻緩凝劑的混凝土收縮性較未摻的大一些, 隨著摻量的增大而增加。因此在外加劑標(biāo)準(zhǔn)中也允許收縮值在不大于135%的范圍之內(nèi)。
(3)耐久性。摻緩凝劑的混凝土耐久性( 抗?jié)B性、抗凍性) 與未摻者相比基本上無多大差別。
五、結(jié)論
1.無機(jī)、有機(jī)緩凝劑的緩凝作用原理都是絡(luò)合作用。緩凝作用的產(chǎn)生, 是由于有絡(luò)合能力的無機(jī)、有機(jī)緩凝劑與水泥水化的水溶液中鈣離子生成絡(luò)合物, 降低了水泥水化誘導(dǎo)期的鈣離子濃度, 阻止Ca(OH)2 和鈣鹽晶體的生成、析出, 而延緩水泥水化的進(jìn)程。
2.緩凝劑不會改變水泥水化早期、中期、后期和各個(gè)反應(yīng)階段的正常進(jìn)行次序, 只是延長誘導(dǎo)期進(jìn)行的時(shí)間。
3.對混凝土的性能如強(qiáng)度、收縮性和耐久性影響不大, 主要是能改善商品混凝土的施工性能。
