缓凝剂技术简介

缓凝剂技术简介

缓凝剂是一种能延长混凝土凝结时间的外加剂。缓凝减水剂则是兼有缓凝和减水功能的外加剂。目的是用来调节新拌混凝土的凝结时间。缓凝剂可以根据要求使混凝土在较长时间内保持塑性，以便于浇筑成型或是延缓水化放热速率，减少因集中放热产生的温度应力造成混凝土的结构裂缝。

在流化混凝土中，缓凝剂可用来克服高效减水剂的坍落度损失，保证商品混凝土的施工质量。随着混凝土质量的提高以及高性能混凝土的问世，商品混凝土使用范围的不断扩大，缓凝减水剂及缓凝高效减水剂得到了日益广泛的应用。（一）缓凝剂品种与性能

·缓凝剂主要用于延缓水泥的水化硬化速度，以使新拌混凝土在较长时间内保持塑性。目前在混凝土中使用的缓凝剂品种也较多。不同的缓凝剂其使用效果及作用机理也是不尽相同的。

·按其生产来源分，可以分为工业副产品类及纯化学品类。

按其化学成分来分又可分为：无机盐类、羟基羧酸盐类、多羟基碳水化合物类、木质素磺酸盐类等。

按其化学成分分类如下：

1、无机盐类缓凝剂

最常用的无机盐类缓凝剂有磷酸盐、硼砂、硫酸锌、氟硅酸钠等。

磷酸盐是近年来研究较多的无机缓凝剂。磷酸(H3P04)并无明显的缓凝作用，某些磷酸盐则有较强的缓凝作用。如焦磷酸钠、二聚磷酸钠、三聚磷酸钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠等。掺入磷酸盐会使水泥水化的诱导期延长，并且使硫酸钙的水化速度大大减缓。缓凝的机理主要是：磷酸盐与氢氧化钙反应在已生成的熟料相表面形成了“不溶性”的磷酸钙，从而阻碍了正常水化的进行。

出于性价比的综合考虑，在混凝土中使用较多的为三聚磷酸钠，其掺量在0.1%左右，根据工程要求及施工温度来确定适合掺量。

硼砂又名四硼酸钠，它的缓凝机理，主要是硼酸盐的分子与溶液中的钙离子形成络合物，从而抑制了氢氧化钙结晶的析出。络合物以在水泥颗粒表面形成一层无定形的阻隔层，从而延缓了水泥的水化与结晶析出。硼砂的掺量为水泥质量的1-2%。

其他的无机缓凝剂还有氟硅酸钠，主要用于耐酸混凝土。

硫酸锌具有一定的缓凝作用。但因无机盐类缓凝剂缓凝作用不稳定因此不常使用。

2、有机物类缓凝剂

有机物类缓凝剂是较为广泛使用的一大类缓凝剂，其中又可按其分子结构分成羟基羧酸盐类、糖类及其化合物、多元醇及其衍生物。

A、羟基羧酸盐类这是一类纯化工产品。由于其分子结构上含有一定数量的羟基(OH)和羧基(COOH)而得名。

其缓凝作用的机理：这些化合物的分子具有(OH)、(COOH)，它们具有很强的极性，由于吸附作用，被吸附在水化物的晶核（晶胚）上，阻碍了结晶继续生长，主要是对硫酸钙水化物结晶转化过程延缓和推迟。缓凝剂的掺量在0.05-0.2%

范围，根据在不同使用温度下对缓凝时间的要求来定。

B、糖类（多羟基碳水化合物类）葡萄糖、蔗糖、糖蜜等糖类化合物掺量在O.1%-0.3%“，范围。掺量过大如蔗糖掺量达到4%反而会起促凝作用。糖类化合物因其属天然化合物，价廉、丰富而得到了广泛的采用。

C、多元醇及其衍生物类如丙三醇（甘油）、聚乙烯醇、山梨醇、甘露等，其中丙三醇可以缓凝到全部停止水化。此类缓凝剂缓凝作用较为稳定，特别在使用温度变化时有较好稳定性。它的缓凝作用同样是因为极性基团的吸附作用导致水化受阻。多元醇类缓凝剂掺量在0.05-0.2%范围。

D、纤维素类如甲基纤维素、羧甲基纤维素，均有一定缓凝作用。但它们主要用于增稠、保水，同时具有缓凝作用。掺量一般较低，在0.1%以下。

缓凝型减水剂

缓凝减水剂是指同时具有缓凝与减水作用的外加剂。缓凝减水剂主要品种有糖钙、木钙、木钠。

糖钙减水剂是制糖工业的副产品——废蜜经与石灰乳化制成的产品。糖钙减水剂的制备：糖钙减水剂是由制糖工业下脚料废蜜制成，废蜜的成分因制糖原料不同而不同。主要是废蜜中蔗糖和单糖的含量不同，如甜菜糖废蜜含糖总量45%，其中蔗糖430:,0、单糖2%。甘蔗糖废蜜总含糖量51%，其中蔗糖40%、单糖ll90。其余为水分和杂质。废蜜和石灰乳反应生成蔗糖化钙络合物和单糖化钙络合物及剩余的糖和氢氧化钙。

糖钙减水剂同时具有减水作用，减水率在5-7%左右，属非引气型，掺量范围在0。（卜_o：3j：可以与减水剂、引气剂等复合使用。除了延长混凝土的凝结时间外，还能抑制坍落度损失。糖钙减水剂掺量较小，价格便宜，在改进生产工艺后水溶性提高，沉淀减少。

·糖钙减水剂

糖钙减水剂和木钙减水剂一样，在使用硬石膏及氟石膏为调凝剂时会发生假凝现象，以及程度不同的坍落度损失。这主要是因为糖钙降低了石膏的溶解度，促使了铝酸三钙的急速水化而假凝，即使达不到假凝程度也会大大降低浆体的流动性，造成坍落度损失。

缓凝剂的作用机理

·目前．对缓凝剂作用机理的认识主要存在四种理论：

一、吸附理论

二、络台物生成理论

三、沉淀理论

四、氢氧化钙结晶成核抑制理论。

1、吸附理论由于大多数有机缓凝剂具有表面活性，能在水泥颗粒的固液界面吸附，改变了水泥颗粒表面的亲水性，形成一层可抑制水泥水化的缓凝剂膜层，从导致混凝土凝结时间的延长。

· 2、络合物生成理论缓凝剂分子可与水泥水化生成的钙离子形成络盐，在水泥水化初期控制了液相中的钙离子浓度，阻止水泥水化相的形成，产生缓凝作用。

3、沉淀理论有机或无机缓凝剂通过在水泥颗粒表面形成一层不溶性的薄层，阻止了水泥颗粒与水的接触，因而延缓了水泥的水化，起到缓凝作用。

· 4、氢氧化钙结晶成核抑制理论缓凝剂是通过吸附在氢氧化钙晶核上，抑制氢氧化钙晶体继续生长而产生缓凝作用的。

不同类型和种类缓凝剂的作用并不能用同一理论进行解释，通常，多数有机类缓凝剂（含有羟基、羧酸基）的缓凝作用归结为吸附理论，也有的观点认为，羟基羧酸及其盐类是典型的络合物生成剂，采用络合物生成理论解释更为合理；

多数无机类缓凝剂的作用则主要归结为水泥颗粒表面不溶物的生成，宜用沉淀理论解释，如磷酸盐类缓凝剂作用机理在于磷酸盐与氢氧化钙反应在水泥颗粒表面形成不溶性的磷酸钙，但硼砂的缓凝作用在于硼酸盐与溶液中的钙离子形成络合物，包裹在水泥颗粒表面阻止了水泥的水化。

·此外，缓凝剂的作用程度还与水泥熟料矿物组成有关。水泥矿物组成对凝结核水化放热的影响次序为铝酸三钙>铁铝酸四钙>硅酸三钙>硅酸二钙。因此，同等掺量下，缓凝剂对铝酸三钙含量高的水泥缓凝效果较差。