外加劑中葡萄糖酸鈉用量對水泥凈漿和砂漿性能的影響研究

郭學(xué)銘

（科之杰新材料集團(tuán)福建有限公司）

0 前言

現(xiàn)聚羧酸減水劑已經(jīng)廣泛的用于混凝土攪拌站、預(yù)制高強(qiáng)管樁、高速鐵路、高速公路、核電、火電、大橋、港口、碼頭等建筑領(lǐng)域的建筑工程。因施工的環(huán)境不同以及在不同季節(jié)下大面積澆筑，長途運(yùn)輸，常常就要在聚羧酸減水劑里添加緩凝材料來保持混凝土不快速凝結(jié)以至延長水泥的水熱化時(shí)間避免因水泥水化熱初期水化過快的產(chǎn)生的應(yīng)力裂縫，此次研究的葡萄糖酸鈉緩凝材料不僅對水泥的凝結(jié)時(shí)間有較大的延長，還對水泥擴(kuò)展度有不小的提高。

1 緩凝材料在水泥中的作用

通常來講聚羧酸減水劑緩凝組分在混凝土中會(huì)產(chǎn)生物理效應(yīng)，即緩凝材料不與混凝產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)不生成新的物質(zhì)，對混凝土各項(xiàng)性能起積極作用。硅酸鹽水泥水化放熱分幾個(gè)階段即：誘導(dǎo)前期、誘導(dǎo)期、加速期、減速期和穩(wěn)定期。緩凝材料的作用區(qū)間實(shí)質(zhì)只是在誘導(dǎo)期延長水泥水化，其作用機(jī)理通常有：沉淀假說、絡(luò)鹽假說、吸附假說、抑制氫氧化鈣結(jié)晶生長理論等，但核心是延緩水泥的水化，推遲水化產(chǎn)物的結(jié)晶以達(dá)到緩凝目的。同時(shí)防止溫度變形引起混凝土裂縫也提高混凝土拌合物的保坍性能，作用機(jī)理是：緩凝材料被吸附在水泥顆粒的表面，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(huì)形成一層水膜，減慢了水向水泥滲透的速度，而且緩凝組分溶液也減慢水化產(chǎn)物的生長這樣就可以抑制水泥混凝土性能的轉(zhuǎn)變。

2 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方案

2.1 試驗(yàn)材料

⑴水泥：采用十大品牌水泥普通硅酸鹽水泥（P·O42.5）、紅獅牌水泥普通硅酸鹽水泥（P·O42.5）、閩福牌水泥普通硅酸鹽水泥（P·O42.5），詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)如表1。

表1 水泥物理性能指標(biāo)

⑵砂：普通河砂，細(xì)度模數(shù)2.6、含泥量0.8%、泥塊含量0%、表觀密度2650kg/m3。

⑶外加劑：聚羧酸減水劑（50%含固量），性能良好，符合GB8076—2008 標(biāo)準(zhǔn)要求。

⑷緩凝材料：葡萄糖酸鈉（產(chǎn)于山東）。

⑸水：普通自來水，符合JGJ63—2006 標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 試驗(yàn)方法

采用三種不同的水泥對比研究減水劑內(nèi)加入不同摻量的葡萄糖酸鈉對水泥凈漿流動(dòng)度、砂漿流動(dòng)度、1小時(shí)流動(dòng)度及其凝結(jié)時(shí)間的影響，試驗(yàn)配方如表2。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 葡萄糖酸鈉對水泥凈漿流動(dòng)度的影響與分析

減水劑與葡萄糖酸鈉（0%～3%）進(jìn)行復(fù)合時(shí)對水泥凈漿流動(dòng)度、1 小時(shí)流動(dòng)度和凝結(jié)時(shí)間的影響變化見表3。

表2 試驗(yàn)配方

表3（十大、紅獅、閩福）水泥凈漿試驗(yàn)

從表3 可以看出葡萄糖酸鈉與減水劑復(fù)合后在其激發(fā)作用下，表現(xiàn)出了明顯的輔助塑化效應(yīng)。從表3 可看出以下主要規(guī)律：

⑴有加入葡萄糖酸鈉的減水劑與沒加葡萄糖酸鈉的減水劑相比，凈漿初始流動(dòng)度和1 小時(shí)后的流動(dòng)度均有不同程度的提高。雖然不同水泥對凈漿流動(dòng)度的影響各不相同，但總體上均提高了凈漿的初始流動(dòng)度和1 小時(shí)流動(dòng)度，這說明了葡萄糖酸鈉保塑效果較好，且與減水劑適應(yīng)性較好。

⑵從十大水泥試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出減水劑內(nèi)隨葡萄糖酸鈉用量的增加，凈漿流動(dòng)度和凝結(jié)時(shí)間在不斷的提高，相對閩福水泥經(jīng)過葡萄糖酸鈉用量的增加初始流動(dòng)度后面變化就不怎么明顯但相對凝結(jié)時(shí)間還是呈上升的趨勢，可以看出閩福水泥相對敏感度較低。

⑶外加劑中添加一定數(shù)量的葡萄糖酸納后，可增加混凝土的可塑性，且有阻滯作用，即推遲混凝土的最初和最終凝固時(shí)間，從而提高了凈漿的初始流動(dòng)度和1 小時(shí)流動(dòng)度。

3.2 葡萄糖酸鈉對砂漿流動(dòng)度的影響與分析

減水劑與葡萄糖酸鈉（0～3%）進(jìn)行復(fù)合時(shí)對水泥砂漿流動(dòng)度、1 小時(shí)流動(dòng)度和凝結(jié)時(shí)間的影響變化見表4。

表4（十大、紅獅、閩福）水泥砂漿試驗(yàn)

⑴從表4 試驗(yàn)結(jié)果來看十大水泥和紅獅水泥的適應(yīng)性最好，隨著減水劑內(nèi)葡萄糖酸鈉用量的增加初始流動(dòng)度都有明顯的增加，體現(xiàn)了減水劑與葡萄糖酸鈉復(fù)合后提高了流動(dòng)度，相對而言1 個(gè)小時(shí)流動(dòng)度變化就不是很大。閩福水泥對加了0.5%摻量葡酸鈉的減水劑初始流動(dòng)度有提高但對后面摻量的提高對流動(dòng)度就沒那么明顯。

⑵三種水泥都有一個(gè)共同點(diǎn)就是隨著葡萄糖酸鈉占比的提高，水泥凝結(jié)時(shí)間不斷延長。

4 試驗(yàn)結(jié)論

⑴葡萄糖酸鈉作為緩凝劑，不僅明顯延緩了水泥水化的初期進(jìn)程，延長了水泥的凝結(jié)時(shí)間，還提高了水泥流動(dòng)性。

⑵葡萄糖酸鈉與聚羧酸減水劑復(fù)合后從水泥流動(dòng)性來看相對會(huì)比沒添加葡萄糖酸鈉的減水劑還好，體現(xiàn)葡萄糖酸鈉具有表面活化作用，羧基通過抑制水泥水化，然而在塑性階段中釋放更多的水。

⑶隨著葡糖糖酸鈉在減水劑中用量的增加最為顯著的就是凝結(jié)時(shí)間的延長，主要原因是葡萄糖酸鈉與水泥融合時(shí)水泥顆粒表面形成了一層穩(wěn)定的融劑化水膜，阻止了水泥顆粒間的直接接觸，阻礙了水化的進(jìn)行，延緩了水泥凝結(jié)時(shí)間。