水泥缓凝剂配方技术
一、背景
水泥缓凝剂广泛应用建筑行业水泥制品添加剂中，禾川化工引进国外尖端配方破译技术，专业从事水泥缓凝剂成分分析配方分析，成分分析，配方研制，为水泥助剂相关企业提供整套技术解决方案一站式服务。缓凝剂是一种能推迟水泥水化反应，从而延长混凝土的凝结时间，使新拌混凝土较长时间保持塑性，方便浇注，提高施工效率，同时对混凝土后期各项性能不会造成不良影响的外加剂。 二、水泥缓凝剂
缓凝剂种类很多，常用的主要有：木质素磺酸盐及其衍生物、低分子量纤维素及其衍生物、羟基羧酸（盐）、有机膦酸（盐）、硼酸（盐）、复合物等。近年来，国内外针对原有缓凝剂存在的缺陷进行了不断改进，也新开发了一些缓凝剂。
具体可用作缓凝剂的物质有：糊精、各种类型的淀粉、干酪素以及某些含蛋白的物质；还有蔗糖、葡萄糖、木质磺酸钙盐或钠盐、羧甲基纤维素钠（CMC）、羧乙基纤维素（CHC）以及他们的混合物；另外还有酒石酸、酒石酸钾、酒石酸钙、二水硫酸钙、亚硫酸钙、硫酸亚铁、硼酸、硼酸和酒石酸的混合物、酒石酸和碳酸氢钠的混合物、六偏磷酸钠、磷酸、磷酸二纳、磷酸三纳、磷酸四纳、磷酸氢二钠、焦磷酸钠、烷基磷酸脂、乙二胺四乙酸二钠、各种腐植酸等。
2.1缓凝剂的分类
缓凝剂的种类按其化学成可分为无机缓凝剂和有机缓凝剂两大类。从分子量的大小或合成方法的角度可以分为两大类：有机化合物和聚合物。研究较多的有机物主要是有机膦酸（盐）。用作缓凝剂的聚合物通常是低聚物，其分子量一般为数千，多通过共聚反应制得，研究较多的聚合物是含有羧基、膦酸基、磺酸基的聚合物。相对来说，羟基羧酸（盐）、有机膦酸（盐）等有机物类缓凝剂掺量较少，但比较敏感；而聚合物类缓凝剂掺量较大，但掺量与稠化时间线性关系较好。
2.1.1无机缓凝剂
1）磷酸盐、偏磷酸盐类缓凝剂
磷酸盐、偏磷酸盐类缓凝剂是近年来研究较多的无机缓凝剂。正磷酸（H3PO4 ） 的缓凝作用并不大，但各种磷酸盐的缓凝作用却较强。在相同掺量
情况下，磷酸盐类缓凝剂中缓凝作用最强的是焦磷酸钠（Na2P2O7 ） 。
2）硼砂（Na2B4O7·10H2O）
吸湿性强，易溶于水和甘油，水溶液呈弱碱性，在干燥的空气中易缓慢风化。
3）氟硅酸钠（Na2SiF6 ）
白色结晶物质，密度2.68g·cm-3，微溶于水，不溶于乙醇，有腐蚀性，一般掺量为水泥用量的0.1-0.2%。
2.1.2 有机物类缓凝剂
1）有机膦酸（盐）
有机膦酸（盐）种类繁多，有不少品种适合用作油井水泥缓凝剂。
实例一：将甲撑膦酸衍生物用作超细水泥缓凝剂，使用温度可达116℃以上。 实例二：将甲撑膦酸衍生物和硼砂按（0.025-0.2）:1质量比复配用作高温缓凝
剂，甲撑膦酸衍生物选自乙二胺四甲叉膦酸钙、乙二胺四甲叉膦酸钠、乙二胺五甲叉膦酸。该缓凝剂适用温度121-260℃（BHST），适合长封固段高温深井固井。
实例三：将有机膦酸（盐）和无机磷酸（盐）按一定比例复配用作缓凝剂，此
外，也可加入缓凝增强剂以扩大应用温度范围。一个推荐的缓凝剂组成如下：10-15%的乙二胺四甲叉膦酸钠钙，40-45%的磷酸以及40-50%缓凝增强剂。该缓凝剂有效使用温度为70-140℃。
实例四：合成羟基二胺甲叉膦酸用作高温缓凝剂，使用温度范围50-170℃。实
例2：以一种不饱和胺类化合物与亚磷酸、甲醛反应生成烷撑膦酸盐作为缓凝剂，使用温度范围40-170℃，综合性能优于用二甲胺与亚磷酸、甲醛的合成产物。 2）有机酸类
蔗糖、葡萄糖酸、柠檬酸等及其盐，常用作缓凝剂使用，与其他无机磷酸盐复配使用，效果较好。
2.2.3聚合物类缓凝剂
聚合物类缓凝剂是近年来国内外研究最的一类缓凝剂。由于通过聚合技术可将多种不同的功能性单体结合在一起，而且可以控制分子链的长短、分子量的大小及分布，因此这类缓凝剂可以用分子设计思想来指导其合成，得到综合性能较为理想的缓凝剂。
1)AMPS共聚物
I）AMPS/AA二元共聚物
实例一：共聚物中AMPS摩尔分数为40-60%，分子量小于5,000。该缓凝剂使
用温度可达121℃，掺量为0.3-1.5%BWOC，在66-118℃区间稠化实验规律较好，稠化时间容易调节。
实例二：共聚物中AMPS的摩尔分数达到65-85%时，是一个良好的中低温缓
凝剂。
实例三：AMPS/AA共聚物与木质素磺酸盐、硼砂、有机酸等其它缓凝剂复配
使用可扩大温度应用范围，如与酒石酸钠复配使用后其使用温度可达260℃。 II) AMPS/IA二元共聚物
实例一：共聚物中AMPS与IA的摩尔分数比为73:27。该缓凝剂缓凝效果明
显强于AMPS/AA缓凝剂，无需加入硼砂、有机酸等缓凝增强剂，单独使用温度可达260℃。
III) 其它含羧基的二元或三元共聚物：
实例一：AMPS/MA、AMPS/IA/AA、AMPS/IA/AM等。
2)其它聚合物
I)含磺酸和羧酸基团的聚合物：
实例一：苯乙烯磺酸/马来酸酐二元共聚物，该聚合物在有机酸等缓凝增强剂协
同作用下，缓凝温度可高达302℃。
II)含膦酸和羧酸基团的聚合物：
实例一：由“-[CHCOOH-CH2-POOH-CH2-CHCOOH]-”重复结构单元组成的聚合
物，分子量为4,000左右，使用温度范围为93-232℃。
III)接枝聚合物：
实例一:主链为糖类（包括其水解产物羟基羧酸），推荐山梨（糖）醇、葡糖酸、
酒石酸等；侧链为乙烯系共聚物，共聚单体推荐AA、AMPS、乙烯基膦酸等，分子量为1000-15000，使用温度达121℃以上。
实例二：主链为缩聚物，推荐丙酮/甲醛/亚硫酸钠缩聚物；侧链为羧酸/磺酸共聚
物，羧酸单体推荐AA、IA、MA等，磺酸单体推荐AMPS；使用温度可达177℃。 三、缓凝剂参考配方（仅供参考）
组分 葡萄糖酸 柠檬酸
投料量（g/L） 100~200 200~300
三聚磷酸钠 焦磷酸钠 水泥
10~50 10~50 500~700
水泥缓凝剂配方技术
