超缓凝剂对硅酸盐水泥水化的影响.docx

超缓凝剂对硅酸盐水泥水化的影响王宝民，　王立久(大连理工大学土木水利学院，辽宁大连116024)摘要：研究了一种新型液体混凝土超缓凝剂(命名为WHⅡ型)，并探讨了其对普通硅酸盐水泥的水化、水化热、凝结时间、强度等的影响.运用XRD，DTA以及SEM等方法对水泥水化过程进行研究的结果表明，适量使用WHⅡ型超缓凝剂，可以得到明显的缓凝效果且不会影响混凝土的其它性能.关键词：混凝土外加剂；超缓凝剂；硅酸盐水泥；水化热　　普通混凝土缓凝剂是指用来延缓混凝土的凝结时间，使新拌混凝土能够在较长时间内保持其塑性，以利于混凝土的浇灌成型或降低水化热，提高混凝土施工质量的外加剂[1]，一般应用于夏季混凝土施工及大体积混凝土施工之中.超缓凝剂(super retarder，SR)是日本于20世纪80年代中末期首先开发研制出来的一种新型混凝土外加剂.它是一种能够在较长时间内(如超过24 h甚至36 h)任意调节混凝土的凝结时间而不致破坏混凝土性能的外加剂.超缓凝剂的主要作用为[2]：(1)用于大体积混凝土之中，可防止发生温度裂缝；(2)可减少混凝土坍落度损失，便于长距离运输；(3)可调整作业时间，避开夜间施工；(4)改善接搓面的附着功能，代替人工凿毛.相信随着建筑技术的不断发展，其应用将更为广泛.硅酸盐水泥水化过程按水化放热速率一般分为5个阶段，即诱导前期、诱导期、加速期、减速期和稳定期[3].缓凝剂的作用实质上是延长水泥水化的诱导期，其作用机理通常有沉淀假说、络盐假说、吸附假说、抑制氢氧化钙结晶生长理论等[2]，但核心是通过延缓水泥与水的水化作用，达到缓凝目的.本文测定了不同掺量下的WHⅡ型超缓凝剂对水泥凝结时间、力学性能和水化速度的影响，并利用XRD，DTA，SEM测试了水泥水化产物及其显微结构，分析了水化产物与水化过程的关系，以探讨WHⅡ型超缓凝剂的缓凝机理.1　实验材料及方法1.1　实验材料水泥：由大连华能-小野田水泥厂生产的P.Ⅱ型525R水泥(按GB 177标准)；砂：符合GB178— 77规定的标准砂；水：实验室用自来水；碎石：旅顺石灰石矿，5～ 25 mm；WHⅡ型超缓凝剂(自制)：碳氢链上有活性基团的表面活性剂，磷酸类，无色至淡黄色半粘稠状液体，密度为1.32～1.50 g/cm3.1.2　实验仪器实验仪器均选用符合国家标准的实验及检测设备，其中水化热的测定采用大连理工大学建材教研室自行开发的T-64多路温度自动记录仪，它主要由保温系统和测温记录系统组成.每次实验前，应进行保温系统散热系数的测定和热容量的计算；测温记录系统包括T-64多路温度变送器和计算机，可同时进行64组实验，这套装置如图1所示.2　结果与分析2.1　超缓凝剂对凝结时间的影响依据GB 1346— 89，利用稠度仪测定了不同掺量(质量分数，本文中的掺量均指质量分数)下的WHⅡ型超缓凝剂对水泥净浆凝结时间的影响；用贯入阻力法测定了其对混凝土凝结时间的影响.实验结果见图2所示.图2　WHⅡ型超缓凝剂对凝结时间的影响Fig.2　Influence of WHⅡ super retarder on the setting time由图2可以看出：不掺外加剂的水泥和混凝土凝结时间正常，随着外加剂掺量的增多，其初凝时间和终凝时间均有不同程度的延长，而掺量为0.30%和0.40%的缓凝时间过长，且作用相似(注：混凝土水灰比为0.52，坍落度等于5 cm，水泥含量为320 kg/m3).因此，选择掺量为0.10%，0.20%和0.30%作强度、水化热、X射线及差热分析.2.2　对水泥胶砂试件强度的影响依据GB 177— 85，测定了WHⅡ型超缓凝剂掺量不同的水泥胶砂试件3，7，14，28 d龄期的抗折及抗压强度，其实验结果如图3所示.由上述实验结果可以看出：当掺量为0.10%时，其增强效果较好；而掺量为0.20%和0.30%时，试件的早期强度较低.图3　掺WHⅡ型超缓凝剂的水泥胶砂试件抗压及抗折强度Fig.3　Compressive and flexural strength of cement mortar added WHⅡ◇ ——— 3 d；◆ ——— 7 d；■ ——— 14 d；× ——— 28 d2.3　对水泥水化热的影响　　依据GB 2022— 80《水泥水化热实验方法(直接法)》，测定了超缓凝剂掺量分别为0，0.10%，0.15%，0.20%的水泥的水化热，结果如图4所示，图5为其放热速率曲线.由这2个图可以看出：随WHⅡ型超缓凝剂掺量的增加，水泥水化热在各个时刻均有所降低.在超缓凝剂掺量为0.20%时，掺剂试件在相应于水泥水化加速期和减速期时存在一个小的放热速率峰，而在其后又存在一个较大的放热速率峰，即诱导期后存在双峰.2.4　对水泥安定性的影响掺量为0.10%