混凝土緩凝劑的作用機(jī)理

1、Word文檔 混凝土緩凝劑的作用機(jī)理 混凝土緩凝劑是一種能推遲水泥水化反應(yīng)，從而延長(zhǎng)商品混凝土的凝聚時(shí)間，使新拌商品混凝土較長(zhǎng)時(shí)間保持塑性，便利澆注，提高施工效率，同時(shí)對(duì)商品混凝土后期各項(xiàng)性能不會(huì)造成不良影響的外加劑。目前，木質(zhì)素硫磺鹽是產(chǎn)量較大、應(yīng)用較為廣泛的緩凝劑。除此以外，糖蜜類(lèi)、羥基羧酸類(lèi)以及少數(shù)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)緩凝劑也得到了普遍使用。因此，結(jié)合緩凝劑的不同種類(lèi)，論述了緩凝劑的緩凝作用機(jī)理。 1、混凝土緩凝劑的種類(lèi) 混凝土緩凝劑的種類(lèi)按其化學(xué)成可分為無(wú)機(jī)緩凝劑和有機(jī)緩凝劑兩大類(lèi)。 1.1 無(wú)機(jī)混凝土緩凝劑 （1）磷酸鹽、偏磷酸鹽類(lèi)混凝土緩凝劑 磷酸鹽、偏磷酸鹽類(lèi)混凝土緩凝劑是近年來(lái)討論較多的無(wú)

2、機(jī)混凝土緩凝劑。正磷酸（H3PO4）的緩凝作用并不大，但各種磷酸鹽的緩凝作用卻較強(qiáng)。在相同摻量狀況下，磷酸鹽類(lèi)混凝土緩凝劑中緩凝作用最強(qiáng)的是焦磷酸鈉（Na2P2O7）。 （2）硼砂（Na2B4O710H2O） 無(wú)色粉末狀結(jié)晶物質(zhì)。吸濕性強(qiáng)，易溶于水和甘油，水溶液呈弱堿性，在干燥的空氣中易緩慢風(fēng)化。 （3）氟硅酸鈉（Na2SiF6） 白色結(jié)晶物質(zhì)，密度 2.68gcm-3，微溶于水，不溶于乙醇，有腐蝕性，一般摻量為水泥用量的 0.1%0.2%1。 1.2 有機(jī)混凝土緩凝劑 有機(jī)緩凝劑按其官能團(tuán)的不同可分為木質(zhì)素磺酸鹽、羥基羧酸及其鹽、多元醇及其衍生物、糖類(lèi)及碳水化合物等。 （1）羥基羧酸、氨基羧

3、酸及其鹽 此類(lèi)混凝土緩凝劑的分子結(jié)構(gòu)中含有羥基，羧酸基或氨基，常見(jiàn)的此類(lèi)混凝土緩凝劑有檸檬酸、葡萄糖酸、水楊酸等及其鹽。此類(lèi)混凝土緩凝劑的緩凝效果較強(qiáng)，摻量一般為水泥用量的 0.05%0.2%。 （2）多元醇及其衍生物 多元醇及其衍生物的緩凝作用較穩(wěn)定，特殊是在使用溫度變化時(shí)仍有較好的穩(wěn)定性。其中一元醇緩凝作用較小，但隨烷基的增加，表面活性增加；二元醇中的乙二醇基本沒(méi)有緩凝作用，丙二醇以后的二元醇緩凝作用漸漸增加；丙三醇緩凝作用很強(qiáng)，甚至可以使水泥水化作用完全停止。此類(lèi)混凝土緩凝劑摻量一般為水泥用量的 0.05%0.2%之間。 （3）糖類(lèi) 葡萄糖、蔗糖及其衍生物和糖蜜及其衍生物，由于原料廣泛、

4、價(jià)格低廉，同時(shí)具有肯定 的緩凝作用，因此使用也較為廣泛。其摻量一般為膠凝材料用量的 0.1%0.3%2。 2、混凝土緩凝劑的作用機(jī)理 混凝土緩凝劑必需能阻擋或延緩C3S和C3A的反應(yīng)速度，從而延緩水泥水化反應(yīng)的誘導(dǎo)期，即延長(zhǎng)水泥的初凝時(shí)間；或通過(guò)吸附等作用阻擋或延緩水泥水化產(chǎn)物相互吸附分散成連續(xù)網(wǎng)狀絮凝聚構(gòu)的速率，從而延長(zhǎng)了水泥漿體分散結(jié)構(gòu)存在時(shí)間及向結(jié)晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的時(shí)間，使水泥的凝聚時(shí)間延長(zhǎng)了.Young3認(rèn)為：雖然C3A在水泥一水體系中的早期水化對(duì)水泥的凝聚時(shí)間有肯定影響，但水泥的凝聚時(shí)間的加速或延緩，主要是C3A水化的加速或減緩，凡可以延緩Ca（OH）2的成核過(guò)程和晶體發(fā)育的化合物，都可以

5、成為混凝土緩凝劑，相反，可以加速Ca（OH）2的成核過(guò)程和晶體發(fā)育的化合物，則成為促凝劑。 有關(guān)專(zhuān)家提出了兩種硅酸鹽水泥的水化機(jī)理：一是通過(guò)溶液的水化機(jī)理；二是固態(tài)水化機(jī)理。目前普遍認(rèn)為水泥化合物的反應(yīng)在早期是通過(guò)溶液的反應(yīng)，也就是說(shuō)化合物先電離成離子，然后再在溶液中形成水化物。水泥漿體的稠化、凝聚和硬化是水化物不斷結(jié)晶析出的結(jié)果。所以在水泥一水體系中加入某些可溶性化學(xué)制品，只要能對(duì)水泥化合物的電離速率（針對(duì)水泥化合物）或者水化產(chǎn)物的結(jié)晶速率有所影響，就會(huì)影響水泥漿體的凝聚和硬化特性。 2.1 無(wú)機(jī)混凝土緩凝劑作用機(jī)理 水泥漿體分散過(guò)程的進(jìn)展取決于水泥礦物的組成和膠體粒子間的相互作用，同時(shí)也取

6、決于水泥漿體中電解質(zhì)的存在狀態(tài)。假如膠體粒子之間存在相當(dāng)強(qiáng)的斥力，水泥凝膠體系將是穩(wěn)定的，否則將產(chǎn)生分散。電解質(zhì)能在水泥礦物顆粒表面構(gòu)成雙電層，并阻擋粒子的相互結(jié)合。當(dāng)電解質(zhì)過(guò)量時(shí)，雙電層被壓縮，粒子間的引力強(qiáng)，水泥凝膠體開(kāi)頭分散。絕大多數(shù)無(wú)機(jī)混凝土緩凝劑都是電解質(zhì)鹽類(lèi)，可以在水溶液中電離出帶電離子。陽(yáng)離子的置換力量隨其電負(fù)性的大小、離子半徑以及離子濃度不同而變化。而同價(jià)數(shù)的離子的分散作用取決于它的離子半徑和水化程度。一般來(lái)講，原子序數(shù)越大，分散作用越強(qiáng)。難溶電解質(zhì)的溶度積也會(huì)對(duì)水泥漿體系穩(wěn)定狀態(tài)產(chǎn)生影響。水泥的水化過(guò)程本質(zhì)上就是一種低溶解度的固體與水生成更低溶解度的固體產(chǎn)物的反應(yīng)過(guò)程。也就是

7、說(shuō)，這是一個(gè)隨水泥漿體系中液相量不斷消耗，而與之相接觸的固相量不斷增加的過(guò)程。因此，無(wú)機(jī)電解質(zhì)的加入會(huì)影響 Ca（OH）2、C-S-H 析出成核及 C-A-S-H 的形成過(guò)程，進(jìn)而延遲了水泥的凝聚硬化4。 2.2 有機(jī)混凝土緩凝劑作用機(jī)理 （1）羥基羧酸、氨基羧酸及其鹽 此類(lèi)混凝土緩凝劑對(duì)硅酸鹽水泥的緩凝作用主要在于它們的分子結(jié)構(gòu)中含OH 等絡(luò)合物形成基。羥基在水泥水化產(chǎn)物的堿性介質(zhì)中與游離的 Ca2+生成不穩(wěn)定的絡(luò)合物，在水化初期掌握了液相中的 Ca2+的濃度，產(chǎn)生緩凝作用。隨著水化過(guò)程的進(jìn)行，這種不穩(wěn)定的絡(luò)合物將自行分解，水化將連續(xù)正常進(jìn)行，并不影響水泥后期水化。其次，羥基、氨基、羧基均易

8、與水分子通過(guò)氫鍵締合，再加上水分子之間的氫鍵締合，使水泥顆粒表面形成了一層穩(wěn)定的溶劑化水膜，阻擋了水泥顆粒鍵的直接接觸，阻礙水化的進(jìn)行。 （2）糖類(lèi)、多元醇類(lèi)及其衍生物 此類(lèi)混凝土緩凝劑對(duì)水泥的水化反應(yīng)具有程度不同的緩凝作用，其緩凝作用在于羥基吸附在水泥顆粒表面與水化產(chǎn)物表面上的 O2-形成氫鍵，同時(shí)，其他羥基又與水分子通過(guò)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，從而抑制水泥的水化進(jìn)程。在醇類(lèi)的同系物中，隨其羥基數(shù)目的增加，緩凝作用漸漸增加。單糖、低聚糖，如葡萄糖、蔗糖等，均具有較強(qiáng)的緩凝作用，它們的緩凝機(jī)理同醇類(lèi)。 （3）糖蜜類(lèi)減水劑 糖蜜中的主要成分是己糖酸鈣，具有較強(qiáng)的固液表面活性，因此能吸附在水泥礦物顆粒表面形成溶劑化吸附層，阻礙顆粒的接觸和分散，從而破壞了水泥的絮凝聚構(gòu)，使水泥的初期水化糖鈣含有多個(gè)羥基，對(duì)水泥的初期水化有較強(qiáng)的抑制作用，可以使游離水增多，提高了水泥漿的流淌性。糖蜜屬于非引氣型緩凝劑，緣由在于它的氣液界面活性較低，不利于降低水的表面張力，因而引氣量不大5。 3