摘要:混凝土缓凝剂除了具有抑制水泥水化作用,延长混凝土凝结时间以外,还具有辅助塑化效应和辅助增强效应。本文作者采用水泥净浆和混凝土试验方法,详细研究了缓凝剂的上述辅助效应。研究结果表明:通过低分子的缓凝剂与高分子的高效减水剂的协同效应,不但可以有效地抑制混凝土的坍落度损失,而且由于高效减水剂激发了低分子缓凝剂的辅助减水效应和辅助增强效应,在相同减水率的情况下,可有效降低缓凝高效减水剂及泵送剂等复合外加剂的成本,提高混凝土的强度,特别是后期强度。
关键词:缓凝剂; 高效减水剂; 辅助塑化效应; 辅助减水率
随着复合外加剂的使用, 也带来许多问题。单一外加剂与水泥本身就存在相容性的问题,外加剂复合使用后,虽然带来很多好的复合效应,但是也使得外加剂与水泥的相容性问题复杂化。国内外对外加剂与水泥(主要是高效减水剂与水泥)二元体系的相容性问题研究颇多,而对高效减水剂2缓凝剂2水泥三元体的相容性几乎未见研究及报道。本文在总结前人的一些研究成果的基础上,从高效减水剂2缓凝剂2水泥三元体系入手,分别研究了不同高效减水剂、不同缓凝剂、不同品种水泥的高效减水剂2缓凝剂2水泥三元体系,缓凝剂所显示的辅助塑化效应(作者把缓凝剂和高效减水剂复配以后所表现出的提高的那部分减水作用称为辅助塑化效应) ,并对缓凝剂辅助增塑效应机理进行了初步探讨。所得研究结果为:在低分子缓凝剂与高分子高效减水剂的相互作用下,对低分子缓凝剂充分利用高效减水剂的激发作用,降低缓凝高效减水剂及泵送剂等复合外加剂的成本,提高其综合性能等方面的进一步深入研究具有重要的意义。
1 原材料及试验方法
1. 1 原材料
水泥:采用国家免检的秦岭牌P. O42. 5R和尧柏牌P. O42. 5R两种水泥;高效减水剂:采用我国常用的萘系高效减水剂( naphthalence2based superp lasticizer)和氨基磺酸盐系高效减水剂( ammonia2based superp lasticizer) ;缓凝剂:选用无机类的三聚磷酸钠(Na5 P3O10 ) ( sodium tripolyphosphate) 、有机类的葡萄糖酸钠(C6H11O7Na) ( sodium gluconateby)和柠檬酸(C6H8O7·H2O) ( citric acid)以及白糖(C12H22O11 ) (white sugar) ;砂石: 5～31. 5mm泾河卵石,细度模数为2. 6～2. 9沣河中砂。
1. 2 试验方法
(1)通过水泥净浆试验(净浆流动度和流动度经时损失的测定方法参照GB5011922003)来研究不同高效减水剂2缓凝剂2水泥三元体系的缓凝剂的辅助塑化效应。
(2)采用同样的水泥,参照GB807621997标准规定测定高效减水剂及缓凝高效减水剂的的减水率方法,研究三聚磷酸钠(Na5 P3O10 ) 、葡萄糖酸钠(C6H11O7Na) 、木质素磺酸钙( lignosulphnate)的辅助减水率。
2 结果及讨论
2. 1 水泥净浆试验结果分析
不同萘系高效减水剂掺量(按水泥质量的分数计)及不同氨基磺酸盐高效减水剂掺量条件下,缓凝剂种类及掺量(按水泥质量分数计)对秦岭牌P. O42. 5R、尧柏牌P. O42. 5R两种水泥净浆的初始流动度及其经时损失的影响如图所示。
2. 1. 1 秦岭水泥与不同掺量萘系高效减水剂同掺时,缓凝剂的辅助塑化效应如图1及图2所示。
2. 1. 2 尧柏水泥与不同掺量萘系高效减水剂同掺时,缓凝剂的辅助塑化效应如图3及图4所示。
(1)在萘系2缓凝剂2水泥三元体系中水泥的净浆试验均表明,三聚磷酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸及白糖,都表现出不同程度的辅助塑化效应; (2)低掺量萘系高效减水剂2水泥体系,辅助塑化效应更为明显;随着高效减水剂掺量增大,复合外加剂总的塑化效果增大,但缓凝剂的辅助塑化效果降低; (3)由图1～图4显示:低掺量萘系高效减水剂2水泥体系的初始塑化效果明显,流动度增加值较大,而随着高效减水剂掺量增加,高掺量萘系高效减水剂2水泥体系的初始塑化不明显,流动度增加值较小,并且随着掺量增加而趋于饱和,当萘系的掺量增加到1. 0%时,塑化效应几乎没有了。
2. 1. 3 秦岭水泥与不同掺量氨基高效减水剂同掺时,缓凝剂的辅助塑化效应如图5及图6所示。
2. 1. 4 尧柏水泥与不同掺量氨基高效减水剂同掺时,缓凝剂的辅助塑化效应如图7及图8所示。
在氨基磺酸盐高效减水剂掺量及缓凝剂种类和掺量相同的情况下,也显示出与前同样规律: (1)在氨基2缓凝剂2水泥三元体系中,两种水泥的净浆试验均表明,三聚磷酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸及白糖,都表现出不同程度的辅助塑化效应; (2)随着高效减水剂掺量增大,复合外加剂总的塑化效应增大,但缓凝剂的辅助塑化效果降低。对于所研究的两种水泥2氨基磺酸盐高效减水剂体系,相对于其它缓凝剂而言,三聚磷酸钠和葡萄糖酸钠的相容性好; (3)对于低掺量高效减水剂2水泥体系,与水泥2高效减水剂体系相容性好的低分子缓凝剂(如葡萄糖酸钠)与高效减水剂复合使用,更能取得好的塑化效应; (4)由图5～图8显示:低掺量高效减水剂2水泥体系的初始塑化效果明显,流动度增加值较大,而随着高效减水剂掺量增加,高掺量高效减水剂2水泥体系的初始塑化增加不明显,流动度增加值较小,并且随着掺量增加而趋于饱和,当氨基的掺量增加到1. 5%时,塑化增加效应几乎没有了; (5)虽然柠檬酸和白糖的缓凝性强,但是它们的辅助塑化效应并不好;而缓凝性小的葡萄糖酸钠和三聚磷酸钠却具有很好的辅助塑化效应。
2. 2 缓凝剂辅助减水率试验结果及分析
为了进一步研究缓凝剂的辅助塑化效应,验证净浆试验结果,作者研究了三聚磷酸钠、葡萄糖酸钠和木钙三种缓凝剂对秦岭牌P. O42. 5R水泥及尧柏牌P. O42. 5R水泥2萘系高效减水剂体系的混凝土辅助塑化效应。这里选用木钙是因为其具有减水和缓凝双重作用,有利于比较。
秦岭水泥与不同掺量萘系高效减水剂同掺时,缓凝剂的辅助塑化效应如图9所示。
2. 2. 1 秦岭水泥与不同掺量氨基磺酸盐高效减水剂同掺时,缓凝剂的辅助塑化效应如图10所示。
2. 2. 2 尧柏水泥与不同掺量萘系高效减水剂同掺时,缓凝剂的辅助塑化效应如图11所示。
2. 2. 3 尧柏水泥与不同掺量氨基磺酸盐高效减水剂同掺时,缓凝剂的辅助塑化效应如图12所示。
由图9～图12所示结果表明: (1)三聚磷酸钠和葡萄糖酸钠本身的减水作用很微弱,在与0. 8%掺量的高分子萘系高效减水剂复合使用下,均表现出不同程度的辅助减水率; (2)三聚磷酸钠和葡萄糖酸钠,在与1. 0%掺量的氨基磺酸盐高效减水剂复合使用下,也同样表现出不同程度的辅助减水率; (3)虽然木钙本身具有一定的减水作用,但当与高效减水剂复合使用时,在高效减水剂掺量相同情况下,木钙的辅助减水率略高于三聚磷酸钠,但却低于葡萄糖酸钠。并且三聚磷酸钠和葡萄糖酸钠与高效减水剂复合时的减水率比单掺木钙时提高非常显著。
3 结 论
(1)本身无减水作用或减水作用很微弱的低分子缓凝剂,在高分子高效减水剂的激发作用下,会表现出明显的辅助塑化效应;对高效减水剂相容性不好的水泥[ J ]高效减水剂体系,以及低掺量高效减水剂[ J ]水泥体系,辅助塑化效应尤为明显。
(2)虽然不同缓凝剂对水泥净浆流动度损失的影响有所差异,但是总体上均能改善外加剂与水泥的相容性,有效降低水泥净浆流动度损失。
(3)缓凝剂的辅助塑化效应,与萘系高效减水剂同掺时均优于与氨基磺酸盐减水剂同掺。
(4)在水泥2高效减水剂2缓凝剂三元体系中,辅助增塑效应最差的是白糖,最好的是葡萄糖酸钠和三聚磷酸钠。
(5)缓凝作用强的缓凝剂,其辅助塑化效应和保坍效应未必好;缓凝作用差的缓凝剂,其辅助塑化效应和保坍效应未必差。
(6)三聚磷酸钠和葡萄糖酸钠本身的减水作用很微弱,在与高分子高效减水剂复合使用下,均表现出不同程度的辅助减水率。在高效减水剂掺量相同情况下,木钙的辅助减水率略高于三聚磷酸钠,但却低于葡萄糖酸钠。并且三聚磷酸钠和葡萄糖酸钠与高效减水剂复合时的减水率比单掺木钙时提高非常显著。由于葡萄糖酸钠的掺量小,可有效降低缓凝减水剂、泵送剂等复合外加剂的成本。
参考文献
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