混凝土缓凝剂适宜掺量的研究

混凝土缓凝剂适宜掺量的研究 (南京水利科学研兜院210029)(湛江外加剂厂524?,,/ n文摘为使龙滩碾压混凝土在高温季节不停工以争取早日建成发电而开展了混凝土高温缓凝 剂研兜.经三年多的室内外和现场的试验及工程使用,证明所研制的高温缓凝剂能在气温为35? 高温缓凝剂还有减水,增强等作用,对混凝土耐久性无不利的影响,可为日后龙滩工程使用,也 混 一……叶々譬嵌.习(关镀词!垦圭外加剂哩巨强璺土大体积混凝土盘卜分夺?f.?}差夏f?习?宅哆 1前言 龙滩水电站按总进度要求,必须全年施 工,所必须满足夏季月平均浇筑强度能达 到15.4万m的要求,同时考虑到碾压混凝 l卜是分层浇筑的,为确保大坝的稳定性和整 体性,要求层面有足够的抗剪断能力和密实 性.此外,由于龙滩地区夏季气温高,时间 长,混凝土容易凝结,为此,在”八五”国 家重点科技攻关项目龙滩碾压混凝土重力坝 结构设计与 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 方法专 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 中列一个子题即 “龙滩碾压混凝土夏季(高气温)施工措施 (高温缓凝剂)”的研究,并交由水利部,交 通部,电力工业部南京水利科学研究院承担, 湛江外加剂厂协作.经三年多的时间和400 多个配方优选,从高温室内到夏季日晒的室 外,从现场的论证性试验到百龙滩工程的初 步使用,证明该项目研究所提出的高温缓凝 剂FDN--HR和HR,能在高气温(35?) 日晒下,混凝土入仓温度为25?时,调整掺 量,可幔混凝土的初凝时间达到6,8小时, 满足了龙滩的要求,1995年2月经电力工业 部组织专家鉴定认为,该高温缓凝剂可用于 龙滩水电站工程,也可用于常态混凝土工程. 2离温缓凝剂FDN—HR系列 高温缓凝剂FDN—HR系列产品首先推 出的有FDN--HR和HR,它们属亲水性高 分子表面括性物质.粉状,易溶于水.HRa为 深褐色}HR为棕黄色.由于高温缓凝剂尚 无正式技术 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 (或规范),故自定企业标准 如表l. 表1高温缓凝荆企业技术标准 HRHR 固古量(%)?90?90 水泥净浆流动度(m/m)?140?180 pH值6,106,10 氯离子含量()?L?2.5 混凝土中掺用后的质量控制指标按国家 混凝土扑加剂标准执行,只是其中凝结时间 的测定按照”八五”攻关对本项研究的要求 + :铿黯高 红水河1995年第2期 表2高温缓凝剂匀质性检翮结果 固合量()水泥净浆流动度(ram)PH氯离子合量( HR3?10号\錾嚣裂号,,\?9OHR,?140}m?】8O6,10HR?2. 5 】HR_(试样)93.42O68.1O2.04 2试产HR6(940501)92.82O28.202.48 3试产HR6(940502)93.62O88.262.06 4批量生产HR(94209--O1)95.922S8.32.13 5批量生产HR(94209--02)g5.92298.32.13 6HRa(试样)92.1166g.500.65 7试产HR3(940601)g2.6168g.380.65 8试产FIR3(940602)g1.5I67g.400.64 9批量生产HRa(94309--01)91.51658.650.71 10批量生产HRl(94309--02)91.61658.980.58 的碾压混凝土配合比,并且在室内35?, 37?下,凝结时间按9,12小时控制. 按上述企业标准,对试样,试生产及批 量生产的高温缓凝剂的匀质性检验结果列于 表2中,由表2可以看出该产品质量是稳定 的. 3掺高温缓凝剂碾压混凝土的性能 3.1混凝土的技术条件 3.1.1原材料 水泥:柳州525号(R)普通水泥. 粉煤灰:田东电厂的二级灰. 骨料:龙滩地区的机制人工砂,石料. 缓凝剂:高温缓凝剂FDN--HR系列. 3.1.2试验方法 按照”水工混凝土试验规程(SD105— 82)”,”碾压混凝土试验规程”以及外加剂国 家标准(GB80767--87)的规定进行 3.1.3渥凝土配合比 本项研究所作的混凝土配合比是参照中 南院在为龙滩所提出可行性试验报告所推荐 的R=19.6MPa的配合比进行试验研究 2 的,即每1II材料用量(kg):水泥:75;粉 煤灰:105;水:98;砂:735}石:l476.混 凝土的v值控制在8,10秒. 3.2混凝土的初凝时间与高温缓凝剂的掺 量有直接关系,掺量增加,凝结时间延长,反 之则缩短.因此,可以用调整掺量的 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 来 获得所需要的凝结时间,如表3 表3缓凝荆掺量对凝结时间的影响(室内) 鹱凝荆掺量初凝时间环境温度环境馒度 名称()(小时分)(?)() 0.307,2335,37.55O,60 0.4011:5235,37.55O,60 0.5013t3735,37.55O,60 HRt 0.6017:4835,37.550,60 0.7019:5535~37.550,60 08029:4435,37.550~60 0.30】110735,37.550~60 04013【4835,37550,60 H0.5015【lO35,37.550,60 0.30i1:2935~3857~60 0.3514:O035,3857,60 吴绍章,胡五初,柯辞杰,黄意萍龙滩碾压混凝土高温缓凝剂的研究 3.3混凝土的抗压,抗折及抗拉强度 掺高温缓凝剂混凝土的力学强度分别列 =产表4,5及表6中,可以看出;掺这些高温 缓凝剂的混凝土随龄期增加其抗压强度也在 增长,至180天仍有增长,其中HR,HR效 果最好,在标准养护28天时已达到设计标号 (R3.一19.6MPa),90天已超过设计要求 表4掺高温缓摄剂涅凝土的抗压殛劈拉强度(MPa) 缓凝剂掺量初凝时问各龄期抗压强度各龄期劈拉强度 养护条件 ()(秒)(小时:分)28天60天90天120天180天60天90天180天 IIR0.48|20.3/30.4/||3.26/标准养护 I-IR0.57.57I3223.0|32{{{328{(喷雾) Hit,0.3,58.26I2,510.0l9.3212230.1??1.7l{237 1,5~20”CR l0.757.07l42{16.8{16.117.O1.32{1.98 喷雾 R10.758.67|50{17.2{22.725.1197{2.56养护 R.0-798.18|00|19.4|23.024.91.88{{ 注(1)材料用量(kg/m)为:水泥75,橱煤灰105,砂73,5-石子1476,水97 (2)*19,5天龄期(3)凝结时问测定室外温度27~36”C 表5常温下养护的混摄土抗压殛劈拉强度(MPa) 抗压强度劈拉强度试验地点缓凝剂掺置 (秒:(7月() 28天9O天28天9O天,l1月) 0.30822.0?南京 0.3551昌2? 0.355.919.0HR |{甚江035l02219 0.40722330.72.6307南京 /1lg0022.02.38275 0.50726.237.7303.2 0.60626.930.92.763.2 HR6O.506—21.5?南京 O.,5072O.9 /1019.3? 住.龄期为34天. 衰6混凝土抗折强度 鹱凝剂及播量()抗折强度(MPa)13,5天 HR|0.3,56.6 R3o.376.5 R?0.7,56.3 HR60.508.6 3.4层面的劈拉强度 层面劈拉强度试件作为比较基础的是不 掺的空白组,第一层碾压完毕立即浇第二层 混凝土,其层间间隔时间仅为5分钟,掺高 温缓凝剂的其层间间隔时间选定为7小时, 试件成型后置于35,36?的高温室内养护 三天,然后再移置常温室内养护,直到劈裂 试验时,其结果列于表7,表8. 此外又于8,9月在湛江作了常温的层 面结合试验,其结果列于表8. 总之,掺高温缓凝剂可以延长层间间隔 时间6小时左右. 表7间隔时间对层面结合的影响(南京作) 缓凝剂及层间间隔时9O天劈拉劈拉 掺量()间(小时,分)强度(MPa)比(„ 010,52.8310C HR30.4 71002.5590 010,528910~ R30.7,5 71002.7194 010,52.2810C HR10.5 71002.3410 度 ) 注:常温彝护:时间自4月起至7. .B温度范圈:18”C,37? 3 红水河1995年第2期 表8间隔时间对层面结合的影响(湛江作) 缓凝剂层间间隔时抗压强劈拉强劈拉强 掺量(】间(小时t分)度28天度28天壹比( HR30.3E0j0028.0// 0j0S27.31.9100 6l0030.O1.895HR0 .3 8:0030.0l_579 0l0028.22.4/ 0l0S28.62.0lOO [JRl05C 6t0028.12.1l05 8l0031.41.785 3.5混凝土的抗渗性 混凝土的抗渗性能的试验总共作了两种 情况:一种是掺高温缓凝剂不分层浇筑的试 件;另一种是从现场试验中分层碾压的板上 钻取的芯样,加工成直径为1O×15cm的件 后再放八抗渗试模中,周围辅以高强砂浆,然 后养护至一定龄期后再作抗渗试验,水压的 方向是沿层面进行,它们的试验结果分列于 表9和表1O中. 从表10可知,掺高温缓凝剂后虽经间隔 5小时10分钟后再浇筑上层混凝土,但其层 面的抗渗性与表9中不分层(没有间隔时 问)的混凝土抗渗性相同,都可以达到0.8 MPa. 表9不分层焉压混凝土的抗港性 缓凝剂及掺量()抗渗标号(MPa) HRa0.35o.8 HR0.500.8 AR.0.750.8 AR0.750.8 }E后因停电未继续试验 4 HR0300853 HR03508 . 1.1. . 1.14.4 3.6钢筋锈蚀 试验是按”水工混凝土试验规程”中规定 的方法进行的,测定掺有HR(0.4)和FIR (O.6)的新鲜砂浆对钢筋的阳极极化过程. 共结果绘八图1中 从图1的阳极极化曲线可知,HR,HR 都使钢筋呈钝化状态.这就说明此类高温缓 凝剂对钢筋无锈蚀危害,混凝土耐久性无不 利影响 图1阳极极化曲线 4掺高温缓凝剂的常态混凝土的性能 4.1HR及HR对混凝土凝结时间影响 用黎塘普通525号水泥,田东电厂二级 灰及机制石灰岩砂,石料,在相同配合比条 件下,作了掺与不掺高温缓凝剂的对比试验, 试验结果见表11 从表11可知,掺HRa及HR在室外强 日晒条件下且气温高于35?时,也能使常态 混凝土初凝时间达到6小时以上,且缓凝时 吴绍章,胡玉初,柯科杰,黄志萍:龙滩碾压混凝土高温缓凝剂的研究 表1常态混凝土室外凝结时闻试验结果 凝结时间(小时,分)机口混凝土缓凝剂播量 水/胶气温(?)试验用砂浆 ()韧凝终凝温度(?) 0o.463l005t2627—36.528按混凝土配比之砂浆 }IR.0.3O0.465t397j1527——36.528接棍凝土配比之砂浆 HR60.400.467I4210t5427—36.528接混凝土配比之砂浆 HR0.400.464j546t0531—43.529混凝土湿筛后的砂浆 HR.0.450.466:057I2232——43.529程凝土湿筛后的砂浆 OO.462t0034131——43.529混凝土湿筛后的砂浆 HR30.350.465t477t1531—43.529混凝土湿筛后的砂浆 HR30.450.466t338t1531—43.529混凝土湿筛后的砂浆 注:粉煤灰掺量为23.3 问的长短可根据要求采用改变掺量的办法来 调整. 4.2掺HE.及HE的常态混凝土的物理力 学性能 (1)减水率 掺两种高温缓凝剂的混凝土的物理力学 性能试验结果见表l2试验结果表明HR及 HR都具有减水增强作用,减水效果随掺量 增大而增大,HR减水率在10左右,HR 的减水率在14左右. (2)增强效果 在水泥用量不变的条件下,掺HR(0.35 ,0.40)时,可使混凝土的三天强度提高 30左右.28天强度也依然提高,直至9o天 龄期时还可提高20左右. 掺HR(0.35,0.45)时;同样具有增 强效果,且比HR大.当水泥用量相同时,三 天强度可提高50左右.28天强度提高 40左右,90天强度仍能提高30左右;当 掺粉煤灰23,节约水泥(1l,13)时,28 天的强度还可提高lO左右. 4.3小结 从上述对HR及HRe所作的凝结时间 及力学性能试验结果看来,HR及HR不仅 适用于作碾压混凝土的高温缓凝剂,同时也 适用于作常态混凝土用的高温缓凝剂. 5现场试验与工程使用 s.1碾压混凝土现场试验情况 第一次在空地上砖砌砂浆斜面成一个方 形糟,尺寸为500~l15×30CrEI[,第二次尺寸 为l20×80×30cm,分两层碾压. 第一次现场碾压混凝土试验,当天,天 气晴朗,室外气温及湿度如表l3所示,试验 用的配合比列于表14,HR;的掺量为0.3 ,HR掺量为0.35 混凝土入仓温度为32?.取样做凝结时 间试验,结果掺HRa的初凝为6小时15分 钟,掺HR的初凝为5小时55分钟. 第二层浇注与第一层浇注间隔5小时 10分,第一层碾压完后,表面没有采取任何 保养措施(如喷水,麻袋覆盖),暴露在日晒 下,在浇第二层时第一层混凝土表面还没有 初凝,无泛自现象,粘性尚可,碾压时混凝 土有一定的塑性.一,二层碾压全部完毕后. 混凝土表面比较密实,平整. 5 红水河1995年第2期 丧12掺HR聂HR的混凝土物理力学性能试验结果 缓凝荆及永胶比减水率节灰率船煤灰坍落度抗压强度(MPa) 掺量掺量(cm)3夭7夭28夭90夭 0O.580008.816.9/1O023.6/10029.0/10034.3/L00 HR0.350.5279.200g.02L.7/12826.7/11339.7/13743.5/L27 HR30.400.51710.8008.521.9/t3028.5/12137.6/13042.8/125 ItR300.460023.38.017.1/10027.6/1O041.4/1O045.z/100 HR30.350.469.0923.37.821.4/12530.4/11043.7/10547.5/105 HRa0.40O.4611.01123.38.121.z/12430.9/12045.1/10948.7/108 HR0.350.508l2.4007.523.8/14143.3/14647.6/139 HR0.400.502l3.5008.026.6/15741.1/14247.1/137 HR?0.450.49514.6008.425.9/15341.6/14349.7/145 HR10.350.461L.311.323.35.L/31.5/11543.7/115| HR0.400.4613.113.123.35.8/32.2/11842.4/tl2} 注:(1)所用材料同上表 (2)南方常温养护 第二次现场碾压试验,当天天空也很晴 朗,室外气温及温度见表15所示,试验用的 配合比如表l4所示,不掺缓凝剂的对照组的 水/腔为0.54,其余为0.52.两种外加剂掺 量HR3为0.30/;,HR?为0.35,混凝土 值5,10秒,混凝土入仓温度为30?,碾压 试验工况同第一次试验,空白混凝土的层间 间隔时间为3小时.碾压完毕后,混凝土表 面比较平整,密实. 丧13室外温度聂湿度变化宴测结果 时同J12:1013t2514:251610017100 温度(?)l37.538373332.0 鹰()I<39<39<38<30<34 丧14碾压涅凝土配合比(/m) 6 注:粗骨料三级配:30I40I3O 丧15室外温度及湿度变化宴测结果 5.2试验结果 (1)抗压强度 现场试验板养护至一定龄期后取出,经 切割成30×30×30cm作为抗剪试件和l5 ×15×15cm的作为抗压试块,然后进行试 验.抗压强度的试验结果列于表l6. 由表16可知,现场试验的混凝土板块, 掺高温缓凝剂的混凝土抗压强度可以达到和 超过原设计的要求,有的可提高l5左右. (2)抗剪<-N)强度 抗剪强度试验是利用结构试验的加荷装 置进行的,两次现场试验板加工的试块的试 验结果均列于表l7中.由于两次现场试验的 条件除气温稍有差异外,其它均相同,又考 昊绍章,胡玉初,柯科杰,黄志萍;龙濉碾压混凝土高温缓凝剂的研究 虑到第一次没作空白组,为比较分析起见,将 两次现场试验的试块的抗剪试验结果均列于 同一表l8中. 从表17及表l8中可看出,掺高温缓 凝剂的两组的抗剪强度比空白组提高20, 30.而空白组的层间间隔时间为3小时,掺 高温缓凝剂的层间间隔时间为5小时lO分, 这就可以清楚地看出掺高温缓凝剂不仅可使 层间间隔时间延长到5小时,而且还可提高 层面的抗剪强度. 表16现场试验板混凝土的抗压强度(35天) 编号#l-/In剂及掺量()抗压强度(MPa) A】HR30.322.0 N】HRB03520.9 A!HR30.321.5 N!HR?0.3519.3 o2O18.2 注:编号中英文字母的下标1”为第一次,”2”为第 二次现场试验的混凝土(下同) 表l7现场试验碾压混凝土抗剪试验结果(龄期80天) 抗剪强度法向应力平均抗剪强度平均法向应力 N0.外加剂() MPaMPaMPaMPa 空白3.41.61 3.531.66 空白3.651.72 N!HR60.354.561.63 4.671.64 NLHR?0.354.781.65 N2空白4.712.O24.712.02 ALHR】0.303.49i.05 3.25103 A2HR,0.303.01.O1 A2HR30.304.611.65 ALHRO.304.371.704.471.68 AjHR0.304.421.69 ALHR0.304.82.O24.82.02 表18掺高温缓凝剂混凝土的抗剪强度比较结果 外加剂与抗剪强度法向应力抗剪强度此 掺量(%)(MPa)(MPa)() ? 03.561.S61oo HR30.304.471.68125 HR0.354.67164131 (3)小结 根据高温缓凝剂HR,HR的现场碾压 试验,可以得出以下结论: ?高温缓凝剂HR,HR在较小的掺量 0.3和0.35的情况下,混凝土入仓温度 为30~32?时,高气温(38?和35?)日晒 下,使碾压混凝土的初凝时间达到6小时左 右. @掺上述高温缓凝剂的碾压混凝土35 天强度已达到或接近设计标号(R=19.6 MPa),因此,在碾压混凝土施工中掺入上述 的高温缓凝剂的混凝土强度完全能满足设计 要求,且比不掺的碾压混凝土的强度有所提 7 红水河1995年第2期 高 ?掺高温缓凝剂HR,HR可以使层间 间隔时间在5小时左右,而且混凝土层面抗 剪强度比不掺的空白组还有所提高,在本试 验中可提高20,30 从上所述,这次论证的现场试验结果,再 一 次验证了此前的室内和室外的试验结论. 5.2百龙滩水电站的应用 5.2.1工程简况 百龙濉电站于1993年动工,计划于1996 年建成.为加速投产,整个混凝土浇注计划全 年下停工进行,同时为降低造价,混凝土工程 没有降温措施,因此夏季混凝土浇筑时缓凝 问题较为突出.为此,百龙滩电站决定采用 HR及HR作为夏季施工用的缓凝剂,首先 用于冲砂闸下游护坦,以后又用于大坝及其 他部分. 以下是在护坦上现场应用的情况 5.2.2混凝土级配及材料 (1)水泥:黎塘水泥厂生产的525号 (51.5MPa)R型普通硅酸盐水泥 (2)砂:右岸上游砂石料场生产的机制 人工砂,比重为2.67. (3)碎石:机轧碎石,比重2.7l (4)高温缓凝剂:HRa.HR6. (5)红水河清洁水. 混凝土骨料级配:20,5(mm)39,40 , 20(ram)61. 5.2.3技术要求 按工程要求,底板混凝土标号为R一 24.53MPa 5.2.4现场抽样检测结果 现场抽样所作的混凝土凝结时间试验及 混凝土的力学性能试验结果及抗渗标号汇总 于表l9中.抽样日的气温变化状况见表20. 表l9百龙滩电站现场应用试验结果 曩麓糟灰总睦麓材碎石魁麓土麓结臂拉抗?静弹 日擀剂代水越代总廿事坍蒿环境时同抗压叠裳叠裳标号睦丧? 量{)虞柑总20--廿基裳(小时:分)fMPl】(m:h 1(.配(幕最(c?)盘求掘攥蛮腔封5m m (?) {王f王l嚣王王天粕王fJ韧麓f磐麓 H5O5753s tslet?sI3.BlBl豫o_230. 3Sll×l0 HR?194505 t lt?.?ol3l2B.0_-l】035ll×】0 表2o现场施工时温度变化情况 缓凝剂 接量日期温度随时阃的变化 HRi 时间 10}0Q14}2515t00l5}1015}2515,4516}5017l15l7,5018j3522}002210 8.1l温度 0.3534403940393236383132 f?) HR6 时间8j0010}20l2}l513j00l3}30l4j1015{0515I30 8.15温度035 32343940.5403334 (?) 从抽样结果可知: (1)掺两种高温缓凝剂的混凝土凝结时 间在气温为34,41?时,掺HR:的混凝土初 凝时间为5小时36分,终凝为6小时46分; 8 在气温为32~40.5?时,掺HR的初凝时间 为6小时10分,终凝为7小时l0分.这与 在室外强日晒高温下所作的结果基本一致, 也与南京,湛江所作的室外试验结果基本一 吴绍章,胡玉初,柯科杰,黄志萍:龙滩碾压混凝土高温缓凝剂的研究 致.由此证明这两种高温缓凝剂在高温强日 照条件下对普通常态混凝土也同样具有较好 的缓凝效果. (2)掺两种高温缓凝剂的混凝土的抗压 强度都能达到并超过设计标号,在南方的常 温养护下的28天的抗压强度掺HR.0.35 时可达到32MPa,掺HR0.35时可达到 28MPa都超过设计标号(R;0=24.5MPa),其 它性能方面:如抗渗性分别达到了0.8MPa 和0.7MPa,劈拉强度也较高,达到2.8MPa 和2.46MPa这些抽样检查结果和室内试验 的效果较为一致,说明这两种高温缓凝剂都 具有相当好的增强效果,因此,认为HR和 HR也不失为常态混凝土中十分适用的优良 的高温缓凝剂,这对于夏季及大体积混凝土 的施工无凝是十分有益的,它既可以保证旋 工进度又可提高混凝土质量. Researchonthehightemperaturexetarderfor RCCofLongtanProject WuShaozha~g,HuYuchu,KeKejie,HuangZhiping AbstractTheFDN—HRserieshightemperatureretarderenablestheinitialse ttingtimeof RCCtOreach6--8hoursundersunshineofambienttemper~ure35?.Thebon dingbetweenup— perandlowerlayerscarlbeensuredbyplacingupperlayerbeforeinitialsetting .Thisretarderalso possessessuchqualityaswaterreducingandstrengthincreasingetc.Ithasonn egativeeffecton thedurabilityofRcc. KeyWordsconcreteadmixture,RCC,massconcrete ? 简讯? 姜春云副总理视察岩滩水电站 1995年4月13日姜春云副总理率林业部部长徐有芳,国务院扶贫办主任杨钟,水利部副 部长张春园,农业部副部长刘成果,中央政策研究室副主任肖万鞠等在广西区党委书记赵富 秫和自治区人民政府副主席徐炳松,电力工业局局长罗宏格的陪同下,视察了岩滩水电站,视 察中姜副总理称赞岩滩水电站工程建设速度快,质量好,是个了不起的工程. 9 7j限塌 第14卷第2期 )If 红水河Vo1.14,No.2 (./混凝土缓凝剂适宜掺量的研究 黄书荣方坤河蔡海瑜 —— /——一 (广东省水电三局)(武汉水利电力大学430072) 7I 文摘本文通过大量试验,研究了鹱凝荆掺量对腔凝材料净浆初凝时 间的影响,提出了缓 凝荆存在适宜掺量的观点,分析了温度对缓凝剂适宜掺量的影响规 律.并对其作用机理进行 了探讨 关键词缓凝剂适宜掺量初凝时闻 l前言 掺用缓凝剂是延长混凝土拌和物初凝时 间最重要的措施.对于大仓面和高温地区的 混凝土(尤其是碾压混凝土)施工,掺用缓 凝剂不仅可以保证混凝土在夏季藏工时的层 面胶结质量,提高层面抗剪和抗渗能力.而 且能延缓水泥水化热释放速度.降低早期绝 热温升,简化温控措旌.缓凝剂已广泛应用 千混凝土工程中.然而对于混凝土中缓凝剂 应用所存在的一些问题尚未进行充分研究. 缓凝剂对胶凝材料的适用性,不同种类 缓凝剂及同种缓凝剂不同掺量对混凝土凝结 时间的影响,环境条件(温度,相对湿度,风 速)对混凝土的初凝时间的影响等问题十分 突出.通常认为.在相同的环境条件下,随 着缓凝剂掺量的增加,混凝土的初凝时间延 长,随着环境温度的升高,缓凝剂的掺量应 增加.本文在相同的环境条件下,以龙滩工 程所用胶凝材料为对象,就缓凝剂的掺量对 胶凝材料净浆初凝时间的影响作了大量试 验,发现缓凝剂存在适宜掺量.分析了温度 对缓凝剂适宜掺量的影响规律,并对其作用 机理进行了探讨.这对于更深入地了解和认 识混凝土缓凝剂应用所存在的问题,促进其 发展和更好地应用具有重要意义. lo 2试验原材料和试验方法 2.1试验原材料 水泥:广西柳州水泥厂生产的525普通 硅酸盐水泥.技术指标符合有关规定. 粉煤灰:田东电厂的电收尘粉煤灰,属 l级灰. 外加剂:HS.糖蜜,ZB1—12.CD等. 2.2试验方法 由于混凝土凝结硬化过程是胶凝材料凝 结硬化的体现.两者凝结过程的规律相似.所 以探讨缓凝剂作用效果可在胶凝材料净浆中 进行. 本试验按《水工混凝土试验规程SD105 -- 82》.规定方法进行.净浆配合比为粉煤灰 和水泥各占5o;同种外加剂采用相同的水 胶比.在相对温度为98,温度为2o?和 40?的恒温恒湿箱中养护. 3试验结果及分析 不同温度下试验所得各缓凝剂不同掺量 对胶凝材料净浆初凝时间的影响结果见表 l. 将表1的试验结果绘制成缓凝剂掺量与 胶凝材料净浆初凝时间关系图(见图1). 从图l和表L我们可以发现两个十分 有趣的问题: 红水河1995年第2期 (1)在温度,屁台比不变的条件下,缓 凝剂存在适宜掺量,即随着缓凝剂掺量的增 加,胶凝材料净浆的初凝时间增长,但当掺 量增大到一定值时,胶凝材料挣浆的初凝时 间达到极值.若再增加缓凝剂的掺量,其缓 凝效果反而降低,甚至起促凝作用 认识到这个问题,对于混凝土缓凝剂的 应用具有重要意义.在确定缓凝剂的使用掺 量时应通过试验找出缓凝剂的适宜掺量,再 根据施工要求达到的初凝时间,在适宜掺量 范围内采用与之对应的合理掺量.这样不但 可以避免因超掺而带来的经济损失,而且可 以避免超掺使混凝土初凝时间缩短给施工带 来不利.在保证混凝土的初凝时间能满足施 工要求的条件下,使用台理掺量,以求达到 既经济又能保证工程质量的目的. (2)随着环境温度的变化,外加剂的适 宜掺量也不同且温度升高,外加剂的适宜 掺量并没有随之增大,某些外加剂的适宜掺 量保持不变(如图l中的b,d),另外一些外 加剂的适宜掺量反而降低而文献?认为, 随着温度的增高,外加剂的掺量应增加,国 内多数学者与工程技术人员均持这种观点, 表1的试验结果与文献的结论截然相反. 4作用机理的探讨 4.1缓凝机理的探讨 缓凝剂必须能阻止或延缓c.s和c3A 的反应速度,从而延缓水泥水化反应的诱导 期,即延长水泥的初凝时间}或通过吸附等 作用阻止或延缓水泥水化产物相互吸附凝聚 成连续阿状絮凝结构的速率,从而延缓了水 泥浆体凝聚结构存在时间及向结晶结构转化 的时间,使水泥的初凝时间延长.YoungE认 为,虽然caA在水泥一一水体系中的早期水 化对水泥的凝结时间有一定影响,但水泥凝 结的加速或延缓,主要是cs水化的加速或 减缓,凡可以延缓Ca(OH)的成核过程和晶 体发育的化合物,都可以成为缓凝剂,相反, 】2 能加速Ca(OH)的成核过程和晶体发育的 化合物,则成为促凝荆. 缓凝剂的作用机理比较复杂,至今尚未 形成统一完满的理论根据目前已有的资料, 缓凝剂对水泥的作用机理可以归纳为以下四 种假设:吸附假说,铬盐假说,沉淀假说和 成核生成抑制假说.这些假说,以不同类型 缓凝化台物作为研究对象,缓凝剂的种类种 不同,其缓凝作用存在很大差异.仅用以上 假设还不足解释已经观测到所有现象,而且 以上假设对某些化学制品掺量少时起缓凝作 用,但掺量增大时,却起促凝作用难以作出 圆满解释. 有关专家提出了两种硅酸盐水泥的水化 机理一是通过溶液的水化机理;二是厨杰 水化机理.目前普遍认为水泥化合物的反应 在早期是通过溶液的反应,也就是说化合物 先电离成离子,然后再在溶液中形成水化物. 水泥浆体的稠化,凝结和硬化是水化物不断 结晶析出的结果.所以在水泥一一水体系中 加八某些可溶性化学制品,只要能对水泥化 合物的电离速率或者水化产物的结晶速率有 所影响,就会影响水泥浆体的凝结和硬化特 性. Joisel[.认为:调凝剂的作用主要是针对 无水组分的溶解,而不是水化产物的结晶.为 了帮助理解加速或延缓的作用机理,可将水 泥看为由某些酸(硅酸盐和铝酸盐)和碱 (钙)的离子所组成,其各自的溶解度就依赖 于溶液中所含酸,碱的离子的类别和浓度.绝 大多数调凝剂在水中会电离,因此掺八水泥 浆体中就会改变体系中离子的组成和浓度, 并按照Joise所提出的下列准则影响水泥化 合物的溶解: (1)促凝剂必须能促使从水泥中溶出阳 离子(钙离子)和阴离子.因为有好几种阴 离子要溶解,促凝剂应该对水化阶段溶解速 率最慢的组分(硅酸盐离子)加快其溶解. (2)缓凝剂必须能阻碍水泥中阳离子和 _ 2 ? 黄书荣,方坤河,禁海瑜:混凝土缓凝荆适宜掺量的研兜 阴离子的溶解;能阻碍早期水化阶段中溶解 速率最快的铝酸盐离子的溶解,则更为相宜. (3)当溶液中有一种强的阳离子(如 K,Na)存在时减小比它弱的阳离子 (Ca)的溶解,但又趋向于加速硅酸盐离子 和铝酸盐离子的溶解,在浓度低时,以前一 种效应为主{当浓度高时,则后一种作用占 优势. (4)溶液中强的阴离子如(CI一,No一 或SO.一)存在时,会减小比它北的阴离子 (如硅酸盐,铝酸盐)的溶解,但又趋向于加 速钙离子的溶解.在浓度低时,以前一种效 应为主,当浓度高时,则后一种作用占优势. 依上述可得如下结论:即某一种外加剂 掺入水泥一一水体系后.总的效果取决于一 系列相辅相成的作用,并随外加剂提供给的 离子类型和浓度的不同而异.低浓度的弱碱 强酸盐(如CaCI)或强碱弱酸盐(如 NaCOa)主要起延缓钙离子和铝酸盐离子在 水泥浆体中的溶解作用,而不是加快硅酸盐 离子的溶解,因此总的效果是缓凝;但当这 类盐的浓度较大时,则加速硅酸盐离子和铝 酸盐离子的溶解作用,比延缓作用更占优势. 因此..同一种盐就可能改变其所起作用,随 着掺量的增加从缓凝剂变为促凝剂 本文试验所用ZB1—12由于在水中电 离出强的阳离子即Na,所以就会遵照Joise 规则,低掺量时,以减少溶液中ca的溶解 度为主而起缓凝作用;高掺量时,以加速硅 酸盐离子和铝酸离子的溶解为主而呈促凝作 用. 而糖类缓凝剂(HS,搪密,CD)是高效 缓凝剂,Forsehr5认为是由于其表面活性作 用延缓了水化物之间的相互结合而成为缓凝 剂的.但表1的试验结果表明:这类缓凝剂 使用少量时起很强的缓凝作用(如掺0.15 HS时.T=46h,随着掺量的增加,其缓凝 效果反而降低.甚至起促凝作用(如掺 0.30HS时,T一30min)与强碱弱酸盐和 弱碱强酸盐存在相同的规律性.运用Joise规 则不能对此作出解释,其作用机理,有待进 一 步探讨. 为了再次证实这个问题,我们用HS?对 水泥净浆做试验,发现存在与表1相同的结 果,即存在适宜掺量,试验结果见表2. 表2缓凝的响 :min) ,\掺量 水泥 O.O50100.】 黄石产425普硅1l006:304:302l: 梆州产525普硅l:004:309}308.( 山西525普硅l,206:308l5,05:304: 武汉水利电力大学建筑材料教研室为山 西汾河二库工程选用外加剂中发现了高效减 水缓凝剂的掺量对水泥的初凝时间的影响, 也存在适宜掺量.其部分试验成果见表3. 表3外加掺量对水泥初凝时间的影响(h;mln) o.15o.4O.60.8lO SPN1:203lo03:S05:153?253{oo FnN1:2o3os3l555:2o3tlo 由表1,3的试验结果我们可看出,不 但强碱弱酸盐和弱碱强酸盐对水泥初凝时间 的影响存在适宜掺量,高效缓凝剂和高效减 水缓凝剂对水泥初凝时间的影响也存在援值 点.这是否是一种普遍存在的现象有待进一 步的研究证明. 4.2温度对缓凝剂适宜掺量影响的机理探 讨 Joisel从电解质溶解度的角度对某些化 学制品使用量少时起缓凝作用,而掺量超过 一 定量后对水泥产生促凝作用作了理论分 析,也就是说缓凝剂达到最佳缓效果时其电 解质浓度是一定值. 13 红水河1995年第2期 绝大多数化学外加剂在水中是会电离 的,其电离程度受外加剂浓度(掺量)和温 度的影响,通常在同一温度下,同种缓凝剂 电离程度随着其浓度(掺量)增加而