乙二胺四甲叉膦酸钠在混凝土中的应用研究

赵治营

（山东七星岩建材科技有限公司 山东曲阜 273100）

乙二胺四甲叉膦酸钠在混凝土中的应用研究

赵治营

（山东七星岩建材科技有限公司 山东曲阜 273100）

测试了掺乙二胺四甲叉膦酸钠(EDTMPS)的混凝土的坍落度经时损失、凝结时间、抗压强度。结果表明：EDTMPS掺量小于胶材质量的0.4‰时随掺量的增加混凝土的经时损失减小，EDTMPS掺量达到0.4‰时会导致混凝土泌水。掺EDTMPS会明显延长混凝土的凝结时间，0.056‰的EDTMPS能够使混凝土初凝时间延长100分钟，0.4‰掺量的初凝延长达到15小时以上。掺量不大于0.4‰时混凝土3d、7d、28d强度都高于空白组。

乙二胺四甲叉膦酸钠;混凝土;缓凝剂;有机膦缓凝剂.

前言：缓凝剂在商品混凝土中得到普遍应用，不仅用于控制混凝土的凝结时间也是调节混凝土工作性和抑制坍落度损失的重要原料。缓凝剂是实现混凝土的长距离运输和商品化的关键，对提高大体积混凝土工程的质量起到重要作用。目前应用较多的混凝土缓凝剂包括有机类的蔗糖、糖蜜、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠以及无机类的无机磷酸盐等[1]。有机膦酸盐的应用较少有报道，但在油井施工中应用有机膦缓凝剂取得了较好的效果[2]。有研究认为氨基三亚甲基膦酸能够有效延长水泥的水化时间，降低放热量延缓放热峰值，在一定的掺量范围内能够提高水泥浆体的抗压强度[3]。有机膦缓凝剂能够在较大范围内调节混凝土的凝结时间，对混凝土强度不产生负面影响，未来必定会在商品混凝土和大体积混凝土中得到广泛应用。

不同混凝剂对混凝土坍落度、经时损失和强度的影响都不相同，本文研究了乙二胺四甲叉膦酸钠(EDTMPS)在不同掺量下对混凝土性能的影响。

试验部分

1、原料

1.1 水泥，P.O42.5R水泥，曲阜中联水泥厂。

1.2 骨料，粗骨料，碎石5mm-20mm连续级配。细骨料，河沙细度模数2.6。

1.3 粉煤灰，邹城热电厂二级煤灰，烧失量≤2%，45μm筛余≤15%。

1.4 磨细矿渣粉，28天抗压强度比104%。

1.5 乙二胺四甲叉膦酸钠（EDTMPS），青岛乐高产28%溶液。

1.6 减水剂，山东七星岩聚羧酸高性能减水剂减水率25%。

1.7 水，饮用水。

2、试验方法

试验按照 GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》的相关规定进行。测试了乙二胺四甲叉膦酸钠(EDTMPS)对混凝土坍落度经时损失、混凝土凝结时间和混凝土抗压强度的影响。混凝土配比见表1。

表1 试验混凝土配比（单位：Kg）

试验中乙二胺四甲叉膦酸钠采用外掺法，掺量不计入减水剂和拌合水中。制备的混凝土按照GB/T50080-2002规定的方法测定出机坍落度和一小时坍落度，用灌入阻力法测定混凝土的凝结时间。成型边长10cm的混凝土试块标准养护后测定3天、7天和28天抗压强度。

3、试验结果

3.1 乙二胺四甲叉膦酸钠对混凝土坍落度损失的影响

试验了不同掺量乙二胺四甲叉膦酸钠对混凝土出机坍落度及一小时坍落度损失的影响，EDTMPS在减水剂中外掺，掺量分别是胶凝材料的0.056‰、0.112‰、0.168‰、0.224‰、0.28‰、0.336‰、0.4‰。试验结果见表2，从表2可以看出随着EDTMPS掺量的增加混凝土的经时损失明显减少掺量为0.336‰时一小时坍落度损失最小，为10mm，当掺量达到0.4‰时混凝土出现泌水，并且坍损增加。

3.2 乙二胺四甲叉膦酸钠对混凝土凝结时间的影响

EDTMPS会延长水泥的凝结时间，掺EDTMPS的混凝土凝结时间也会比空白组更长。EDTMPS掺量与混凝土凝结时间的关系如图1。从图1可看出混凝土凝结时间随EDTMPS掺量增加。掺量每提高0.056‰凝结时间延长100-180分钟。掺量增加到胶凝材料的 0.4‰时混凝土的初凝时间达到 22小时 42分钟比空白延长了15.5 小时，终凝时间为27小时18分钟比空白延长了17.2小时。

表2 EDTMPS掺量对混凝土坍落度和凝结时间影响

图1 EDTMPS掺量对混凝土凝结时间的影响

3.3 EDTMPS对混凝土强度的影响

EDTMPS掺量与混凝土强度的关系见表3，从表3可以看出掺加EDTMPS的混凝土强度高于空白组，混凝土的强度随掺量增加先上升然后随着掺量的增加下降。3天强度最高的C3组掺量为0.168‰抗压强度比为134%，7天强度最高的是C4组掺量是0.224‰，抗压强度比为127%。

表3 掺EDTMPS混凝土的强度

有研究指出水泥胶沙中掺葡钠、白糖缓凝剂会降低早期强度[4]，但是掺EDTMPS的混凝土各龄期强度均高于空白组，这是由于混凝土中掺加EDTMPS后改善了混凝土的和易性，从而起到了减少结构缺陷的作用。当EDTMPS掺量继续增加后其缓凝作用对强度的抑制超过了减少结构缺陷对强度增加的贡献，从而强度开始降低。而当混凝土开始泌水后继续增加EDTMPS的掺量已经会对混凝土的和易性造成负面影响。

4、结论

1、EDTMPS在混凝土中掺量较低，万分之0.56的掺量就能对混凝土产生影响。

2、随着EDTMPS掺量的增加混凝土的经时损失逐渐减小。掺量达到胶材总量的0.28‰时混凝土的经时坍落度损失最小。

3、混凝土凝结时间随EDTMPS掺量增加延长，每提高0.056‰的EDTMPS掺量混凝土凝结时间延长约100-180分钟，掺量达到0.4‰时混凝土凝结时间比空白组延长15.5小时。

4、EDTMPS掺量小于等于0.4‰时混凝土的抗压强度高于空白，0.168‰掺量早期强度最高，比空白高5.9Mpa，0.224‰掺量七天强度比空白高7Mpa，0.336‰掺量28天强度最高，比空白高6.8Mpa。

[1]冯浩,朱清江.混凝土外加剂工程应用手册[M].北京,中国建筑工业出版社,2005:179～194.

[2]齐志刚,王瑞和,徐依吉,步玉环.油井水泥缓凝剂乙二胺四亚甲基膦酸盐的研制与应用[J].中国石油大学学报(自然科学版),2008,32(2):67.

[3]李北星,吕兴栋,魏运权,张剑锋.氨基三甲基膦酸对水泥水化的影响[J].建筑材料学报,2016,19(3):418～419.

[4]刘福恩.多种缓凝剂在水泥减水剂体系中的作用比较[J].混凝土世界,2015,02:72～73.

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