|
一、用途
用于大體積混凝土、碾壓混凝土、炎熱氣候條件下施工的混凝土、大面積澆筑的混凝土、避免冷縫產(chǎn)生的混凝土、需較長時間停放或長距離運(yùn)輸?shù)幕炷?、自流平免振混凝土、滑模施工或拉模施工的混凝土及其他需要延緩凝結(jié)時間的混凝土?？芍苽涓邚?qiáng)高性能混凝土。
二、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB8076－1997
三、用量與用法
|
代 號 |
品 名 |
型號 |
狀態(tài) |
摻量， C × % |
減水率，≥ % |
|
1034 |
緩凝劑 |
MNC-H |
粉體 |
0.3 |
6 |
|
1035 |
緩凝減水劑 |
MNC-HJ |
粉體 |
0.4 |
8 |
|
1036 |
緩凝高效減水劑 |
MNC-HHJ |
粉體 |
1.0 |
18 | 與水泥、水、骨料同時加入攪拌機(jī)內(nèi)，攪拌時間≥3min。澆注與振搗等與未摻外加劑混凝土相同，但應(yīng)在終凝后才能澆水養(yǎng)護(hù)，當(dāng)氣候炎熱風(fēng)力較大時應(yīng)在初凝后立即保持潮濕養(yǎng)護(hù)，當(dāng)氣溫較低時，應(yīng)加強(qiáng)保溫保濕養(yǎng)護(hù)，可覆蓋塑料薄膜和保溫材料。
四、適用及禁用范圍
1、不宜用于日最低氣溫5℃以下施工的混凝土，不宜單獨(dú)用于有早強(qiáng)要求的混凝土及蒸養(yǎng)混凝土。2、不宜單獨(dú)使用于水泥用量較低，水灰比較大的貧混凝土。3、在用硬石膏或工業(yè)廢料石膏作調(diào)凝劑的水泥中摻用本品時，應(yīng)先作水泥適應(yīng)性試驗(yàn)，合格后方可使用。
五、包裝、運(yùn)輸、貯存
1、用有塑料袋襯里的編織袋包裝，每袋凈重量：25kg～40kg。2、搬運(yùn)嚴(yán)禁用鉤，防止破袋發(fā)生。3、貯存注意防潮。貯存期為3年。
六、工程應(yīng)用實(shí)例：金川水泥廠使用緩凝劑270噸用于生產(chǎn)道路水泥。
混凝土配合比申請單
工程名稱及部位（構(gòu)件名稱及生產(chǎn)線） 砼構(gòu)件邊梁
設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級 C60 要求坍落度或工作度 140-160mm
攪拌方法 機(jī)械 澆搗方法 機(jī)械 養(yǎng)護(hù)方法 標(biāo)養(yǎng)
水泥品種及標(biāo)號 P.O42.5 廠別牌號 興發(fā)水泥廠 進(jìn)場日期2005.5.10試驗(yàn)編號2005-S28
砂產(chǎn)地及種類 潮聯(lián)?中砂 試驗(yàn)編號 2005-A42
石產(chǎn)地及種類 三河?碎石 最大粒徑 20(mm) 試驗(yàn)編號 2005-162
外加劑名稱 MNC-HHJ緩凝高效減水劑C×1.3%
混凝土配合比通知單
混凝土強(qiáng)度等級 C60 水灰比 0.32 砂率 36%
|
材料名稱項(xiàng)目 |
水泥 |
水 |
砂 |
石 |
外加劑 |
配合比 |
|
每立方米用量
（ kg/m 3 ） |
500 |
160 |
644 |
1146 |
6.50 |
1:0.32:1.29:2.29 | 說明：1. 本配合比所使用材料均為干材料，使用單位應(yīng)根據(jù)材料含水情況隨時調(diào)整。
2. 本配合比采用水泥品種及所加入外加劑或摻合料發(fā)生變化時本配合比無效。
羥基 ( - OH)
典型的羥基化合物是脂肪醇類。簡單的一元醇對硅酸鹽水泥的水化起緩凝作用。產(chǎn)生緩凝的原因可以認(rèn)為是由于羥基被水泥顆粒表面吸附以及羥基與水泥顆粒表面形成氫鍵的緣故。不同的水泥礦物對含有羥基的外加劑其吸附力不同，即 C 3 A 最強(qiáng)，其次是 C 4 AF 、 C 3 S 和 C 2 S 。醇類的同系物中，隨著羥基數(shù)的增多而對水泥的緩凝作用增強(qiáng)，如丙三醇可使水泥停止水化反應(yīng)。緩凝作用的順序?yàn)椋?
分子量較大的多元醇，如單糖、低聚糖等均具有較強(qiáng)的緩凝作用，同時隨著憎水基團(tuán)的增大而表面活性增強(qiáng)，因而，對水泥產(chǎn)生塑化、減水等作用。
緩凝劑及緩凝減水劑常用摻量
|
類 別 |
摻量（水泥重量 % ） |
|
糖類 |
0.1~0.3 |
|
木質(zhì)素磺酸鹽類 |
0.2~0.3 |
|
羥基羧酸鹽類 |
0.03~0.1 |
|
無機(jī)鹽類 |
0.1~0.2 |
外加劑復(fù)合使用的凝結(jié)時間測定結(jié)果
|
外加劑組成 |
摻量（ % ） |
初凝時間（時：分） |
|
未摻 |
0 |
1~3 |
|
糖蜜類 |
0.1~0.75 |
＜ 3 |
|
木鈣類 |
0.25~0.5 |
＜ 3 |
|
糖 蜜－ 鋅鹽 |
0.1~0.2 |
0:45~2:40 |
|
糖 蜜－ 磷酸鹽 |
0.1~0.2 |
2:15~2:35 |
|
糖 蜜－ 硼酸鹽 |
0.1~0.2 |
＜ 2 |
|
糖 蜜－ 檸檬酸 |
0.1~0.2 |
＜ 6 |
|
木 鈣－ 磷酸鹽 |
0.1~0.2 |
＜ 2:15 |
|
木 鈣－ 鋅鹽 |
0.1~0.25 |
2:00~2:30 |
|
木 鈣－ 硼酸鹽 |
0.1~0.2 |
＜ 2:00 |
|
木 鈣－ 檸檬酸 |
0.2 |
＜ 7:00 |
過磷酸鈣緩凝劑
糖類和過磷酸鹽對延緩水泥凝結(jié)時間、增加水泥試體的強(qiáng)度等方面有積極作用，這種延緩水化速度、推遲水化放熱的特點(diǎn)，對于水工工程、大體積混凝土工程、炎熱地區(qū)工程的施工非常有利。本試驗(yàn)通過在水泥試樣中加入不同比例的蔗糖與過磷酸鈣進(jìn)行試驗(yàn)，研究這兩種外加劑對水泥凝結(jié)時間和強(qiáng)度的影響關(guān)系，為工程施工提供依據(jù)。
一、蔗糖與過磷酸鈣的緩凝機(jī)理
（ 1 ）蔗糖作為一種廉價(jià)、高效、多功能的糖密類緩凝劑，它具有非常強(qiáng)烈的延緩水化和延長凝結(jié)時間的作用。一般認(rèn)為，在水泥水化過程中，蔗糖的羥基吸附在水泥顆粒表面與水化產(chǎn)物表面上的 O 2- 形成氫鍵，同時羥基又與水分子通過氫鍵締合，同樣使水泥顆粒表面形成了一層穩(wěn)定的溶劑化水膜，從而抑制了水泥的水化過程，達(dá)到了緩凝的作用。
（ 2 ）過磷酸鈣的主要成分是 Ca 3 (PO 4 ) 2 和 Ca(H 2 PO 4 ) 2 。在加入過磷酸鈣外加劑的水泥水化過程中，同時也伴隨著磷酸鹽的溶解，這樣，電離出的磷酸根離子便與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，在水泥顆粒表面生成致密難溶的磷酸鹽薄層，抑制了水分子的進(jìn)入，阻礙了水泥正常水化作用的進(jìn)行，延長了水泥水化的誘導(dǎo)期，使 C 3 S 的水化速度減緩，從而使 C 3 A 的水化和鈣礬石的形成過程都被延緩而起到了延緩作用。
二、外加劑延緩凝結(jié)時間的試驗(yàn)
1 、試驗(yàn)所用水泥試樣的物理性能（表 1 ）。
表 1 試驗(yàn)所用水泥試樣的物理性能
|
試樣
名稱 |
燒失量
（ % ） |
SO 3
（ % ） |
比表面積
（㎡ / ㎏ ） |
用水量
（ % ） |
凝結(jié)時間
（ h:min ） |
抗折強(qiáng)度 (Mpa) |
抗壓強(qiáng)度 (Mpa) |
|
初凝 |
終凝 |
3d |
28d |
3d |
28d |
|
水泥 |
1.28 |
2.20 |
288 |
27.6 |
2:50 |
3:15 |
4.3 |
20.2 |
7.9 |
44.8 |
注：所用水泥試樣為 STH 水泥廠生產(chǎn)的 P · O42.5 水泥，以下實(shí)驗(yàn)均是在該廠的實(shí)驗(yàn)室中完成的。
2 、加入不同比例蔗糖的水泥的物理性能
加蔗糖的水泥凝結(jié)時間數(shù)據(jù)見表 2 。針對表 2 的凝結(jié)時間情況，又補(bǔ)充了摻量為 0. 1 ‰的試驗(yàn)，并復(fù)驗(yàn)了摻量為 0. 3 ‰、 0. 4 ‰試驗(yàn)數(shù)據(jù)，見表 3 。
表 2 蔗糖外加劑對水泥凝結(jié)時間的影響
|
編號 |
試驗(yàn)溫度（ ℃ ） |
外加劑名稱 |
摻加量（‰） |
用水量（ % ） |
初凝（ h:min ） |
終凝（ h:min ） |
|
1 |
20 ± 1 |
蔗糖 |
0.15 |
28.8 |
3:08 |
4:30 |
|
2 |
20 ± 1 |
蔗糖 |
0.20 |
28.3 |
4:00 |
4:50 |
|
3 |
20 ± 1 |
蔗糖 |
0.25 |
28.7 |
4:01 |
5:35 |
|
4 |
20 ± 1 |
蔗糖 |
0.30 |
29.7 |
6:00 |
7:00 |
|
5 |
20 ± 1 |
蔗糖 |
0.40 |
30.0 |
6:05 |
8:00 |
表 3 蔗糖外加劑對水泥凝結(jié)時間的影響
|
編號 |
試驗(yàn)溫度（ ℃ ） |
外加劑名稱 |
摻加量（‰） |
用水量（ % ） |
初凝（ h:min ） |
終凝（ h:min ） |
|
1 |
20 ± 1 |
蔗糖 |
0.10 |
26.3 |
3:54 |
4:44 |
|
2 |
20 ± 1 |
蔗糖 |
0.30 |
26.9 |
6:35 |
7:50 |
|
3 |
20 ± 1 |
蔗糖 |
0.40 |
26.8 |
6:20 |
7:30 |
由表 2 和表 3 可知，當(dāng)蔗糖摻加量在 0. 1 ‰～ 0.25 ‰范圍內(nèi)時，水泥的初凝時間約在 3 ～ 4h 之間，終凝時間在 4.5 ～ 5.5h 之間，初凝和終凝時間與未加外加劑的水泥試樣比較分別約延長了 1h 左右；當(dāng)蔗糖摻加量增加到 0.3 ‰～ 0.4 ‰范圍內(nèi)時，水泥的初凝時間約在 6 ～ 6.5h 之間，終凝時間在 7 ～ 8h 之間，與未加外加劑的水泥試樣相比，初凝時間約延長了 3h 以上，終凝約延長了 4h 以上?？梢钥闯?，摻量在 0.3 ‰左右時凝結(jié)時間出現(xiàn)突變。
3 、過磷酸鈣作外加劑的水泥物理性能
當(dāng)使用過磷酸鈣作外加劑時，是在試驗(yàn)室要求的溫度條件下，進(jìn)行了摻量在 1.0 ‰～ 5.0 ‰范圍的試驗(yàn)，結(jié)果見表 4 。由表 4 可以看出，水泥的初凝與終凝時間基本上隨著過磷酸鈣加入量的增加而延長，并且當(dāng)摻量在 3.5 ‰－ 5.0 ‰范圍時，水泥的初凝時間可達(dá) 7 左右，終凝可達(dá) 8.5h 左右，甚至更長。比不加外加劑時初凝延長了 4h 左右，終凝延長了 5h 左右，達(dá)到了很好的緩凝效果。
表 4 不同摻量過磷酸鈣的水泥物理性能
|
編號 |
試驗(yàn)溫度（ ℃ ） |
外加劑名稱 |
摻加量（‰） |
用水量（ % ） |
初凝（ h:min ） |
終凝（ h:min ） |
|
1 |
20 ± 1 |
過磷酸鈣 |
1.0 |
26.9 |
3:23 |
5:05 |
|
2 |
20 ± 1 |
過磷酸鈣 |
1.2 |
27.0 |
3:29 |
5:29 |
|
3 |
20 ± 1 |
過磷酸鈣 |
1.3 |
26.5 |
4:45 |
6:11 |
|
4 |
20 ± 1 |
過磷酸鈣 |
1.5 |
27.2 |
3:47 |
6:02 |
|
5 |
20 ± 1 |
過磷酸鈣 |
1.8 |
27.2 |
3:57 |
6:10 |
|
6 |
20 ± 1 |
過磷酸鈣 |
2.0 |
27.1 |
4:25 |
5:30 |
|
7 |
20 ± 1 |
過磷酸鈣 |
2.3 |
27.2 |
4:51 |
6:04 |
|
8 |
20 ± 1 |
過磷酸鈣 |
2.5 |
27.3 |
5:00 |
6:07 |
|
9 |
20 ± 1 |
過磷酸鈣 |
2.7 |
27.7 |
6:00 |
7:25 |
|
10 |
20 ± 1 |
過磷酸鈣 |
3.0 |
27.6 |
6:25 |
8:10 |
|
11 |
20 ± 1 |
過磷酸鈣 |
3.5 |
27.9 |
7:18 |
9:03 |
|
12 |
20 ± 1 |
過磷酸鈣 |
4.0 |
27.9 |
7:00 |
8:32 |
|
13 |
20 ± 1 |
過磷酸鈣 |
4.5 |
27.9 |
6:52 |
8:17 |
|
14 |
20 ± 1 |
過磷酸鈣 |
5.0 |
27.9 |
7:02 |
8:37 |
4 、溫度對緩凝效果的影響
考慮到水泥在實(shí)際施工時環(huán)境溫度對凝結(jié)時間的影響，我們特意在室外條件下（溫度為 3 5 ～ 37 ℃ ）對過磷酸鈣摻量在 2. 3 ‰～ 3.0 ‰范圍內(nèi)進(jìn)行了凝結(jié)時間試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表 5 。對比表 4 與表 5 可看出，對于相同的外加劑摻量，從試驗(yàn)室（ 20 ± 1 ℃ ）到室外（ 3 5 ～ 37 ℃）兩種不同的溫度條件下，凝結(jié)時間至少要縮短 1h ，最長可縮短 3h ，這也符合水泥的水化特性。由此可見，實(shí)際混凝土施工摻入外加劑時，外加劑的適宜摻量需根據(jù)試驗(yàn)和環(huán)境溫度而定，對于水工工程、大體積混凝土工程、炎熱地區(qū)工程的施工更應(yīng)如此。
表 5 室外溫度條件下的凝結(jié)時間試驗(yàn)
|
編號 |
試驗(yàn)溫度（ ℃ ） |
外加劑名稱 |
摻加量（‰） |
用水量（ % ） |
初凝（ h:min ） |
終凝（ h:min ） |
備注 |
|
1 |
3 5 ～ 37 |
過磷酸鈣 |
2.3 |
27.5 |
3:52 |
4:52 |
試驗(yàn)是在室外
條件下進(jìn)行 |
|
2 |
過磷酸鈣 |
2.5 |
27.3 |
3:45 |
5:10 |
|
3 |
過磷酸鈣 |
2.7 |
27.5 |
4:10 |
5:10 |
|
4 |
過磷酸鈣 |
3.0 |
27.5 |
3:35 |
5:00 |
5 、強(qiáng)度試驗(yàn)
根據(jù)試驗(yàn)所得的初凝時間在 6 ～ 7h 之間，終凝時間在 7 ～ 8h 之間的蔗糖和過磷酸鈣的摻量范圍，分別對相應(yīng)摻量的水泥試樣進(jìn)行了強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果見表 6 。
表 6 不同外加劑摻量對水泥強(qiáng)度的影響
|
編號 |
外加劑
名稱 |
摻加量
（‰） |
用水量
（ % ） |
凝結(jié)時間
（ h:min ） |
抗折強(qiáng)度 (Mpa) |
抗壓強(qiáng)度(Mpa) |
3d 抗壓強(qiáng)度
下降率（ % ） |
28d 抗壓強(qiáng)度
增進(jìn)率（ % ） |
|
初凝 |
終凝 |
3d |
28d |
3d |
28d |
|
1 |
無外加劑 |
－ |
27.6 |
2:50 |
3:15 |
4.3 |
7.9 |
20.2 |
44.8 |
－ |
－ |
|
2 |
蔗糖 |
0.25 |
27.8 |
4:10 |
5:40 |
4.2 |
7.8 |
19.9 |
48.5 |
1.5 |
8.3 |
|
3 |
蔗糖 |
0.30 |
27.5 |
6:05 |
7:10 |
4.0 |
8.0 |
19.6 |
48.8 |
3.0 |
8.9 |
|
4 |
蔗糖 |
0.35 |
27.6 |
6:25 |
7:50 |
3.9 |
7.5 |
19.1 |
50.1 |
5.4 |
11.8 |
|
5 |
蔗糖 |
0.40 |
28.0 |
6:30 |
8:10 |
4.1 |
8.1 |
19.3 |
49.8 |
4.5 |
11.2 |
|
6 |
過磷酸鈣 |
2.7 |
27.3 |
6:03 |
7:30 |
4.4 |
7.5 |
19.6 |
48.9 |
3.0 |
9.2 |
|
7 |
過磷酸鈣 |
3.0 |
27.8 |
6:20 |
8:09 |
4.1 |
7.9 |
19.4 |
49.1 |
4.0 |
9.6 |
|
8 |
過磷酸鈣 |
3.5 |
27.3 |
7:20 |
8:55 |
3.9 |
7.5 |
19.5 |
49.9 |
3.5 |
11.4 |
|
9 |
過磷酸鈣 |
4.0 |
27.5 |
7:15 |
8:40 |
4.0 |
7.1 |
19.6 |
49.7 |
3.0 |
10.9 |
|
10 |
過磷酸鈣 |
4.5 |
27.6 |
7:00 |
8:50 |
4.0 |
7.6 |
19.2 |
50.5 |
5.0 |
12.7 |
|
11 |
過磷酸鈣 |
5.0 |
27.5 |
7:25 |
9:05 |
4.2 |
7.8 |
19.5 |
50.8 |
3.5 |
13.4 |
注：編號 1 數(shù)據(jù)為表 1 中的水泥試樣強(qiáng)度數(shù)據(jù)，以此為基準(zhǔn)進(jìn)行比較；編號 2 ～ 11 數(shù)據(jù)均為實(shí)驗(yàn)室溫度條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
由表 6 可知，加入蔗糖和過磷酸鈣的水泥強(qiáng)度， 3 d 抗壓強(qiáng)度稍有下降，但下降幅度不大（下降率為 1.5 % ～ 5.5% ），而 28d 強(qiáng)度卻有較大幅度的提高（增進(jìn)率為 8.0 % ～ 13.0% ）；隨著外加劑摻量的增加，凝結(jié)時間相應(yīng)延長，但 3d 強(qiáng)度下降幅度逐漸增加，而 28d 強(qiáng)度增進(jìn)較慢。
關(guān)于加入上述緩凝劑后，早期強(qiáng)度稍有下降而后期強(qiáng)度有所提高的原因，具有關(guān)文獻(xiàn)分析，當(dāng)摻入一定量的緩凝劑后，減緩了水泥的水化速度，使得水泥顆粒周圍溶液中的水化硅酸鈣等水化產(chǎn)物的分布更加均勻，有利于水泥顆粒充分水化，從而提高水泥石的中后期強(qiáng)度。
三、結(jié)束語
（ 1 ）作為外加劑延緩水泥的凝結(jié)時間，蔗糖和過磷酸鈣兩者均可達(dá)到較好的緩凝效果。
（ 2 ）用蔗糖作外加劑時，當(dāng)摻量在 0. 3 ‰～ 0.4 ‰范圍內(nèi)時，初凝時間可以延長 3h 以上，終凝時間可延長 4h 以上；用過磷酸鈣作外加劑時，當(dāng)摻量在 3.5 ‰～ 5.0 ‰范圍內(nèi)時，初凝時間可延長 4h 以上，終凝時間可延長 5h 以上。
（ 3 ）在滿足凝結(jié)時間要求的前提下，合適的外加劑摻量雖然使水泥的早期強(qiáng)度稍有下降，但對后期強(qiáng)度卻有提高的趨勢。
（ 4 ）在實(shí)際施工過程中，環(huán)境溫度對外加劑摻量和凝結(jié)時間的影響不可忽視。
各種緩凝劑對水泥漿凝結(jié)時間的影響
|
外加劑種類 |
摻量 (%) |
W/C=0.29 |
W/C=0.245 摻 UNF-51% |
|
初凝 (min) |
終凝 (min) |
初凝 (min) |
終凝 (min) |
|
空白 |
0 |
125 |
190 |
160 |
210 |
|
水楊酸 |
0.05 |
170 |
218 |
— |
— |
|
檸檬酸 |
0.05
0.10 |
170
295 |
265
475 |
240
415 |
397
590 |
|
蔗糖 |
0.05
0.10 |
255
465 |
288
520 |
357
— |
395
— |
|
三乙醇胺 |
0.05 |
205 |
260 |
340 |
375 |
|
聚乙烯醇 |
0.10 |
225 |
356 |
240 |
475 |
|
甲基纖維素 |
0.05
0.10 |
145
170 |
240
350 |
200
— |
355
— |
|
羧甲基纖維素鈉鹽 |
0.05
0.10 |
125
175 |
240
265 |
188
282 |
345
405 |
|
磷酸 |
0.05
0.10 |
262
350 |
298
430 |
340
410 |
410
470 |
| 
