如何快速测定混凝土外加剂中缓凝剂是否超标？


　　研究了混凝土外加剂中缓凝剂对凝结时间的影响，能够快速地测定出缓凝剂量是否超标。结果表明，凝结时间会随着缓凝剂用量的增加而延长，同时不同缓凝剂的加入对凝结时间影响差异较大，随着温度的提高，凝结时间会缩短比较明显，当温度适宜时，能够快速地判定出外加剂中缓凝剂是否超标而严重影响混凝土施工。


　　随着混凝土行业的发展，各原材料的使用，混凝土在施工中不同部位与结构构件以及施工方式的要求越来越高，混凝土外加剂的凝结时间控制直接影响到施工的进度以及其他问题，超早强与超缓凝都是混凝土重要的研究课题。对外加剂中缓凝剂是否超标进行快速测定，可以更好地服务于混凝土行业，为混凝土生产提供参考。


　　1原理


　　1.1缓凝剂种类


　　缓凝剂种类较多，按其化学成分可分为无机缓凝剂和有机缓凝剂两大类。无机缓凝剂包括磷酸盐、锌、硫酸铁、硫酸铜、硼酸盐、氟硅酸盐等；有机缓凝剂包括木质素磺酸盐、羟基羧酸及其盐、多元醇及其衍生物、糖类及碳水化合物等。


　　1.2缓凝剂对混凝土的作用机理


　　一般来讲，多数有机缓凝剂有表面活性，它们在固-液界面上产生吸附，改变固体粒子表面性质；或是通过分子中亲水基团吸附大量水分子形成较厚的水膜层，使晶体从相互接触到屏蔽，改变了结构形成过程；或是通过其分子中的某些官能团与游离的钙生成难溶性的钙盐吸附于矿物颗粒表面，从而抑制水泥的水化进程，起到缓凝效果。大多数无机缓凝剂能与水泥生成复盐(如钙矾石)，沉淀于水泥矿物颗粒表面，抑制水泥水化。缓凝剂的机理较为复杂，通常是以上多种缓凝剂机理综合作用的结果。


　　1.3缓凝剂对新拌混凝土性能的影响


　　1.3.1对凝结时间影响


　　缓凝剂对混凝土凝结时间的影响与缓凝剂的种类、掺量、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有关。理想的缓凝剂应当在掺量少的情况下具有显著的缓凝作用，而且在一定掺量范围内凝结时间可调性强,并且不产生异常凝结现象。另外，尤为重要的是缓凝剂应使混凝土初凝时间延缓较长，而初凝与终凝间的间隔要短。表1中列举了各种缓凝剂对水泥浆凝结时间的影响。结果表明，不同缓凝剂的作用差别较大。在较低掺量下其作用特点可表现为两种：一种为显著延长初凝时间，但初凝和终凝间隔时间缩短，这说明它们具有抑制水泥初期水化和促进早期水化的特性；另一种是对初凝影响较小，显著延长终凝时间，但不影响后期正常水化。前者适于控制流动性，后者适于控制水化热。因此，只有正确掌握外加剂的性质和变化规律才能合理使用外加剂，达到更佳效果。

　　表1缓凝剂对凝结时间影响

　　1.3.2对强度影响


　　一般地讲,缓凝剂对混凝土的作用主要是物理作用,即它们不参与水泥的水化反应,也不产生新的水化产物,只是在不同程度上减缓(甚至停止)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来自对硬化后结构的改变。从强度的发展来看,适量掺加缓凝剂后的混凝土早期强度(7d左右)比未掺的要低,但一般7d以后就可以赶上或超过未掺者,28d强度比未掺者有较明显的提高。资料表明,90d强度仍然可以保持高于后者的趋势。对混凝土抗弯强度的影响规律类似于抗压强度,但没有抗压强度明显。随着缓凝剂掺量的加大，混凝土早期强度降低,强度增长速度变慢,达到设计强度的时间更长。如果缓凝剂品种选择不当或超掺量使用,不但会严重降低混凝土早期强度,而且会降低中后期强度。主要原因是过度缓凝,混凝土长时间不凝结硬化,会造成混凝土内部水分过量的蒸发和散失,使水泥水化反应过缓甚至停止,水化程度低,水化产物过少,对混凝土强度造成不可恢复的损失。表2、表3分别为缓凝剂对混凝土强度的影响及缓凝剂超量对强度的影响。




　　1.4快速测定缓凝剂是否超标


　　缓凝剂超标会严重影响混凝土凝结时间，而温度的升高会缩短凝结时间。用外加剂进行净浆实验，用恒温箱提高实验的养护温度，能够快速地测出缓凝剂是否超标。查阅相关资料，外加剂中缓凝剂的用量夏季温度高于25℃以上时为3%~5%，冬季温度低于20℃时缓凝剂少于3%。


　　2原材料


　　2.1外加剂与缓凝剂


　　（1）聚羧酸系外加剂。江西某公司生产的聚羧酸高效减水剂，减水率为20%。


　　（2）缓凝剂1。葡萄糖酸钠，白色粉末，外加剂公司配套产品。


　　（3）缓凝剂2。白糖，透明结晶，外加剂公司配套产品。


　　2.2水


　　采用饮用自来水。


　　2.3水泥


　　南方水泥P.O42.5，比表面积为365m2/kg，细度为2.3%,初凝时间与终凝时间分别为145min、220min，28d抗折强度与抗压强度分别为7.8MPa、47.2MPa。


　　3实验结果与分析


　　实验目的。研究缓凝剂在不同温度下凝结时间，快速判定外加剂缓凝剂是否超标实验方法与实验。外加剂中掺入不同比例的缓凝剂，进行净浆实验，测定凝结时间。取300g水泥，87g水，1.5%的外加剂掺量进行实验，不加缓凝剂净浆流动度为165mm。


　　由表4可以看出，相同温度下，净浆初凝时间随着缓凝剂的增加而延长，且白糖的效果是葡萄糖酸钠的2倍左右。不同温度时，缓凝剂对净浆初凝时间的影响随着温度升高而降低，温度越高初凝时间越短。



　　由图1、2、3、4可以看出随着缓凝剂的增加凝结时间延长，温度越高凝结时间越短。因此，在外加剂中缓凝剂一定时，可以通过温度的控制快速测定初凝时间，判断出外加剂中缓凝剂是否超标。

　　图2不同温度时白糖的初凝时间

　　图4不同温度时葡钠+2%白糖的初凝时间

　　根据外加剂中缓凝剂含量，夏季3%~5%，宜选用温度70℃，净浆初凝时间控制在3.5h以内为宜；冬季0~3%，宜选用温度60℃，净浆初凝时间控制在3h左右为宜。超出此范围，混凝土容易出现凝结时间偏长，甚至超缓凝不凝结问题。


　　4结论


　　（1）相同温度下，净浆初凝时间随着缓凝剂的增加而延长，且白糖的效果是葡萄糖酸钠的2倍左右；不同温度时，缓凝剂对净浆初凝时间的影响随着温度升高而降低，温度越高初凝时间越短。


　　（2）缓凝剂的增加使得凝结时间延长，而温度越高凝结时间越短。因此，在外加剂中缓凝剂一定时，可以通过温度的控制快速测定初凝时间，判断出外加剂中缓凝剂是否超标。


　　（3）根据外加剂中缓凝剂含量，夏季3%~5%，宜选用温度70℃，净浆初凝时间控制在3.5h以内为宜；冬季0~3%，宜选用温度60℃，净浆初凝时间控制在3h左右为宜。超出此范围，混凝土容易出现凝结时间偏长，甚至超缓凝不凝结问题。