緩凝劑作用機(jī)理及對水泥混凝土性能影響

程先娜+郭廣智

摘 要：緩凝劑實際上是一種外加劑，緩凝劑能夠延長水泥混凝土的凝結(jié)時間，這樣可以方便水泥混凝土的澆注，保證施工進(jìn)度，提高工程施工效率。緩凝劑的應(yīng)用優(yōu)勢就是不會對水泥混凝土的性能產(chǎn)生任何不良影響。在西方國家，緩凝劑已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于公路工程施工中，緩凝劑的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大。

關(guān)鍵詞：緩凝劑 作用機(jī)理 水泥混凝土 性能

中圖分類號：U416 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（c）-0097-02

既然緩凝劑已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各大工程中，該文就對緩凝劑的作用原理和對水泥混凝土性能的影響展開分析研究。隨著社會的快速發(fā)展，各項科技也得到迅猛發(fā)展，緩凝劑的發(fā)展前景十分廣闊，國家相關(guān)部門必須加大對緩凝劑的研究力度，進(jìn)一步擴(kuò)大緩凝劑的應(yīng)用范圍。

1 緩凝劑的種類

目前，緩凝劑的種類非常多，大致可以分為以下兩大類：一是無機(jī)緩凝劑，二是有機(jī)緩凝劑。其中，無機(jī)緩凝劑包括以下幾種：一是磷酸鹽，二是鋅鹽，三是硫酸鐵，四是硫酸銅，五是硼酸鹽；有機(jī)緩凝劑包括以下幾種：一是木質(zhì)素磺酸鹽，二是多元醇，三是多元醇衍生物，四是糖類，五是碳水化合物。

2 緩凝劑的作用機(jī)理分析

2.1 無機(jī)緩凝劑的作用機(jī)理

通常情況下，有機(jī)緩凝劑會吸附在水泥混凝土表面，可以改變固體水泥混凝土的性質(zhì)。有機(jī)緩凝劑也可以在水泥混凝土表面形成一層比較薄的水膜層，改變晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而抑制水泥混凝土性能的改變，起到緩凝的作用。但是，無機(jī)緩凝劑的作用機(jī)理和有機(jī)緩凝劑的作用機(jī)理不同，無機(jī)緩凝劑能夠和水泥混凝土融合在一起并生成新的物質(zhì)，也就是鈣礬石，沉淀在水泥混凝土表面，這樣就可以抑制水泥混凝土性能的改變。無機(jī)緩凝劑的發(fā)展受到水泥混凝土膠體粒子的影響比較大，水泥混凝土膠體粒子存在比較強(qiáng)的斥力，這樣就可以保證水泥凝膠的穩(wěn)定性。電解質(zhì)可以在水泥混凝土顆粒表面形成雙電層，這樣就可以阻止水泥混凝土內(nèi)部的粒子結(jié)合在一起。但是，如果電解質(zhì)的量比較大，雙電層就會被壓縮，粒子之間的引力會不斷增強(qiáng)，水泥混凝土凝膠也會開始凝聚。雙電層的結(jié)構(gòu)會受到高價離子的影響，當(dāng)高價離子進(jìn)入水泥混凝土膠體粒子時，就可以替代低價離子，雙電層中的離子數(shù)量就會不斷減少，動電電位的絕對值也會相應(yīng)下降，水泥混凝土凝聚的作用會逐漸增強(qiáng)，出現(xiàn)凝聚的現(xiàn)象。事實上，大部分無機(jī)緩凝劑都屬于鹽類電解質(zhì)，可以在一定條件下產(chǎn)生帶電離子。陽離子的置換能力受到以下幾個因素的影響：一是電負(fù)性大小，二是離子半徑，三是離子濃度。通常情況下，原子的序數(shù)增大，水泥混凝土凝聚力就會增強(qiáng)。

2.2 有機(jī)緩凝劑的作用機(jī)理

有機(jī)緩凝劑以糖類和多元醇為例，多元醇可以在水泥混凝土水化的過程中起到一定的緩凝作用，緩凝作用產(chǎn)生的機(jī)理就是多元醇會吸附在水泥混凝土表面，形成氫鍵，氫鍵又可以和水泥混凝土內(nèi)部的水分子結(jié)合在一起，水泥混凝土顆粒的表面就會形成一層水膜，這樣就可以抑制水泥混凝土性能的轉(zhuǎn)變。糖類中以下幾種物質(zhì)的緩凝作用比較強(qiáng)：一是單糖，二是低聚糖。

3 緩凝劑對水泥混凝土性能的影響

3.1 對新攪拌水泥混凝土性能的影響

緩凝劑應(yīng)用于水泥混凝土中可以延長水泥混凝土凝結(jié)的時間。水泥混凝土的凝結(jié)時間和以下因素有關(guān)：一是緩凝劑的種類，二是緩凝劑的劑量，三是緩凝劑添加的方法，四是水泥混凝土的品種，五是水泥混凝土的配比，六是施工季節(jié)，七是施工技術(shù)。在攪拌水泥混凝土的過程中，添加少量的緩凝劑就可以起到緩凝的作用，而且不會出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。但是，由于緩凝劑的種類比較多，需要結(jié)合水泥混凝土的種類來選擇緩凝劑，不同的緩凝劑所產(chǎn)生的作用不同，只有保證緩凝劑使用的合理性，才能真正發(fā)揮出緩凝劑在水泥混凝土中的作用。

糖類緩凝劑添加到水泥混凝土中，水泥混凝土的和易性會發(fā)生改變，緩凝劑的劑量越大，水泥混凝土的流動性也會越強(qiáng)，這樣可以保證水泥混凝土攪拌的均勻性，避免水泥混凝土出現(xiàn)裂縫或者收縮問題。當(dāng)緩凝劑添加到一定劑量后，水泥混凝土的和易性就會有所降低，這樣水泥混凝土就可以保持長時間的塑性，更好地保證水泥混凝土的質(zhì)量，避免水泥混凝土在短時間內(nèi)出現(xiàn)質(zhì)量問題。但是，由于緩凝劑有一定的減水作用，在水泥混凝土劑量不變的情況下可以適當(dāng)減少用水量，提高水泥混凝土的強(qiáng)度。但是，添加過緩凝劑的水泥混凝土不應(yīng)該存放太長時間，否則水泥混凝土的強(qiáng)度會變低，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致水泥混凝土長時間不凝固，無法達(dá)到工程施工要求，這也是施工企業(yè)必須注意的問題之一。

3.2 對硬化水泥混凝土性能的影響

通常情況下，緩凝劑在水泥混凝土中會產(chǎn)生物理效應(yīng)，也就是說緩凝劑不會和水泥混凝土產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，也不會產(chǎn)生新的物質(zhì)，只是在一定程度上減緩了水泥混凝土反應(yīng)的速度。因此，緩凝劑對水泥混凝土的影響主要是針對硬化結(jié)構(gòu)的調(diào)整和改變。從水泥混凝土強(qiáng)度的角度來看，在水泥混凝土里添加一定劑量的緩凝劑后，水泥混凝土的強(qiáng)度會逐漸降低，但是如果添加的時間超過7 d，水泥混凝土的強(qiáng)度就會恢復(fù)到未添加緩凝劑時的強(qiáng)度，30 d后水泥混凝土的強(qiáng)度還會有所提高，導(dǎo)致這一現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因就是在水泥混凝土內(nèi)部添加一定劑量的緩凝劑后，水泥混凝土內(nèi)部的水化物分布更加均勻，這樣就可以讓水泥混凝土顆粒得到充分水化，進(jìn)而提高水泥混凝土的強(qiáng)度。但是，同樣需要注意的問題就是必須合理選擇緩凝劑的品種，如果緩凝劑的選擇不合理，不僅達(dá)不到預(yù)期的效果，反而會起到反作用，影響水泥混凝土的質(zhì)量和強(qiáng)度，進(jìn)而影響工程的施工質(zhì)量。緩凝劑還可以和引氣劑一起使用，向水泥混凝土內(nèi)部注射微小的氣泡，這樣就可以阻塞水泥混凝土內(nèi)部的縫隙，避免水泥混凝土裂縫的出現(xiàn)，提高水泥混凝土的耐久性，進(jìn)而保證工程的施工質(zhì)量，避免安全事故的發(fā)生。

在使用緩凝劑之前，施工人員必須結(jié)合實際情況合理計算緩凝劑添加的劑量，緩凝劑劑量過大或者過小都會影響水泥混凝土質(zhì)量，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致安全事故的發(fā)生，給施工企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。除此之外，在使用緩凝劑之前必須進(jìn)行多次試驗，在一定條件下水泥混凝土?xí)霈F(xiàn)假凝的問題，只有多次試驗才能保證緩凝劑添加劑量的正確性，才能使用到工程中，緩凝劑的使用必須十分謹(jǐn)慎。

4 結(jié)語

緩凝劑是一種比較常見的添加劑，主要添加于水泥混凝土中，以此來提高水泥混凝土的強(qiáng)度，保證水泥混凝土的質(zhì)量，避免水泥混凝土裂縫的出現(xiàn)，進(jìn)而保證工程的施工質(zhì)量。但是，緩凝劑的種類比較多，不同的緩凝劑作用機(jī)理不同，對水泥混凝土性能的影響也會有所不同。對此，施工企業(yè)必須結(jié)合實際情況合理制定緩凝劑使用方案，合理計算緩凝劑的添加劑量，保證緩凝劑添加的合理性，充分發(fā)揮出緩凝劑的作用，如果緩凝劑的選擇不合理，不僅達(dá)不到預(yù)期的效果，反而會起到反作用。但是，添加過緩凝劑的水泥混凝土不應(yīng)該存放太長時間，否則水泥混凝土的強(qiáng)度會變低。在攪拌水泥混凝土的過程中，添加少量的緩凝劑就可以起到緩凝的作用，而且不會出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。如今，緩凝劑的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，緩凝劑的發(fā)展前景是十分廣闊的。

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