緩凝劑作用機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時間，這樣可以方便水泥混凝土的澆注，保證施工進度，提高工程施工效率。緩凝劑的應用優勢就是不會對水泥混凝土的性能產生任何不良影響。在西方國家，緩凝劑已經被廣泛應用于公路工程施工中，緩凝劑的應用范圍還在不斷擴大。

關鍵詞：緩凝劑 作用機理 水泥混凝土 性能

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

既然緩凝劑已經廣泛應用于各大工程中，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。隨著社會的快速發展，各項科技也得到迅猛發展，緩凝劑的發展前景十分廣闊，國家相關部門必須加大對緩凝劑的研究力度，進一步擴大緩凝劑的應用范圍。

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：一是無機緩凝劑，二是有機緩凝劑。其中，無機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；有機緩凝劑包括以下幾種：一是木質素磺酸鹽，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 緩凝劑的作用機理分析

2.1 無機緩凝劑的作用機理

通常情況下，有機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。有機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，改變晶體的內部結構，進而抑制水泥混凝土性能的改變，起到緩凝的作用。但是，無機緩凝劑的作用機理和有機緩凝劑的作用機理不同，無機緩凝劑能夠和水泥混凝土融合在一起并生成新的物質，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。無機緩凝劑的發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的斥力，這樣就可以保證水泥凝膠的穩定性。電解質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部的粒子結合在一起。但是，如果電解質的量比較大，雙電層就會被壓縮，粒子之間的引力會不斷增強，水泥混凝土凝膠也會開始凝聚。雙電層的結構會受到高價離子的影響，當高價離子進入水泥混凝土膠體粒子時，就可以替代低價離子，雙電層中的離子數量就會不斷減少，動電電位的絕對值也會相應下降，水泥混凝土凝聚的作用會逐漸增強，出現凝聚的現象。事實上，大部分無機緩凝劑都屬于鹽類電解質，可以在一定條件下產生帶電離子。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，原子的序數增大，水泥混凝土凝聚力就會增強。

2.2 有機緩凝劑的作用機理

有機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，緩凝作用產生的機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部的水分子結合在一起，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變。糖類中以下幾種物質的緩凝作用比較強：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

緩凝劑應用于水泥混凝土中可以延長水泥混凝土凝結的時間。水泥混凝土的凝結時間和以下因素有關：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，七是施工技術。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，而且不會出現異常現象。但是，由于緩凝劑的種類比較多，需要結合水泥混凝土的種類來選擇緩凝劑，不同的緩凝劑所產生的作用不同，只有保證緩凝劑使用的合理性，才能真正發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生改變，緩凝劑的劑量越大，水泥混凝土的流動性也會越強，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裂縫或者收縮問題。當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量，避免水泥混凝土在短時間內出現質量問題。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減少用水量，提高水泥混凝土的強度。但是，添加過緩凝劑的水泥混凝土不應該存放太長時間，否則水泥混凝土的強度會變低，嚴重的甚至導致水泥混凝土長時間不凝固，無法達到工程施工要求，這也是施工企業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生物理效應，也就是說緩凝劑不會和水泥混凝土產生化學反應，也不會產生新的物質，只是在一定程度上減緩了水泥混凝土反應的速度。因此，緩凝劑對水泥混凝土的影響主要是針對硬化結構的調整和改變。從水泥混凝土強度的角度來看，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，水泥混凝土的強度就會恢復到未添加緩凝劑時的強度，30 d后水泥混凝土的強度還會有所提高，導致這一現象出現的主要原因就是在水泥混凝土內部添加一定劑量的緩凝劑后，水泥混凝土內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，進而提高水泥混凝土的強度。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，不僅達不到預期的效果，反而會起到反作用，影響水泥混凝土的質量和強度，進而影響工程的施工質量。緩凝劑還可以和引氣劑一起使用，向水泥混凝土內部注射微小的氣泡，這樣就可以阻塞水泥混凝土內部的縫隙，避免水泥混凝土裂縫的出現，提高水泥混凝土的耐久性，進而保證工程的施工質量，避免安全事故的發生。

在使用緩凝劑之前，施工人員必須結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量，嚴重的甚至會導致安全事故的發生，給施工企業帶來巨大的經濟損失。除此之外，在使用緩凝劑之前必須進行多次試驗，在一定條件下水泥混凝土會出現假凝的問題，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慎。

4 結語

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度，保證水泥混凝土的質量，避免水泥混凝土裂縫的出現，進而保證工程的施工質量。但是，緩凝劑的種類比較多，不同的緩凝劑作用機理不同，對水泥混凝土性能的影響也會有所不同。對此，施工企業必須結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，充分發揮出緩凝劑的作用，如果緩凝劑的選擇不合理，不僅達不到預期的效果，反而會起到反作用。但是，添加過緩凝劑的水泥混凝土不應該存放太長時間，否則水泥混凝土的強度會變低。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，而且不會出現異常現象。如今，緩凝劑的應用范圍在不斷擴大，緩凝劑的發展前景是十分廣闊的。

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