缓凝剂对混凝土性能的影响

缓凝剂对混凝土性能的影响

摘要:通过对各种缓凝剂的概括分类，描述了缓凝剂在混凝土中所起到的作用，并进一步阐述了几种缓凝剂在不同掺量下对混凝土凝结时间以及抗压强度的影响，通过对造成混凝土坍落度损失的各方面因素的分析，着重介绍了通过缓凝剂来控制混凝土坍落度损失的方法。 关键词:缓凝剂 凝结时间 混凝土坍落度损失抗压强度 引言

缓凝剂是用来延长混凝土凝结时间的一种常用外加剂，在夏季施工中，适量掺加缓凝剂能使新拌混凝土在长时间内保持较好的塑性,便于施工,提高工作效率;尤其是在大体积混凝土施工中，为使混凝土不会因水化热的过度集中而产生温度裂缝,掺加缓凝剂即成为其重要手段之一；而且，目前商品混凝土的使用量越来越大,有很多时候,尤其是在高温季节,控制商品混凝土坍落度损失问题一直是业内人士关注的焦点问题，而使用缓凝剂来解决这一问题也是长久以来的常规方法，因此我们有必要对缓凝剂及其在现代混凝土技术中的重要地位有一个全新的认识。

1 缓凝剂的种类 1.1 无机缓凝剂

无机缓凝剂包括磷酸盐、锌盐、硫酸铁、硫酸铜、氟硅酸盐、 硼砂等。近年来应用的较为广泛的是磷酸盐、偏磷酸盐类缓凝剂。正磷酸（HgP04)的缓凝作用不大,但各种磷酸盐的缓凝作用却较强，在相同掺量下缓凝作用最强的是焦磷酸钠 (n%p:o7)。各种磷酸盐的缓凝作用由弱至强顺序如下：正磷 酸（H3PO4) <磷酸二氢钠（NaH2PO4) < 磷酸氢二钠（Na2HPO4 ?2H2O) <磷酸钠（N%P〇4 ? H2O) <多聚磷酸钠（服6卩4。13 ) <三聚磷酸钠（服5匕01。) <焦磷酸钠（Na2P2〇7)。

三聚磷酸钠是常用的一种磷酸盐缓凝剂，属于缩聚磷酸盐 类，白色粉末，易溶于水,具有较强的络合碱金属的能力，缓凝作用一般不随使用气温的变化而变化，掺量范围一般为 (0. 01% ~0. 2% )。 1.2有机缓凝剂

有机缓凝剂主要包括羟基羧酸、氨基羧酸及其盐类和糖类 以及多元醇及其衍生物三种。常用的羟基羧酸类缓凝剂有葡萄糖酸及其盐、柠檬酸及其盐、酒石酸及其盐水杨酸及其盐等，这些缓凝剂对混凝土有明显的缓凝作用，但随气温的变化其缓凝作用也有相应的变化，当使用气温升高需提高掺量才能达到相应的缓凝效果，其掺量范围一般在0.01% ~0. 1% ;多元醇及其衍生物的缓凝作用比较稳定,特别是在使用温度变化时仍有较好的稳定性。一元醇的缓凝作用较小，但随着烷基的增加,缓凝作用随之增加，二元醇中的乙二醇基本没有缓凝,丙二醇以后的二元醇的缓凝作用逐渐增强，丙三醇的缓凝作用很强，甚至可以使水泥的水化作用完全停止。此类缓凝剂掺量一般为0. 05% ~0. 2%,增大掺量会出现严重的缓凝现象，混凝土强度明显降低;糖类及衍生物和糖蜜缓凝剂由于原料广泛，价格低廉因此使用也较为广泛,掺量一般为0. 01% ~0. 3%。

2 几种常用缓凝剂对混凝土凝结时间的影响

缓凝剂对混凝土凝结时间的影响与缓凝剂的种类、掺量和 掺加方法以及水泥品种、混凝土配合比、使用季节和施工方法等条件密切相关。好的缓凝剂应当在其掺量小的情况下有好的缓凝作用，在一定范围内有较强的可调性，不易使混凝土产生异常凝结，而且，好的缓凝剂延长的应是混凝土的初凝时间，而使终凝时间不至于延长太多，也就是说要使混凝土的初、终凝间隔尽量短。表一中列举了几种常用缓凝剂对混凝土的凝结时间的影响。

表1几种常用缓凝剂对混凝土凝结时间的影响

名称 掺量（%) 0 基准（空白） 0.25 木钠 0.25 木钙 0. 15 糖钙 0.06 白糖 葡萄糖酸钠 0.06 三聚磷酸钠 0. 1 0.06 柠檬酸 0.06 柠檬酸钠 0.06 酒石酸 0. 1 水杨酸 羧甲基纤维0. 1 素钠 凝结时间（h： min) 初凝 终凝 初、终凝间隔 6:25 8:35 2:10 7：55 10:10 2:15 8:25 11:05 2:40 9:05 12:40 3:35 12:50 15:30 2:45 12:25 14:35 2:10 13:40 17:25 3:45 15:15 18:15 3:00 14:50 17:45 2:55 9:35 13:50 4:15 10:05 13:55 3:50 8:10 10:40 2:30

3 缓凝剂对改善新拌混凝土坍落度损失作用明显

混凝土坍落度损失是个普遍存在的问题,影响混凝土坍落度损失的原因是多方面的，且这些因素相互关联。主要包括四个方面：一是水泥因素，如水泥的矿物成分的种类和含量、碱含量、细度、颗粒级配等；二是混凝土外加剂因素，如高效减水剂的化学成分、分子量、交联度、磺化程度、平衡离子浓度以及缓凝剂的种类和用量等；三是环境条件，如温度、湿度、运输距离等；四是混凝土本身的水灰比大小、减水剂掺入的时间次序、掺和料的品种及掺加比例等。

调整坍落度损失的使用最频繁的方法是通过调整混凝土外加剂中缓凝剂组分和掺量来达到目的,缓凝剂具有表面活性作用，吸附在水泥表面,抑制水泥颗粒凝聚，同时缓凝剂还能有选择性地与水泥中Al2Og表面吸附的减水剂进行交换,被交换下的减水剂显著提高了溶液中减水剂的浓度，为Cj、C2S吸附提供了充足的减水剂,这样就有效地抑制了坍落度的损失。 国内公认的最能有效地抑制混凝土坍落度损失的缓凝剂是葡萄糖酸钠，而三聚磷酸钠、柠檬酸、白糖及糖钙使用也较为普遍，以下表二中列举了以上几种缓凝剂在不同掺量下的混凝土坍落度损失:

表2几种缓凝剂对混凝土坍落度损失的影响

缓凝剂 掺量 种类 C %) 葡萄糖 0. 03 酸钠(1) 0. 06 三聚磷 0. 05 酸钠(2) 0. 1 柠檬酸 0. 03 (3) 0. 06 初凝 终凝 坍落度（mm) (h- ( h: 0min 60min 120min min) min) 9:40 12:20 210 180 145 12:45 16:10 225 200 175 10:20 13:20 205 170 140 13:40 17:20 215 190 135 10:10 12:45 215 185 150 13:00 17:05 220 195 160 白糖 0. 03 ( 4) 0. 06 糖钙 0. 1 0. 15 (1) + (2) 0. 02+0. 03 (1) + (3) 0. 02+0. 02 (1) +(4) 0. 02+0. 02 (2) + (3) 0. 03+0. 02 (2) + (4) 0. 02+0. 02 (3)+ (4) 0. 02+0. 02 9:50 12:40 205 175 13:15 17:25 210 175 8:45 11:55 215 180 9:45 12:50 220 195 13:50 17:40 225 210 135 145 145 155 185 14:00 18:15 230 210 200 13:25 17:40 220 200 180 13:30 17:55 215 200 175 13:40 16:50 215 195 170 13:35 17:15 220 205 180 从表二中可知，随着缓凝剂的掺量的增加，混凝土的坍落度损失随之减小，为了更好的抑制坍落度的损失，可以尝试用两种以上的缓凝剂复合使用以达到目的。 4缓凝剂对混凝土强度的影响

缓凝剂是一种表面活性剂，对混凝土的主要作用是物理作用，它不参与水泥的水化反应,也不产生新的物质,只是在不同程度上减缓水泥水化反应的进程，类似于惰性催化剂的作用，因此它们对混凝土强度的影响主要是对混凝土硬化后结构的改变，一般来说缓凝剂在掺量范围内只影响混凝土的早期强度，对混凝土后期强度没有不良影响。表三显示了几种常用缓凝剂在各种掺量下对混凝土各龄期强度的影响。

表3不同掺量下缓凝剂对混凝土强度的影响

缓凝掺量 初凝 剂 种类 C %) ( h: min) 基准 0 7:25 (空白）

终凝 抗压强度（MPa) ( h: 3天 2860907天 min) 天 天 天 10:35 18.5 24. 37.2 43.5 46. 8 8 缓凝掺量 初凝 终凝 抗压强度（MPa) 剂 C %) ( h: ( h: 3天 2860907天 min) min) 种类 天 天 天 27. 40.5 46. 木钙 0.20 8:35 11:15 20.5 8 5 0.30 9:55 12:05 16.2 23.6 38. 44. 8 5 0.40 11:45 14:15 15.4 20.9 37.4 41. 2 0.50 15:55 21:35 12.4 18.5 32. 39. 49.9 48.2 46.2 44. 8 1 7 25.6 38.6 45. 白糖 0.03 10:40 14:15 19.6 7 0.06 14:45 19:20 16.3 26.0 39.2 45. 3 0. 1 21:35 29:10 14. 20.6 36. 44. 8 8 8 0. 15 28:25 42:35 11.6 17.5 33. 40. 1 2 0.2 36:55 55:25 13. 27.6 36. 1 3 28. 40.5 46. 葡萄0.03 10:55 14:35 21.5 1 9 糖 酸钠 0.06 14:15 17:05 20. 27.6 41.7 48. 1 2 0.08 17:45 25:15 17.6 23. 38.6 45. 1 1 0.1 27:55 41:25 13. 17.6 34.5 42. 1 7 0. 15 35:35 58:45 13.6 28.9 30. 6

表（三）中显示,从强度发展来看,适量掺加缓凝剂后的混 凝土早期强度比未掺的低,但一般7天以后就可以赶上或超过未掺者，在缓凝剂的掺加量超过常规掺加量后，只要养护得当，混凝土的后期强度还是可以赶上未掺者的，由于部分缓凝剂具有一定的减水功能,在保持混凝土坍落度不变的情况下，掺量越大,混凝土拌和用水量越少，水灰比越小,有助于混凝土的强度发展,但掺量过大,会使混凝土凝结时间过长,甚至导致混凝土长时间不凝结，从而引起混凝土验收时强度达不到设计要求，因此使用缓凝剂时应特别注意气温变化,杜绝因多掺超掺缓凝剂而造成的工程事故。 5 结语

(1) 缓凝剂一般都有一个最佳的掺量范围，不同的缓凝剂的最佳掺量范围也可能不同，因此我们在使用缓凝剂时应根据不同使用条件、不同工程要求选择不同种类、不同掺量的缓凝剂,缓凝剂一般要复合其它高效减水剂使用，而不单独使用在混凝土中。

(2) 应用缓凝剂解决混凝土坍落度损失问题是目前比较常规的方法之使用是可以根据具体情况调整缓凝剂的掺量或更换缓凝剂的品种,也可以复合使用两种以上的缓凝剂达到控制坍落度损失的目的。

(3) 缓凝剂是表面活性剂在混凝土中只起到物理吸附分 散作用，而不直接参加水泥水化反应，生成新的物质，因此在一定掺量范围内对混凝土最终强度没有直接影响，但由于它使混凝土凝结时间的推迟，在一定程度上影响了混凝土的早期强度，不过后期强度一般能赶上或超过未掺缓凝剂的混凝土。

在商品混凝土飞速发展的今天,缓凝剂起着非常重要的作 用。随着人们都缓凝剂认识的不断加深，缓凝剂的应用也将越来越广泛,特别是在生产有需要减少水泥瞬时水化热、推迟水泥水化峰值的大体积混凝土时,缓凝剂不可或缺。

48.2 48.6 47.2 45.2 41. 8 51.2 53. 1 50. 8 46. 8 42.5