1、第六章 缓凝剂与缓凝减水剂,6.1 缓凝剂的品种与性能 6.2 缓凝减水剂的品种与性能 6.3 缓凝剂及缓凝减水剂对混凝土的影响 6.4 混凝剂及缓凝减水剂的工程应用 6.5 缓凝剂及缓凝减水剂的工程应用,定义：缓凝剂是一种能延长混凝土凝结时间的外加剂。缓凝减水剂兼有缓凝和减水功能外的外加剂。 目的：用来调节新拌混凝土的凝结时间。可以根据要求使混凝土在较长时间内保持塑性。,6.1 缓凝剂的品种与性能按生产来源：工业副产品、纯化学品按化学成分：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。,6.1.1 无机盐类缓凝剂 无机盐类缓凝剂有：磷酸盐、硼砂、硫酸锌。磷酸盐：磷酸无缓凝作用
2、，磷酸盐有较强缓凝作用。 如：二聚磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等。 缓凝机理：磷酸盐与氢氧化钙反应生成不溶磷酸钙，阻碍水化进行。 掺量：0.1%左右。,三聚磷酸钠,白色粉末，是链状缩合磷酸盐类，能溶于 水，常见的三聚磷酸钠有无水物和六水物 两种。三聚磷酸钠还具有对油脂类悬浮分 散、胶溶及乳化作用。在 pH 值 4.3 14范围内，具有很强的缓冲作用。可作为 混凝土缓凝剂使用。,分子式： Na5P3O10 分子量： 367.86 用 途： 用作洗涤品助剂，亦可用于石油、冶金、采矿、 造纸、水处理等,六偏离酸钠,分子式： (NaPO3)6 分子量： 611.77 用 途： 在工业生产中用作粘接剂
3、、 浮选剂、分散剂、软水剂、缓冲剂等。,六偏磷酸钠 ( 六聚偏磷酸钠、格雷姆盐、磷 酰钠玻璃）， 是偏磷酸钠 (NaPO3 ) 聚合体 的一种。无色透明玻璃片状或白色粒状结晶。 相对密度 2.484 ，熔点 616 ( 分解 ) 。溶 于水，不溶于有机溶剂。在水中溶解度较大， 但溶解速度缓慢，水溶液呈酸性。对钙、镁 等金属离子有生成可溶性络合物的能力。可 作为混凝土缓凝剂使用。,分子式：Na2B4O7.H2O 分子量： 381.36 机理：硼酸盐与溶液中钙离子形成络合物，抑制氢氧化 钙结晶析出。 掺量：1%2%。,硼砂别名硼酸钠、月石粉， 硼砂系五色半透 明晶体或白色结晶粉末，无臭，味咸。 在
4、 60 时失去部分结晶水，在 320 时失 去全部结晶水。在空气中风化。熔点 741 ， 沸点 1575 。稍溶于冷水较易溶于热水，微 溶于乙醇。水溶液呈碱性，熔融时呈无色玻璃 状物质。可作为混凝土缓凝剂使用。,硼砂,6.1.2 有机物类缓凝剂 按分子结构分为：羟基羧酸盐类、糖类及其化合物、多 元醇及其衍生物。 1. 羟基羧酸盐类纯化工产品，分子结构上含有羟基（OH）和 羧基（COOH）。主要品种：,酒石酸,化学名 ： 2 ， 3- 二羟基丁二酸 分子式 ： C 4 H 6 O 6 分子量： 150.09 性 状 ：无色结晶或白色结晶粉末，无嗅、 有酸味。热至 100C 时失掉水。在空气中 稳
5、定，密度 1.697 。 用 途 ：本品广泛用于食品、医药、化工、 轻工等行业。如作为啤酒发泡剂、食品酸味 剂、用于清凉饮料、糖果、果汁、沙司、冷 菜、发酵粉等，其酸味为柠檬酸的 1.3 倍， 特别适用作葡萄汁的酸味剂。为优良之食品 添加剂。 用于水泥缓凝剂。,柠檬酸,分子式： C 6 H 8 O 7 ；C 6 H 8 O 7 H 2 O 分子量： 192.12；210.13 用 途： 广泛应用于食品、饮料的酸味剂和药物添加剂， 制造柠檬酸盐的原料，化学工业作缓冲剂、催化剂、清 洗剂、防垢剂等。 性 能 ：（ 2- 羟基丙烷 -1 ， 2 ， 3- 三羧酸， ) 。五色半透明结晶或白色 结晶粉
6、末，有悦人的酸味。易溶于水 和醇，水溶液具有酸性，正常的使用 量可认为是无害的。 可作为混凝土缓凝剂使用。,水杨酸 ( 邻羟基苯甲酸),苹果酸,马来酸,琥珀酸,缓凝机理：分子中具有（OH）、（COOH）,具有极性， 被吸附在水化物晶核上，阻碍了结晶继续生长，对硅酸 三钙水化物结晶转化过程有延缓和推迟作用。掺量：0.05%0.2%。,2. 糖类（多羟基碳水化合物类）葡萄糖、蔗糖、蜜糖、麦芽糊精。,葡萄糖,CH2OHCHOHCHOHCHOHCHOHCHO,葡萄糖粉,葡萄糖化学式：C6H12O6 分子量：180 物理特性：白色晶体，易溶 于水，味甜 溶点：146 化学名：2，3，4，5，6-五羟 基
7、己醛 它是自然界分布最广泛的单糖。 葡萄糖含五个羟基，一个醛基， 具有多元醇和醛的性质。,化学蔗糖分子量：342.3。 分子式：C12H22O11。 水中的溶解度： 每克水可以溶解 2.1 g蔗糖（25)。是一种 高溶解度的糖类。 熔点： 186,麦芽糊精,直链淀粉,淀粉糊精麦芽糊精麦芽糖葡萄糖,( 多糖 )-( 低聚糖 )-( 双糖 )-( 单糖 ),作用机理：含有（OH）、（COOH），具有强极性， 吸附作用而阻碍水化正常进行。掺量：0.1%0.3%。掺量过大会起促凝。优点：糖类化合物属天然化合物，价廉、丰富，应用广泛。,3. 多元醇及衍生物类 丙三醇、山梨醇、甘露醇等。,醇类的同系物中，
8、随着羟基数的增多而对水泥的缓凝作 用增强，如丙三醇可使水泥停止水化反应。 缓凝作用的顺序为：,简单的一元醇对硅酸盐水泥的水化起缓凝作用。产生缓 凝的原因可以认为是由于羟基被水泥颗粒表面吸附以及羟基 与水泥颗粒表面形成氢键的缘故。不同的水泥矿物对含有羟 基的外加剂其吸附力不同，即 C 3 A 最强，其次是 C 4 AF 、C 3 S 和 C 2 S 。分子量较大的多元醇，如单糖、低聚糖等 均具有较强的缓凝作用，同时随着憎水基团的增大而表面活 性增强，因而，对水泥产生塑化、减水等作用。,4. 纤维素类 甲基纤维素、羧甲基纤维素主要用于增稠、保水，同时具有缓凝作用。掺量一般较低，在0.1%以下。,6
9、.2 缓凝减水剂的品种与性能 缓凝减水剂是指同时具有缓凝与减水作用的外加剂。 主要品种：糖钙、木钙、木钠。糖钙减水剂：制糖工业的副产品废蜜与石灰乳化制成的产品。 废蜜成分：甜菜糖（含糖总量：45%，蔗糖：43%，单糖2%） 甘蔗糖（含糖总量：51%，蔗糖：40%，单糖11%） 其他：水分、杂质。,糖钙减水剂制备：制糖工业的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。 化学反应：,制备工艺：废蜜相对密度调制1.2，相同质量的石灰乳徐徐加 入废蜜中，搅拌，陈化一周，80以内低温烘干，粉磨后得 到制品。,作用机理：糖类物质的吸附作用，进而阻止了水化产物。 糖钙对水泥矿物
10、的吸附顺序：C3A C4AF C3S C2S 减水率：5%7%。 掺量：0.1%0.3%。 复合：可与减水剂、引气剂符合使用。 优点：掺量较小，价格便宜，改进工艺后，水溶性提高， 沉淀减少。 假凝现象：硬石膏、氟石膏为调凝剂时会发生假凝现象以 及塌落度损失。,6.3 缓凝剂及缓凝减水剂对混凝土的影响6.3.1 对新拌混凝土的影响 1. 延缓混凝土初终凝时间 2. 降低水化放热速率 3. 降低塌落度损失,缓凝剂及缓凝减水剂的缓凝效果,不同掺量过磷酸钙的水泥物理性能,葡萄糖酸钙对混凝土塌落度及损失的影响,6.3.2 对硬化混凝土性能的影响 1. 对强度的影响 早期强度（1d、2d）会降低，7d以后
11、会赶上来，28d后 较不加的强度有提高，90d仍是提高趋势。 抗弯强度趋势相似。 2. 收缩 收缩略有增加，随掺量的增加而增加。 3. 耐久性 基本上无变化。,缓凝剂对抗压抗弯强度的影响,不同外加剂掺量对水泥强度的影响,6.4 混凝剂及缓凝减水剂的工程应用6.4.1 夏季高温施工混凝土高温环境，运输混凝土时使用缓凝剂或缓凝减水剂。 在日平均气温超过25或最高气温在30以上环境施工， 水分容易蒸发，容易造成施工困难，混凝土产生裂缝、 不均匀等缺陷。混凝土温度每升高10，混凝土用水 量增加3%5%，含气量减少20%30%，强度下降 2Mpa.,掺与不掺外加剂在较高温度下对混凝土塌落度的影响,6.4
12、.2 大体积混凝土 我国普通混凝土配合比设计规范规定：混凝土结构物中 实体最小尺寸大于或等于1m的部位所用的混凝土即为大体积 混凝土。 日本规定：结构断面积尺寸在80cm以上，水化热引起混 凝土内的最高温度与外界气温之差预计超过25的混凝土，称 为大体积混凝土。 美国规定：任何现浇混凝土，只要有可能产生温度影响的 混凝土均称为大体积混凝土。,大体积混凝土的特点：1. 混凝土结构物体积较大，在一个块体中需要浇注大量的 混凝土。 2. 大体积混凝土常处于潮湿或与水接触的环境条件下。因此 要求除一定的强度外，还必须具有良好的耐久性和抗渗性， 有的要求具有抗冲击或震动作用。 3. 大体积混凝土由于水泥
13、水化热不容易很快散失，使内部温 升较高，在与外部环境温差较大时容易产生温度裂缝。对混 凝土进行温度控制是大体积混凝土最突出的特点。,6.4.3 商品混凝土 商品是指由水泥、集料、水以及外加剂和掺合料等按 一定比例，经集中搅拌站经计量、拌制后出售，并采用 运输车，运至使用施工现场的混凝土拌合物。由搅拌站 统一经营管理，而把各种各样成品混凝土供应给施工单 位以商品形式出售。它实现了混凝土生产的专业化、商 品化和社会化，具有加快施工进度、减少环境污染、提 高工程质量和节约材料成本等优点。,商品混凝土优势及发展 1. 商品混凝土能有效地解决施工中产生的噪声、粉尘等问题。 2. 散装水泥推广能取得良好的
14、社会效益和经济效益。据测算， “九五”期间累计生产散装水泥4.28亿吨，从节约包装用纸用 料一项相当于节约木材1.4亿多立方米，节电3l亿千瓦时，节 煤334万吨，节水5亿立方米，创综合经济效益193亿元。 3. 商品混凝土的发展所需要的生产设备商品混凝土机械国 内已能成套供应。商品混凝土所需要的生产设备一站三车(混凝 土搅拌站、搅拌输送车、混凝土泵车大、中、小规格品种一应 俱全，具备了商品混凝土大发展所需要的物质条件。,4. 国家已经制订出了相关政策，为商品混凝土大发展提 供了巨大的市场空间。根据散装水泥发展“十五”规划 发展目标要求，直辖市、省会城市、沿海开放城市和旅游 城市要积极发展预拌混凝土，2003年l2月31日起，禁止在 城区现场搅拌混凝土；其它城市2005年l2月31日起，禁止 在城区现场搅拌混凝土。再加上城市化的大发展、基建工 程规划的实施，以及商品预抨混凝土的市场向市政、交通 和港口领域延伸，预计要达到发达国家商品混凝土占现浇 混凝土的60以上。,商品混凝土的技术分析 保证大体积混凝土的施工质量 2. 便于采用泵送混凝土施工 3. 节省工期 4. 节约材料 5. 保证了混凝土的质 6. 减少了污染，文明施工,6.5 缓凝剂及缓凝减水剂的工程应用,几个水利水电工程应用缓凝减水剂效果,
