水泥缓凝剂对标准稠度的影响（缓凝剂对聚羧酸减水剂保坍性能的影响）

采用葡萄糖酸钠（SG）、柠檬酸（CA）、白糖（WS）和氨基三甲叉磷酸（ATMP）4种缓凝剂，探讨了缓凝剂对凝结时间、保坍和强度的影响规律，发现其缓凝能力为ATMP＞WS＞CA＞SG。缓凝剂与保坍型聚羧酸减水剂有协同保坍效应，但过量的缓凝剂会延长凝结时间，并影响混凝土强度。

引言

混凝土坍落度损失一直是研究热点，目前主要采用化学外加剂控制坍落度损失。聚羧酸系减水剂是一种呈梳状且其结构具有可调整性的混凝土减水剂，可用于制备各类高性能混凝土。聚羧酸减水剂的分子量、侧链长度及吸附基团种类都会影响混凝土的保持性能。

保坍型聚羧酸减水剂主要是在分子引入酯类基团， 将部分锚固基团存储，并在水泥碱性条件下缓慢水解释放锚固基团。混凝土坍落度损失是由于水泥浆体中减水剂浓度降低引起的，浆体中减水剂含量降低越快，水泥浆体流动度的损失越快。但普通硅酸盐水泥初凝时间基本在3h左右，要实现长时间保持，必须探究缓凝剂与聚羧酸减水剂之间协同保持效应。

本文采用葡萄糖酸钠（SG）、柠檬酸（CA）、白糖（WS）和氨基三甲叉磷酸（ATMP）等4种缓凝剂，探讨了缓凝剂与保坍型聚羧酸减水剂的释放规律，为推广聚羧酸超塑化剂的应用奠定基础。

1 试验部分

1.1 试验材料

缓凝剂：葡萄糖酸钠，工业级，西王集团；白砂糖，食品级，广州华糖；一水柠檬酸，食品级，山东英轩；氨基三甲叉膦酸，工业级，山东泰和。减水剂：高减水型聚羧酸减水剂（SDPC-7），自制，浓度50%；保坍型聚羧酸减水剂（SDPC-8），自制，浓度50%。基准水泥：比表面积340m2/kg，80μm筛余量0.8%，3d抗压强度27.7MPa，28d抗压强度49.8MPa。P·O 42.5水泥：采用北京金隅北水普通硅酸盐水泥，比表面积420㎡/kg，标稠需水量28.4%， 80μm筛余量1.2%，3d胶砂抗压强度29.3MPa，28d胶砂抗压强度52.2MPa。II级粉煤灰：45μm筛余量16%，需水量比104%，7d活性指数65%。S95级矿粉：7d活性指数85%，28d活性指数99%。砂子：级配合理II区中砂，细度模数2.6，含泥量0.6%。石子：级配合理，粒径为5～25mm的花岗岩碎石。

1.2 试验方法

水泥凝结时间测试：参照GB/T 1346—2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行测定，其中缓凝剂掺量为水泥质量的0.03%。

水泥标稠需水量测试：参照GB/T 1346—2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行测试。

水泥净浆流动度测试：参照GB 8077—2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行测试，其中保坍型聚羧酸减水剂折固掺量为水泥质量的0.15%，缓凝剂掺量为水泥质量的0.03%。

混凝土基本性能测试：参照GB 8076—2008《混凝土外加剂》试验方法进行测试，其中混凝土基准配合比为m（水泥）∶m（矿粉）∶m（粉煤灰）∶m（粗骨料）∶m（砂子）∶m（水）=250∶65∶75∶1043∶786∶172（kg）。

2 结果与讨论

2.1 不同缓凝剂对基准水泥凝结时间的影响

图1为不同缓凝剂对基准水泥凝结时间的影响（掺量0.03%）。由图1可知，4种缓凝剂SG、CA、WS和ATMP对基准水泥都有不同程度的缓凝效应，其缓凝效应为：ATMP＞WS＞CA＞SG。当掺量为0.03%时，在基准水泥体系中 ATMP缓凝效果最佳，初凝时间为350min，比空白延长 220min，终凝时间为400min，比空白延长240min。

2.2 不同缓凝剂对水泥标稠需水量的影响

缓凝剂都有一定辅助减水效应，因此需要探讨其对水泥标稠需水量的影响，其结果如图2所示。

由图2所知， 缓凝剂的加入都会不同程度降低水泥标稠需水量，且4 种缓凝剂降低需水量幅度相当，达26%左右，比空白降低1.5%。即缓凝剂的加入能辅助减水，但单掺减水率较低。

2.3 不同缓凝剂对基准水泥净浆流动性的影响

不同缓凝剂对基准水泥净浆扩展度的影响如图3所示。

由图3可知，SDPC-8的加入，使基准水泥净浆扩展度1h达到最大，为270mm，比初始增加130mm，且2h后 开始损失，并于5h完全失去流动性。缓凝剂的加入可不同程度延长水泥净浆保持时间，其延长净浆保持时间程度大小为ATMP＞WS＞CA＞SG。当ATMP掺量为0.03%， SDPC-8掺量为0.15%时，净浆保持时间最长，5h净浆扩展度依然能达260mm，比初始增大120mm。即缓凝剂的加入可提高聚羧酸减水剂的保持性能，但不同缓凝剂辅助保持效应不同。

2.4 不同缓凝剂对混凝土性能的影响

不同缓凝剂与减水剂配制的混凝土工作性能见表1。

由表1可知，聚羧酸减水剂也有一定缓凝作用，并且随着缓凝剂的加入，混凝土凝结时间有不同程度的延长，其中缓凝作用最强的是ATMP，掺量为0.03%时，初凝时间为20小时50分，比空白延长8小时30分。缓凝剂与保坍型聚羧酸减水剂有协同保坍作用，但不同缓凝剂效应不同，其中保持效果最佳的是ATMP，当其掺量为0.03%时，混凝土能保持3h不损失，保坍效果明显。

图4为混凝土抗压强度变化情况。

由图4可知，缓凝剂的加入能不同程度的降低混凝土强度，降低幅度为ATMP＞WS＞CA＞SG。当不加缓凝剂时（空白），混凝土3d抗压强度为15MPa，7d抗压强度为28MPa，28d抗压强度为45MPa；当加入0.03%的ATMP时，混凝土抗压强度降低幅度最严重，3d抗压强度为11MPa，比空白低4MPa， 7d抗压强度为23MPa，比空白低5MPa，28d抗压强度为42MPa，比空白低3MPa。

结论

（1）当缓凝剂掺量为0.03%时，对水泥的缓凝效应为ATMP＞WS＞CA＞SG，ATMP缓凝效果最佳。水泥标稠需水量相当，为26%左右。当减水剂SDPC-8掺量为0.15%，ATMP掺量为0.03%时，净浆保持时间最长，5h扩展度达260mm。

（2） 在混凝土体系中，当ATMP掺量为0.03%时，缓凝效应最强，初凝时间为20时50分，比空白延长8时30分，且混凝土坍落度3h不损失，保坍效果明显，但混凝土抗压强度降低最严重。

（3） 缓凝剂与保坍型聚羧酸减水剂有协同保坍效应，但过量的缓凝剂会延长凝结时间，并影响混凝土抗压强度。