缓凝剂对高效减水剂的辅助塑化效应的研究

陈 瑞

河南中原高速公路股份有限公司，河南郑州 450052

0 引言

混凝土外加剂是除了水泥、砂、石、水以外的第五种组成部分，对混凝土技术发展起到重要作用。混凝土中使用外加剂，不但能够提高混凝土的强度、改善混凝土性能、而且能节省生产能耗、保护环境。

到目前为止，外加剂的种类已超过20 多种， 但是仍不能满足各种实际混凝土工程的需要，在工程实践中，单一品种或单一组分外加剂的局限性限制了其在工程中的应用；单一组分的外加剂往往各有长短，很难满足工程多方面的要求。混凝土外加剂研究人员尚需开发更多品种以及更高效能的外加剂。此外，从各种外加剂的复配入手研究不同外加剂复配时的协同效应，找出更佳的复配组合也是目前的研究方向。

在工程实践中，复合外加剂带来有点的同时，同样也带来许多问题；单一组分的外加剂与水泥本身就存在相容性的问题，外加剂复合使用后使得外加剂与水泥的相容性问题变得复杂化。目前，国内外的研究主要是对外加剂与水泥（主要是高效减水剂与水泥）二元体系的相容性问题的研究颇多，而对缓凝剂的研究，则主要集中在缓凝剂的缓凝作用及其机理等方面，而于缓凝剂的辅助塑化效应的研究还较少报道。

1 试验原材料及设备

1.1 原材料

试验用水:饮用自来水（H2O）；

水泥:冀东P.O 42.5和声威P.O 42.5R水泥；

缓凝剂:葡萄糖酸钠（G-Na） 和三聚磷酸钠（STPP)；

高效减水剂:山东萘系高效减水剂低浓型FDN-L、氨基磺酸盐减水剂。

1.2 仪器及设备

1）量筒、烧杯、滴管、玻璃棒；

2）机械天平（精确度0.1g）；

3）电子天平（最小称量0.01g）；

4）NJ-160型行星式净浆搅拌机；

5）平滑玻璃板（尺寸600mm×600mm）；

6）截锥圆模（上口直径36mm，下口直径60mm，高度为60mm）。

2 试验结果及分析

2.1 缓凝剂对萘系高效减水剂的辅助塑化效应

FDN-L与葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠复掺对流动度经时损失的影响如图1～图4。

图1 不同掺量FDN-L对流动度经时损失的影响

图2 FDN-L复掺GNa对流动度的影响

图3 GNa 与FDN-L复掺对经时损失的影响

图4 FDN-L与STPP复掺对经时损失的影响

图1表明，随着FDN-L掺量的增加，扩展度经时损失先缓慢增大，达到一定值后迅速减小直到几乎不损失。

从图2和图3可以看出，G-Na的加入使水泥净浆初始流动度在初始值的基础上明显增加，达到一定值和随着掺量的增加初始流动度开始下降，最后甚至低于初始值；随着G-Na掺量的增加扩展度经时损失先缓慢增加，达到一定值后随着掺量的增加而迅速下降直到几乎不损失。可见，适量G-Na的加入可以明显增加水泥净浆初始流动度，还可以控制扩展度经时损失。

图4可以看出：三聚磷酸钠的加入也能使水泥净浆初始流动度明显增加，达到一定值后随着三聚磷酸钠掺量的增加，水泥净浆初始流动度开始缓减小。随着三聚磷酸钠掺量的增加扩展度经时损失规律与初始流动度相似，扩展度经时损失也呈先增大最后再减小的趋势。

2.2 缓凝剂对氨基磺酸盐高效减水剂的辅助塑化效应

氨基磺酸盐与葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠复掺对流动度影响的试验结果如图6～图9所示：

图6 单掺氨基磺酸盐扩展度经时损失

图7 氨基磺酸盐与GNa复掺对流动度的影响

图8 氨基磺酸盐与GNa复掺对经时损失的影响

图9 氨基磺酸盐与STPP复掺对经时损失的影响

试验结果表明：在单掺氨基磺酸盐高效减水剂的情况下，坍落度经时损失规律是随氨基磺酸盐掺量的增加先增大后减小，直到几乎没有损失。

GNa的加入使水泥净浆初始流动度增加，达到一定值后随着掺量的增加又开始缓慢减小（如图7）。随着G-Na掺量的增加扩展度经时损失整体呈减小的趋势，过量的掺入甚至会使扩展度经时值变大（如图8）。可见，少量G-Na的加入可以明显增加水泥净浆初始流动度，过量的加入虽然可以减小扩展度经时损失但是会使初始流动度有所减小。

三聚磷酸钠的加入同样能使水泥净浆初始流动度明先显增加，达到一定值后开始缓慢减小，最后甚至低于不掺加时的基准值。随着三聚磷酸钠掺量的增加扩展度经时损失先增加后迅速下降甚至扩展度值经时不断增大。

3 缓凝剂对不同品种高效减水剂作用效果的对比分析

总结所有试验数据可以得出不同高效减水剂掺加两种缓凝剂初始流动度最大值（如表1）、初始流动度最大增加值（如表2）、经时损失最小值（如表3）和经时损失减小最大值（如表4）：

表1 初始流动度最大值的对比

表2 初始流动度最大值增加值的对比

表3 扩展度经时损失最小值对比

表4 扩展度经时损失减小最大值对比

由表1和表2可以看出：G-Na和STPP分别与不同种高效减水剂复合使用时，水泥净浆初始流动度所能达到的最大值几乎相同，但是水泥净浆初始流动度最大增加值STPP明显大于G-Na，只有当它们与FDN-L复合使用时才会出现相反的规律。这说明，STPP对三种高效减水剂的辅助塑化效应强于G-Na，而且只有当G-Na与FDN-L复合使用时辅助塑化效应才会强于STPP。从图中还可以看出，两种缓凝剂对高效减水剂辅助塑化效应氨基磺酸盐高效减水剂优于萘系高效减水剂。

由表3和表4可以看出：G-Na和STPP分别与不同种高效减水剂复合使用时，水泥净浆扩展度经时损失最小值STPP较小，扩展度经时损失减小最大值STPP较大，只有当它们与FDN-L复合使用时才出现相反的规律。这说明，STPP与三种高效减水剂复合使用时的保坍效果强于G-Na，而且只有当G-Na与FDN-L复合使用时保坍效果才会强于STPP。从图中还可以看出：两种缓凝剂与高效减水剂复合使用时保坍效果最好的是氨基横酸盐高效减水剂，其次是萘系高效减水剂。

4 结论

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外，还具有辅助塑化效应和增强效应。缓凝剂与高效减水剂同掺时，不仅能延长水泥净浆的凝结时间，而且对水泥净浆流动度具有一定的辅助塑化效应，这一效应表现为水泥净浆初始流动度的增加和经时损失的减小。

1）三聚磷酸钠和葡萄糖酸钠在与高分子高效减水剂复合使用下，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；

2）三聚磷酸钠和葡萄糖酸钠与高分子高效减水剂复合使用时，对氨基磺酸盐高效减水剂的辅助塑化效应最好，其次是萘系高效减水剂；

3）通常认为葡萄糖酸钠缓凝作用强于三聚磷酸钠，但与减水剂同掺时表现出来的辅助塑化效应中，水泥净浆初始流动度相当，但三聚磷酸钠的初始流动度增加值较大，保坍性能也较好，说明三聚磷酸钠的辅助塑化效应比葡萄糖酸钠好。

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