不同缓凝剂缓凝效果研究及机理分析.pdf

表 1水泥的基本性能Table 1Basic properties of cement不同缓凝剂缓凝效果研究及机理分析吴昊袁查炎鹏袁王靖袁王二帅袁李永亮袁王霞渊北京市建筑工程研究院有限责任公司袁北京 100039冤摘要院研究了不同缓凝剂渊传统缓凝剂尧膦酸盐缓凝剂冤复配聚羧酸减水剂后对水泥凝结时间和水化特性的影响遥结果表明院葡萄糖酸钠和蔗糖缓凝效果较好袁焦磷酸钠与柠檬酸钠对水泥凝结时间的影响程度基本接近袁膦酸盐缓凝剂对抑制水泥水化的作用效果更为平稳尧持续袁相同掺量时渊0.1%冤袁其可以推迟峰值温度出现时间 2耀52 h 不等袁降低同龄期总水化热达 250%耀1 100%曰各类缓凝剂的缓凝作用多体现在对于水泥初凝时间的推迟袁膦酸盐缓凝剂相较于传统缓凝剂具备更好的缓凝效果遥关键词院缓凝剂曰凝结时间曰水化热曰水泥曰膦酸盐曰聚羧酸减水剂中图分类号院TU528.53文献标识码院Adoi:10.19761/j.1000-4637.2023.09.023.04Study on the retarding effect and mechanism analysis of different retardersWU Hao,ZHA Yanpeng,WANG Jing,WANG Ershuai,LI Yongliang,WANG Xia(Beijing Building Construction Research Institute Co.,Ltd.,Beijing 100039,China)Abstract:The influence of polycarboxylic acid water reducer mixed with different retarders(traditional retarder,phosphate retarder)on the setting time and hydration characteristics of cement was studied.The results show thatsodium gluconate and sucrose have good retarding effect,and the influence of sodium pyrophosphate and sodium citrateon the setting time of cement is basically close.The effect of phosphate retarder on inhibiting the hydration of cementis more stable and continuous,and it can delay the peak temperature for 252 h,and reduce the total hydration heat ofthe same age by 250%1 100%when the dosage is 0.1%.The retarding effect of various retarders is mainly reflectedin the delay of the initial setting time of cement.Compared with traditional retarders,phosphate retarders have betterretarding effect.Keywords:Retarder;Setting time;Hydration heat;Cement;Phosphate;Polycarboxylic acid water reducer0引言夏季炎热天气下施工对混凝土的工作性袁尤其是对坍落度及凝结时间提出了较高要求遥 合理使用聚羧酸高保坍减水剂可以在一定程度上减少新拌混凝土的坍落度损失袁保坍时长一般为 2耀4 h遥 但在地铁工程中广泛使用的盖挖逆作法桩基尧基坑支护工程转孔咬合桩等部位施工中袁一般要求新拌混凝土至少具备 24 h 以上的工作性保持能力袁一些特殊工程甚至要求的时间更长1-4袁此时袁仅依靠聚羧酸高保坍减水剂自身的保坍性能难以达到工程要求袁需要复配一定量的缓凝剂遥常见的缓凝剂可分为有机和无机两大类型袁又可细分为羟基羧酸及其盐类尧无机磷酸盐类尧多元醇及其衍生物尧糖类及其碳水化合物尧膦酸盐类等遥不同类型的缓凝剂缓凝效果有所差别5-7遥 近年来袁随着膦酸盐相关研究的深入开展袁发现膦酸盐缓凝剂具有掺量小尧缓凝时间可调尧与不同水泥的适用性好袁还能增强混凝土后期强度尧提高耐久性能等优点袁其在混凝土工程中的应用越来越广泛遥 本文对掺不同缓凝剂的水泥净浆流动度尧 凝结时间尧水泥水化热进行测试袁 以分析不同缓凝剂的缓凝效果袁探讨相关机理遥1试验概况1.1原材料水泥院P 窑 玉42.5 级基准水泥袁 基本性能如表 1所示曰 细骨料院0.212耀0.425 mm 及 0.425耀0.850 mm细度渊0.08 mm筛筛余冤/%碱含量/%比表面积/渊m2/kg冤安定性凝结时间/min初凝终凝0.30.56353合格205278圆园23 年第 9 期混 凝 土 与 水 泥 制 品圆园23 晕燥.99 月悦匀陨晕粤 悦韵晕悦砸耘栽耘 粤晕阅 悦耘酝耘晕栽 孕砸韵阅哉悦栽杂September23-表 3水泥砂浆基准配合比Table 3Basic mix proportion of cement mortar表 2水泥净浆基准配合比Table 2Basic mix proportion of cement paste表 4缓凝剂的溶解性试验情况Table 4Dissolubility test of retardersg两种粒径的石英砂曰减水剂院聚羧酸高保坍减水剂袁减水率 29%曰传统缓凝剂院葡萄糖酸钠尧焦磷酸钠尧柠檬酸钠尧蔗糖曰膦酸盐缓凝剂院乙二胺四甲叉膦酸渊以下简称 EDTMPA冤尧氨基三亚甲基膦酸渊以下简称 ATMP冤尧2-膦酸丁烷-1袁2袁4-三羧酸 渊以下简称PBTC冤尧羟基乙叉二膦酸渊以下简称 HEDP冤尧二乙烯三胺五甲叉膦酸渊以下简称 DETPMP冤遥1.2配合比本文水泥净浆的基准配合比以及水泥砂浆的基准配合比分别如表 2 和表 3 所示遥1.3性能测试水溶性院 各类缓凝剂在恒温尧 恒湿 渊20依1冤益尧渊50依2冤%条件下袁分别以折固质量占减水剂总质量的4%尧6%尧8%加入聚羧酸高保坍减水剂溶液中 渊聚羧酸高保坍减水剂的含固量为 10%冤配制样品袁各样品每次匀速搅拌 30 s袁静置 1 min 后再搅拌 30 s袁静置观察各样品的溶解和沉淀情况袁评价各类缓凝剂的可溶性和稳定性遥 基于水溶性试验结果袁选择溶解性较好的缓凝剂袁进行水泥净浆流动度尧凝结时间及砂浆水化热测试遥流动度院根据 GB 8076要2008叶混凝土外加剂曳进行掺不同缓凝剂渊掺量为水泥质量的 2%冤的水泥净浆流动度测定遥凝结时间院根据 GB 8076要2008 测试掺不同缓凝剂渊掺量为水泥质量的 2%冤的水泥净浆初凝及终凝时间遥水化热院 根据 GB 8076要2008 中的直接法袁使用水泥水化热测量系统测定掺 0.1%渊占水泥质量的百分比冤缓凝剂砂浆试件的水化温升和总水化热遥2试验结果与分析2.1缓凝剂的水溶性不同缓凝剂渊掺量为 2%冤的水溶性试验结果如表 4 所示遥由表 4 可知袁大部分缓凝剂可以在减水剂溶液中充分溶解袁且无析出物袁能够稳定存在遥 其中袁焦磷酸钠溶解较慢袁 且随着浓度的增加溶解速度减缓袁 但最终仍可完全溶解曰EDTMPA 在各浓度条件下均较难溶解袁 考虑到实际应用中的不便利性袁故下文不再继续研究讨论遥2.2水泥净浆流动度掺不同缓凝剂的水泥净浆流动度试验结果如表 5 所示遥由表 5 可知袁相较于空白组袁焦磷酸钠组水泥净浆 1 h 的流动度保持性能下降明显袁 其他各组水泥净浆流动度及流动度保持性能均呈增加趋势遥2.3水泥净浆凝结时间掺不同缓凝剂渊掺量为 2%冤的水泥净浆凝结时间试验结果如图 1 所示遥由图 1 可知袁各组水泥净浆的凝结时间均比空白组有所增加袁说明各组缓凝效果良好遥 其中袁焦磷酸钠和柠檬酸钠的缓凝效果一般袁其水泥净浆凝结时间仅稍好于空白组袁缓凝效果不如葡萄糖酸钠和蔗糖袁而葡萄糖酸钠和蔗糖在缓凝性能方面比较稳水泥水减水剂300876g水泥砂水减水剂0.212耀0.425 mm0.425耀0.850 mm4502701 0801409缓凝剂缓凝剂浓度渊占水溶液的百分比冤析出情况与减水剂的适应性4%6%8%葡萄糖酸钠焦磷酸钠柠檬酸钠蔗糖EDTMPAATMPPBTCHEDPDETPMP可溶溶解较慢可溶可溶难溶可溶可溶可溶可溶可溶溶解慢可溶可溶难溶可溶可溶可溶可溶可溶溶解较慢可溶可溶难溶可溶可溶可溶可溶无无无无要无无无无好较好好好差好好好好表 5掺不同缓凝剂的水泥净浆流动度Table 5Fluidity of cement paste with different retarders组别流动度/mm初始1 h2 h空白组渊无缓凝剂冤葡萄糖酸钠组焦磷酸钠组柠檬酸钠组蔗糖组ATMP 组PBTC 组HEDP 组DETPMP 组280300280310290310290300305210270175200220300280235210110210要150215190160180140圆园23 年第 9 期混凝土与水泥制品总第 329 期24-图 1掺不同缓凝剂的水泥净浆凝结时间Figure 1Setting time of cement paste with different retarders组别终凝初凝4035302520151050图 3掺不同缓凝剂的砂浆水化热与龄期的关系Figure 3Relationship between hydration heat and age ofmortar mixed with different retarders图 2掺不同缓凝剂砂浆水化温度与龄期的关系Figure 2Relationship between hydration temperature and ageof mortar mixed with different retarders渊b冤膦酸盐缓凝剂渊a冤传统缓凝剂091827364554637281龄期/h空白组渊无缓凝剂冤葡萄糖酸钠组焦磷酸钠组柠檬酸钠组蔗糖组403530252015403530252015013263952657891104空白组渊无缓凝剂冤ATMP 组PBTC 组HEDP 组DETPMP 组龄期/h024487296120144龄期/h450400350300250200150100500空白组渊无缓凝剂冤葡萄糖酸钠组焦磷酸钠组柠檬酸钠组丙三醇组蔗糖组渊a冤传统缓凝剂渊b冤膦酸盐缓凝剂450400350300250200150100500024487296120144龄期/h空白组渊无缓凝剂冤ATMP 组PBTC 组HEDP 组DETPMP 组定袁初凝尧终凝时间均较空白组有较大幅度的延长遥此外袁膦酸盐缓凝剂组的缓凝效果整体较好袁其中袁PBTC 的缓凝效果稍弱袁DETPMP尧HEDP 和ATMP 的缓凝效果均较好袁能显著延长水泥净浆的初终凝时间约 30 h 及以上遥2.4水化热水泥的水化热可以反映水泥熟料及活性成分遇水反应后的体系温度和热量的变化袁从而分析水泥水化的进程遥掺不同缓凝剂渊掺量为 0.1%冤砂浆水化温度和总水化热与龄期的关系如图 2尧图 3 所示遥由图 2尧图 3 可知袁加入缓凝剂后袁水泥水化放热过程明显延缓袁 表现为峰值温度出现时间延后袁以及一定龄期内总水化热的降低遥 相同掺量条件下袁相较于传统缓凝剂袁膦酸盐缓凝剂可以推迟峰值温度出现时间 2耀52 h袁 降低同龄期总水化热达250%耀1 100%遥 传统缓凝剂由于缓凝效果有限袁相较于膦酸盐缓凝剂而言袁其水化峰值温度出现的时间大幅提前袁同时袁由于膦酸盐缓凝剂具有较强