摘要:混凝土緩凝劑除了具有抑制水泥水化作用,延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間以外,還具有輔助塑化效應(yīng)和輔助增強(qiáng)效應(yīng)。本文作者采用水泥凈漿和混凝土試驗(yàn)方法,詳細(xì)研究了緩凝劑的上述輔助效應(yīng)。研究結(jié)果表明:通過(guò)低分子的緩凝劑與高分子的高效減水劑的協(xié)同效應(yīng),不但可以有效地抑制混凝土的坍落度損失,而且由于高效減水劑激發(fā)了低分子緩凝劑的輔助減水效應(yīng)和輔助增強(qiáng)效應(yīng),在相同減水率的情況下,可有效降低緩凝高效減水劑及泵送劑等復(fù)合外加劑的成本,提高混凝土的強(qiáng)度,特別是后期強(qiáng)度。
關(guān)鍵詞:緩凝劑; 高效減水劑; 輔助塑化效應(yīng); 輔助減水率
隨著復(fù)合外加劑的使用, 也帶來(lái)許多問(wèn)題。單一外加劑與水泥本身就存在相容性的問(wèn)題,外加劑復(fù)合使用后,雖然帶來(lái)很多好的復(fù)合效應(yīng),但是也使得外加劑與水泥的相容性問(wèn)題復(fù)雜化。國(guó)內(nèi)外對(duì)外加劑與水泥(主要是高效減水劑與水泥)二元體系的相容性問(wèn)題研究頗多,而對(duì)高效減水劑2緩凝劑2水泥三元體的相容性幾乎未見(jiàn)研究及報(bào)道。本文在總結(jié)前人的一些研究成果的基礎(chǔ)上,從高效減水劑2緩凝劑2水泥三元體系入手,分別研究了不同高效減水劑、不同緩凝劑、不同品種水泥的高效減水劑2緩凝劑2水泥三元體系,緩凝劑所顯示的輔助塑化效應(yīng)(作者把緩凝劑和高效減水劑復(fù)配以后所表現(xiàn)出的提高的那部分減水作用稱(chēng)為輔助塑化效應(yīng)) ,并對(duì)緩凝劑輔助增塑效應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步探討。所得研究結(jié)果為:在低分子緩凝劑與高分子高效減水劑的相互作用下,對(duì)低分子緩凝劑充分利用高效減水劑的激發(fā)作用,降低緩凝高效減水劑及泵送劑等復(fù)合外加劑的成本,提高其綜合性能等方面的進(jìn)一步深入研究具有重要的意義。
1 原材料及試驗(yàn)方法
1. 1 原材料
水泥:采用國(guó)家免檢的秦嶺牌P. O42. 5R和堯柏牌P. O42. 5R兩種水泥;高效減水劑:采用我國(guó)常用的萘系高效減水劑( naphthalence2based superp lasticizer)和氨基磺酸鹽系高效減水劑( ammonia2based superp lasticizer) ;緩凝劑:選用無(wú)機(jī)類(lèi)的三聚磷酸鈉(Na5 P3O10 ) ( sodium tripolyphosphate) 、有機(jī)類(lèi)的葡萄糖酸鈉(C6H11O7Na) ( sodium gluconateby)和檸檬酸(C6H8O7·H2O) ( citric acid)以及白糖(C12H22O11 ) (white sugar) ;砂石: 5～31. 5mm涇河卵石,細(xì)度模數(shù)為2. 6～2. 9灃河中砂。
1. 2 試驗(yàn)方法
(1)通過(guò)水泥凈漿試驗(yàn)(凈漿流動(dòng)度和流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失的測(cè)定方法參照GB5011922003)來(lái)研究不同高效減水劑2緩凝劑2水泥三元體系的緩凝劑的輔助塑化效應(yīng)。
(2)采用同樣的水泥,參照GB807621997標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)定高效減水劑及緩凝高效減水劑的的減水率方法,研究三聚磷酸鈉(Na5 P3O10 ) 、葡萄糖酸鈉(C6H11O7Na) 、木質(zhì)素磺酸鈣( lignosulphnate)的輔助減水率。
2 結(jié)果及討論
2. 1 水泥凈漿試驗(yàn)結(jié)果分析
不同萘系高效減水劑摻量(按水泥質(zhì)量的分?jǐn)?shù)計(jì))及不同氨基磺酸鹽高效減水劑摻量條件下,緩凝劑種類(lèi)及摻量(按水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì))對(duì)秦嶺牌P. O42. 5R、堯柏牌P. O42. 5R兩種水泥凈漿的初始流動(dòng)度及其經(jīng)時(shí)損失的影響如圖所示。
2. 1. 1 秦嶺水泥與不同摻量萘系高效減水劑同摻時(shí),緩凝劑的輔助塑化效應(yīng)如圖1及圖2所示。
2. 1. 2 堯柏水泥與不同摻量萘系高效減水劑同摻時(shí),緩凝劑的輔助塑化效應(yīng)如圖3及圖4所示。
(1)在萘系2緩凝劑2水泥三元體系中水泥的凈漿試驗(yàn)均表明,三聚磷酸鈉、葡萄糖酸鈉、檸檬酸及白糖,都表現(xiàn)出不同程度的輔助塑化效應(yīng); (2)低摻量萘系高效減水劑2水泥體系,輔助塑化效應(yīng)更為明顯;隨著高效減水劑摻量增大,復(fù)合外加劑總的塑化效果增大,但緩凝劑的輔助塑化效果降低; (3)由圖1～圖4顯示:低摻量萘系高效減水劑2水泥體系的初始塑化效果明顯,流動(dòng)度增加值較大,而隨著高效減水劑摻量增加,高摻量萘系高效減水劑2水泥體系的初始塑化不明顯,流動(dòng)度增加值較小,并且隨著摻量增加而趨于飽和,當(dāng)萘系的摻量增加到1. 0%時(shí),塑化效應(yīng)幾乎沒(méi)有了。
2. 1. 3 秦嶺水泥與不同摻量氨基高效減水劑同摻時(shí),緩凝劑的輔助塑化效應(yīng)如圖5及圖6所示。
2. 1. 4 堯柏水泥與不同摻量氨基高效減水劑同摻時(shí),緩凝劑的輔助塑化效應(yīng)如圖7及圖8所示。
在氨基磺酸鹽高效減水劑摻量及緩凝劑種類(lèi)和摻量相同的情況下,也顯示出與前同樣規(guī)律: (1)在氨基2緩凝劑2水泥三元體系中,兩種水泥的凈漿試驗(yàn)均表明,三聚磷酸鈉、葡萄糖酸鈉、檸檬酸及白糖,都表現(xiàn)出不同程度的輔助塑化效應(yīng); (2)隨著高效減水劑摻量增大,復(fù)合外加劑總的塑化效應(yīng)增大,但緩凝劑的輔助塑化效果降低。對(duì)于所研究的兩種水泥2氨基磺酸鹽高效減水劑體系,相對(duì)于其它緩凝劑而言,三聚磷酸鈉和葡萄糖酸鈉的相容性好; (3)對(duì)于低摻量高效減水劑2水泥體系,與水泥2高效減水劑體系相容性好的低分子緩凝劑(如葡萄糖酸鈉)與高效減水劑復(fù)合使用,更能取得好的塑化效應(yīng); (4)由圖5～圖8顯示:低摻量高效減水劑2水泥體系的初始塑化效果明顯,流動(dòng)度增加值較大,而隨著高效減水劑摻量增加,高摻量高效減水劑2水泥體系的初始塑化增加不明顯,流動(dòng)度增加值較小,并且隨著摻量增加而趨于飽和,當(dāng)氨基的摻量增加到1. 5%時(shí),塑化增加效應(yīng)幾乎沒(méi)有了; (5)雖然檸檬酸和白糖的緩凝性強(qiáng),但是它們的輔助塑化效應(yīng)并不好;而緩凝性小的葡萄糖酸鈉和三聚磷酸鈉卻具有很好的輔助塑化效應(yīng)。
2. 2 緩凝劑輔助減水率試驗(yàn)結(jié)果及分析
為了進(jìn)一步研究緩凝劑的輔助塑化效應(yīng),驗(yàn)證凈漿試驗(yàn)結(jié)果,作者研究了三聚磷酸鈉、葡萄糖酸鈉和木鈣三種緩凝劑對(duì)秦嶺牌P. O42. 5R水泥及堯柏牌P. O42. 5R水泥2萘系高效減水劑體系的混凝土輔助塑化效應(yīng)。這里選用木鈣是因?yàn)槠渚哂袦p水和緩凝雙重作用,有利于比較。
秦嶺水泥與不同摻量萘系高效減水劑同摻時(shí),緩凝劑的輔助塑化效應(yīng)如圖9所示。
2. 2. 1 秦嶺水泥與不同摻量氨基磺酸鹽高效減水劑同摻時(shí),緩凝劑的輔助塑化效應(yīng)如圖10所示。
2. 2. 2 堯柏水泥與不同摻量萘系高效減水劑同摻時(shí),緩凝劑的輔助塑化效應(yīng)如圖11所示。
2. 2. 3 堯柏水泥與不同摻量氨基磺酸鹽高效減水劑同摻時(shí),緩凝劑的輔助塑化效應(yīng)如圖12所示。
由圖9～圖12所示結(jié)果表明: (1)三聚磷酸鈉和葡萄糖酸鈉本身的減水作用很微弱,在與0. 8%摻量的高分子萘系高效減水劑復(fù)合使用下,均表現(xiàn)出不同程度的輔助減水率; (2)三聚磷酸鈉和葡萄糖酸鈉,在與1. 0%摻量的氨基磺酸鹽高效減水劑復(fù)合使用下,也同樣表現(xiàn)出不同程度的輔助減水率; (3)雖然木鈣本身具有一定的減水作用,但當(dāng)與高效減水劑復(fù)合使用時(shí),在高效減水劑摻量相同情況下,木鈣的輔助減水率略高于三聚磷酸鈉,但卻低于葡萄糖酸鈉。并且三聚磷酸鈉和葡萄糖酸鈉與高效減水劑復(fù)合時(shí)的減水率比單摻木鈣時(shí)提高非常顯著。
3 結(jié) 論
(1)本身無(wú)減水作用或減水作用很微弱的低分子緩凝劑,在高分子高效減水劑的激發(fā)作用下,會(huì)表現(xiàn)出明顯的輔助塑化效應(yīng);對(duì)高效減水劑相容性不好的水泥[ J ]高效減水劑體系,以及低摻量高效減水劑[ J ]水泥體系,輔助塑化效應(yīng)尤為明顯。
(2)雖然不同緩凝劑對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度損失的影響有所差異,但是總體上均能改善外加劑與水泥的相容性,有效降低水泥凈漿流動(dòng)度損失。
(3)緩凝劑的輔助塑化效應(yīng),與萘系高效減水劑同摻時(shí)均優(yōu)于與氨基磺酸鹽減水劑同摻。
(4)在水泥2高效減水劑2緩凝劑三元體系中,輔助增塑效應(yīng)最差的是白糖,最好的是葡萄糖酸鈉和三聚磷酸鈉。
(5)緩凝作用強(qiáng)的緩凝劑,其輔助塑化效應(yīng)和保坍效應(yīng)未必好;緩凝作用差的緩凝劑,其輔助塑化效應(yīng)和保坍效應(yīng)未必差。
(6)三聚磷酸鈉和葡萄糖酸鈉本身的減水作用很微弱,在與高分子高效減水劑復(fù)合使用下,均表現(xiàn)出不同程度的輔助減水率。在高效減水劑摻量相同情況下,木鈣的輔助減水率略高于三聚磷酸鈉,但卻低于葡萄糖酸鈉。并且三聚磷酸鈉和葡萄糖酸鈉與高效減水劑復(fù)合時(shí)的減水率比單摻木鈣時(shí)提高非常顯著。由于葡萄糖酸鈉的摻量小,可有效降低緩凝減水劑、泵送劑等復(fù)合外加劑的成本。
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