早强剂和缓凝减水剂对混凝土性能的影响

史建峰

1 早强剂的性能和适用范围

早强剂是指能加速混凝土早期强度发展的外加剂。主要作用机理是加速水泥水化速度，加速水化产物的早期结晶和沉淀。主要功能是缩短混凝土施工养护期，加快施工进度，提高模板的周转率。

早强剂适用范围:

1)早强剂适用于蒸养混凝土及常温、低温和最低温度不低于-5℃环境中施工的有早强要求的混凝土工程。炎热环境条件下不宜使用早强剂。2)掺入混凝土后对人体产生危害或对环境产生污染的化学物质不得用做早强剂。含有六价铬盐、亚硝酸盐等有害成分的早强剂严禁用于饮水工程及与食品相接触的工程。硝铵类不得用于办公、居住等建筑工程。

2 缓凝高效减水剂的功能和适应范围

2.1 缓凝高效减水剂的功能

1)可以延长混凝土凝结时间。2)使新拌混凝土较长时间内保持塑性。3)延缓水泥水化放热。4)配合比不变时显著提高流动性。5)流动性和水泥用量不变时，减少用水量，降低水灰比，提高强度。6)保持流动性和强度不变时，节约水泥用量，降低成本。7)配置高强高性能混凝土。

2.2 缓凝高效减水剂的适应范围

1)可用于大体积混凝土、碾压混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土、大面积浇筑的混凝土、避免冷缝产生的混凝土、滑模施工中拉模施工的混凝土及其他需要延缓凝结时间的混凝土。

2)不宜用于日最低气温 5℃以下施工的混凝土，不宜单独用于有早强要求的混凝土及蒸养混凝土。

3)柠檬酸及酒石酸钾钠等缓凝剂不宜单独用于水泥用量较低、水灰比较大的混凝土。

3 混凝土凝结时间和强度

3.1 混凝土的凝结时间

混凝土凝结时间分成初凝和终凝。初凝:逐步失去塑性而得到初步硬化。终凝:完全失去塑性而开始具有强度。一般来说混凝土的凝结时间和水泥的凝结时间有关。对普通水泥而言，初凝不小于45min，终凝不迟于 10 h，混凝土也差不多。但是现在的混凝土往往都掺有一些混合材和外加剂，会影响正常的凝结时间，尤其是外加剂。混凝土外加剂分很多品种，有关凝结时间的有缓凝剂和速凝剂等等，可以延长或者缩短凝结时间。

3.2 混凝土的立方体抗压强度

混凝土立方体抗压强度按下式计算(MPa，精确至0.01MPa):

其中，σ为混凝土立方体试件抗压强度，MPa;P为破坏荷载，N;A为试件受压面积，mm2。

混凝土强度的增长不仅与养护时间有关，还与水泥的品种、养护条件、环境温度有很大的关系。

4 试验

4.1 混凝土的凝结时间测定

1)目的与试验适用范围。贯入阻力法测定混凝土拌合物凝结时间的方法，适用于各种水泥、外加剂以及不同混凝土配合比、不同气温环境下的混凝土拌合物。

2)主要试验步骤及注意事项。a.测定时，测针距试模边缘至少 25mm，测针贯入砂浆各点间净距至少为所用测针直径的两倍。三个试模每次各测 1点～2点，取其算术平均值为该时间的贯入阻力值;b.每个试样做贯入试验应不少于6次，最后一次的单位面积贯入阻力应不低于28MPa。从加水拌和时算起，常温下普通混凝土3 h后开始测定，以后每次间隔为 1 h;快硬混凝土或气温较高的情况下，则宜在2 h后开始测定，以后每隔0.5 h测一次;缓凝混凝土或低温情况下，可 5 h后开始测定，以后每隔 2 h测一次。

3)试验结果。本试验是在混凝土中分别加入早强剂和缓凝高效减水剂得到对应的混凝土凝结时间，试验结果见表 1。

表1 加入外加剂后混凝土的凝结时间

从表 1我们可以发现，在水灰比一定的情况下，随着缓凝高效减水剂的增加，混凝土的凝结时间会明显的增加，随着早强剂的增加，混凝土的凝结时间不会发生很大变化，当早强剂的掺量达到2.5%时，其凝结时间才有所减少。

4.2 混凝土立方体抗压强度测定

4.2.1 试验主要仪器

压力试验机(精度不低于±2%，试验时有试件最大荷载选择压力机量程。使试件破坏时的荷载位于全量程的 20%～80%范围内);振动台(频率(50±3)Hz，空载振幅约为0.5mm);搅拌机、试模、捣棒、抹刀等。

4.2.2 试件制作与养护

1)混凝土立方体抗压强度测定，以三个试件为一组。每组试件所用的拌合物的取样或拌制方法按试验三的方法进行。

2)混凝土试件的尺寸按集料最大粒径选定，制作试件前，应将试模擦干净并在试模内表面涂一层脱模剂。

3)对于坍落度不大于 70mm的混凝土拌合物，将其一次装入试模并高出试模表面，将试件移至振动台上，开动振动台振至混凝土表面出现水泥浆并无气泡向上冒时为止。振动时应防止试模在振动台上跳动。刮去多余的混凝土，用抹刀抹平。记录振动时间。对于坍落度大于 70mm的混凝土拌合物，将其分两层装入试模，每层厚度大约相等。用振捣棒按螺旋方向从边缘向中心均匀插捣，次数一般每 100 cm2应不少于 12次。用抹刀沿试模内壁插入数次，最后刮去多余混凝土并抹平。

4.2.3 养护

按照试验目的不同，试件可采用标准养护，采用标准养护的试件成型后表面应覆盖，以防止水分蒸发，并在 20℃±5℃的条件下静置一至两昼夜，然后编号拆模。拆模后的试件立即放入温度为 20℃±2℃，湿度为 95%以上的标准养护室进行养护，直至试验龄期 28 d。在标准养护室内试件应搁放在架上，彼此间隔为10mm～20mm，避免用水直接冲淋试件。

4.2.4 抗压强度测定

1)试件从养护室取出后尽快试验。将试件擦拭干净，测量其尺寸(精确至1mm)，据此计算出试件的受压面积。如实测尺寸与公称尺寸之差不超过1mm，则按公称尺寸计算。

2)将试件安放在试验机的下压板上，试件的承压面与成型面垂直。开动试验机，当上压板与试件接近时，调整球座，使其接触均匀。

3)加荷时应连续而均匀，加荷速度为:当混凝土强度等级低于C30时，取(0.3～0.5)MPa/s;不低于C30时，取(0.5～0.8)MPa/s。当试件接近破坏而开始迅速变形时，停止调整试验机油门，直至试件破坏，记录破坏荷载P(N)。

本试验是在混凝土中分别加入早强剂和缓凝高效减水剂得到对应的混凝土立方体抗压强度，试验结果见表 2。

表2 加入外加剂后混凝土的立方体抗压强度(C 30)

从表 2我们可以发现，随着J-4缓凝高效减水剂的增加，混凝土的前期强度有所增加，后期强度增长明显，随着早强剂的增加，混凝土的早期强度会提高很多，但是龄期越长其强度增长越不明显。

5 结语

1)掺入早强剂对新拌混凝土初终凝时间的影响不大，当掺量较小时未能缩短混凝土的凝结时间，只有当掺量达到一定程度，混凝土的凝结时间才会缩短。

2)掺入缓凝高效减水剂，混凝土的凝结时间会明显的增长。

3)掺入早强剂，随着早强剂的增加，混凝土的早期强度会提高很多，但是龄期越长其强度增长越不明显。

4)掺入缓凝高效减水剂，混凝土的前期强度有所增加，后期强度增长明显。

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