缓凝剂作用机理及对水泥混凝土性能影响

程先娜+郭广智

摘 要：缓凝剂实际上是一种外加剂，缓凝剂能够延长水泥混凝土的凝结时间，这样可以方便水泥混凝土的浇注，保证施工进度，提高工程施工效率。缓凝剂的应用优势就是不会对水泥混凝土的性能产生任何不良影响。在西方国家，缓凝剂已经被广泛应用于公路工程施工中，缓凝剂的应用范围还在不断扩大。

关键词：缓凝剂 作用机理 水泥混凝土 性能

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（c）-0097-02

既然缓凝剂已经广泛应用于各大工程中，该文就对缓凝剂的作用原理和对水泥混凝土性能的影响展开分析研究。随着社会的快速发展，各项科技也得到迅猛发展，缓凝剂的发展前景十分广阔，国家相关部门必须加大对缓凝剂的研究力度，进一步扩大缓凝剂的应用范围。

1 缓凝剂的种类

目前，缓凝剂的种类非常多，大致可以分为以下两大类：一是无机缓凝剂，二是有机缓凝剂。其中，无机缓凝剂包括以下几种：一是磷酸盐，二是锌盐，三是硫酸铁，四是硫酸铜，五是硼酸盐；有机缓凝剂包括以下几种：一是木质素磺酸盐，二是多元醇，三是多元醇衍生物，四是糖类，五是碳水化合物。

2 缓凝剂的作用机理分析

2.1 无机缓凝剂的作用机理

通常情况下，有机缓凝剂会吸附在水泥混凝土表面，可以改变固体水泥混凝土的性质。有机缓凝剂也可以在水泥混凝土表面形成一层比较薄的水膜层，改变晶体的内部结构，进而抑制水泥混凝土性能的改变，起到缓凝的作用。但是，无机缓凝剂的作用机理和有机缓凝剂的作用机理不同，无机缓凝剂能够和水泥混凝土融合在一起并生成新的物质，也就是钙矾石，沉淀在水泥混凝土表面，这样就可以抑制水泥混凝土性能的改变。无机缓凝剂的发展受到水泥混凝土胶体粒子的影响比较大，水泥混凝土胶体粒子存在比较强的斥力，这样就可以保证水泥凝胶的稳定性。电解质可以在水泥混凝土颗粒表面形成双电层，这样就可以阻止水泥混凝土内部的粒子结合在一起。但是，如果电解质的量比较大，双电层就会被压缩，粒子之间的引力会不断增强，水泥混凝土凝胶也会开始凝聚。双电层的结构会受到高价离子的影响，当高价离子进入水泥混凝土胶体粒子时，就可以替代低价离子，双电层中的离子数量就会不断减少，动电电位的绝对值也会相应下降，水泥混凝土凝聚的作用会逐渐增强，出现凝聚的现象。事实上，大部分无机缓凝剂都属于盐类电解质，可以在一定条件下产生带电离子。阳离子的置换能力受到以下几个因素的影响：一是电负性大小，二是离子半径，三是离子浓度。通常情况下，原子的序数增大，水泥混凝土凝聚力就会增强。

2.2 有机缓凝剂的作用机理

有机缓凝剂以糖类和多元醇为例，多元醇可以在水泥混凝土水化的过程中起到一定的缓凝作用，缓凝作用产生的机理就是多元醇会吸附在水泥混凝土表面，形成氢键，氢键又可以和水泥混凝土内部的水分子结合在一起，水泥混凝土颗粒的表面就会形成一层水膜，这样就可以抑制水泥混凝土性能的转变。糖类中以下几种物质的缓凝作用比较强：一是单糖，二是低聚糖。

3 缓凝剂对水泥混凝土性能的影响

3.1 对新搅拌水泥混凝土性能的影响

缓凝剂应用于水泥混凝土中可以延长水泥混凝土凝结的时间。水泥混凝土的凝结时间和以下因素有关：一是缓凝剂的种类，二是缓凝剂的剂量，三是缓凝剂添加的方法，四是水泥混凝土的品种，五是水泥混凝土的配比，六是施工季节，七是施工技术。在搅拌水泥混凝土的过程中，添加少量的缓凝剂就可以起到缓凝的作用，而且不会出现异常现象。但是，由于缓凝剂的种类比较多，需要结合水泥混凝土的种类来选择缓凝剂，不同的缓凝剂所产生的作用不同，只有保证缓凝剂使用的合理性，才能真正发挥出缓凝剂在水泥混凝土中的作用。

糖类缓凝剂添加到水泥混凝土中，水泥混凝土的和易性会发生改变，缓凝剂的剂量越大，水泥混凝土的流动性也会越强，这样可以保证水泥混凝土搅拌的均匀性，避免水泥混凝土出现裂缝或者收缩问题。当缓凝剂添加到一定剂量后，水泥混凝土的和易性就会有所降低，这样水泥混凝土就可以保持长时间的塑性，更好地保证水泥混凝土的质量，避免水泥混凝土在短时间内出现质量问题。但是，由于缓凝剂有一定的减水作用，在水泥混凝土剂量不变的情况下可以适当减少用水量，提高水泥混凝土的强度。但是，添加过缓凝剂的水泥混凝土不应该存放太长时间，否则水泥混凝土的强度会变低，严重的甚至导致水泥混凝土长时间不凝固，无法达到工程施工要求，这也是施工企业必须注意的问题之一。

3.2 对硬化水泥混凝土性能的影响

通常情况下，缓凝剂在水泥混凝土中会产生物理效应，也就是说缓凝剂不会和水泥混凝土产生化学反应，也不会产生新的物质，只是在一定程度上减缓了水泥混凝土反应的速度。因此，缓凝剂对水泥混凝土的影响主要是针对硬化结构的调整和改变。从水泥混凝土强度的角度来看，在水泥混凝土里添加一定剂量的缓凝剂后，水泥混凝土的强度会逐渐降低，但是如果添加的时间超过7 d，水泥混凝土的强度就会恢复到未添加缓凝剂时的强度，30 d后水泥混凝土的强度还会有所提高，导致这一现象出现的主要原因就是在水泥混凝土内部添加一定剂量的缓凝剂后，水泥混凝土内部的水化物分布更加均匀，这样就可以让水泥混凝土颗粒得到充分水化，进而提高水泥混凝土的强度。但是，同样需要注意的问题就是必须合理选择缓凝剂的品种，如果缓凝剂的选择不合理，不仅达不到预期的效果，反而会起到反作用，影响水泥混凝土的质量和强度，进而影响工程的施工质量。缓凝剂还可以和引气剂一起使用，向水泥混凝土内部注射微小的气泡，这样就可以阻塞水泥混凝土内部的缝隙，避免水泥混凝土裂缝的出现，提高水泥混凝土的耐久性，进而保证工程的施工质量，避免安全事故的发生。

在使用缓凝剂之前，施工人员必须结合实际情况合理计算缓凝剂添加的剂量，缓凝剂剂量过大或者过小都会影响水泥混凝土质量，严重的甚至会导致安全事故的发生，给施工企业带来巨大的经济损失。除此之外，在使用缓凝剂之前必须进行多次试验，在一定条件下水泥混凝土会出现假凝的问题，只有多次试验才能保证缓凝剂添加剂量的正确性，才能使用到工程中，缓凝剂的使用必须十分谨慎。

4 结语

缓凝剂是一种比较常见的添加剂，主要添加于水泥混凝土中，以此来提高水泥混凝土的强度，保证水泥混凝土的质量，避免水泥混凝土裂缝的出现，进而保证工程的施工质量。但是，缓凝剂的种类比较多，不同的缓凝剂作用机理不同，对水泥混凝土性能的影响也会有所不同。对此，施工企业必须结合实际情况合理制定缓凝剂使用方案，合理计算缓凝剂的添加剂量，保证缓凝剂添加的合理性，充分发挥出缓凝剂的作用，如果缓凝剂的选择不合理，不仅达不到预期的效果，反而会起到反作用。但是，添加过缓凝剂的水泥混凝土不应该存放太长时间，否则水泥混凝土的强度会变低。在搅拌水泥混凝土的过程中，添加少量的缓凝剂就可以起到缓凝的作用，而且不会出现异常现象。如今，缓凝剂的应用范围在不断扩大，缓凝剂的发展前景是十分广阔的。

参考文献

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