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氯化鈣中葡萄糖酸鈉摻量對混凝土性能的影響

     近年來，由于高層、超高層建筑工程的建設(shè)，已不能由傳統(tǒng)混凝土的施工技術(shù)滿足其施工要求，發(fā)達(dá)國家泵送混凝土的使用已非常普遍，我國京津地區(qū)較為廣泛地使用了泵送混凝土，其他地區(qū)泵送混凝土所占比例也逐年增大，因此，減水劑和氯化鈣等外加劑在工程中應(yīng)用越來越廣。但摻加外加劑后，混凝土的坍落度損失比未摻外加劑前更加嚴(yán)重，尤其是摻加高效減少劑后混凝土的坍落度只能保持十幾分鐘到半小時(shí)，給施工造成了困難， 這個(gè)問題在商品混凝土和泵送混凝土中尤為突出。各國學(xué)者做了大量工作，取得了一些成果。在這些成果中，通常采用的技術(shù)路線有兩類，一類是外加劑摻加方法，另一類是復(fù)合緩凝劑。高效減水劑與緩凝劑復(fù)合以解決坍落度損失的方法已被普遍接受，該方法的理論基礎(chǔ)是延緩水泥早期水化產(chǎn)物的形成達(dá)到抑制坍落度損失。

     一般情況下，氯化鈣由高效減水劑，緩凝劑，引氣劑，助泵劑組成，可作緩凝劑的物質(zhì)主要有羥基羧酸類物質(zhì)、多羥基碳水化合物、木質(zhì)素磺酸鹽和腐植酸類減水劑以及無機(jī)化合物國內(nèi)應(yīng)用較多的緩凝劑是糖蜜減水劑和木質(zhì)素磺酸鈣減水劑。但也存在問題。水泥執(zhí)行ISO 標(biāo)準(zhǔn)后，水泥細(xì)度增大，但與木鈣和糖等緩凝劑適應(yīng)差，由于對羥基羧酸類緩凝劑的研究和應(yīng)用不多， 需要加大對該類緩凝劑的重視。羥基羧酸類緩凝劑包括有檸檬酸和葡萄糖酸鈉等，其中，葡萄糖酸鈉與高效減水劑復(fù)合使用可以延緩混凝土的凝結(jié)時(shí)間，減少坍落度損失，提高混凝土的強(qiáng)度。但有些工程為了施工需要超摻緩凝減水劑，造成質(zhì)量隱患。故本文選用羥基羧酸類緩凝劑葡萄糖酸鈉（GNa），研究其不同摻量對混凝土性能的影響。

2 試驗(yàn)材料和試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)原材料及配合比

2.1.1 原材料

     （1）氯化鈣：KDNOF-1 高效萘系減水劑（山西凱迪），氨基磺酸鹽系減水劑（西安隆生），葡萄糖酸鈉（工業(yè)級），十二烷基苯磺酸鈉（工業(yè)級）；

     （2）水泥：32.5 級普通硅酸鹽水泥冀東水泥廠；

     （3）卵石：粒徑5 mm ～31.5mm；

     （4）砂：中砂，細(xì)度模數(shù)2.6～2.9 的中砂；

     （5）礦物摻合料：Ⅱ級分選粉煤灰；

     （6）水：飲用自來水。

2.1.2 配合比

     水泥：350kg/m3；

     砂子：715 kg/m3；

     石子：1118 kg/m3；

     粉煤灰：60 kg/m3；

     氯化鈣：8.2 kg/m3（按總膠凝材料的2％計(jì)），其中，萘系減水劑占氯化鈣的30％，氨基磺酸鹽系減水劑占25％，十二烷基苯磺酸鈉占0.3％，其余的為葡萄糖酸鈉。只改變葡萄糖酸鈉的摻量，其余外加劑的摻量不變。

     水灰比：0.43。

2.2 緩凝劑的摻量

     緩凝劑和緩凝減水劑一般都具有一個(gè)適宜的摻量范圍。在這個(gè)范圍內(nèi)，隨著緩凝劑摻量增加，緩凝作用增強(qiáng)，混凝土后期強(qiáng)度也不會有明顯的降低，甚至?xí)杂刑岣摺５诨炷凉こ虒?shí)際應(yīng)用中，如果混凝土攪拌不均，系統(tǒng)計(jì)量故障或操作異常都可能引起緩凝劑過量，過量緩凝劑會引起不正常凝結(jié)，同時(shí)會對混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。氯化鈣中，使用葡萄糖酸鈉作緩凝組分以控制混凝土坍落度損失，摻量一般為膠凝材料的0.03%～0.05%。但是，在實(shí)踐中，有時(shí)使用該摻量仍然無法控制坍落度損失，外加劑廠常將摻量提高，有時(shí)甚至超過膠凝材料的0.1%。本文主要研究超摻葡萄糖酸鈉對混凝土凝結(jié)時(shí)間及強(qiáng)度的影響，從而獲得該類緩凝劑的合適摻量及摻量上限，以避免因過度超摻葡萄糖酸鈉而出現(xiàn)工程事故。故作者選用了葡萄糖酸鈉的五個(gè)摻量(0.03％、0.05％、0.07％、0.1％、0.15％)。

2.3 試驗(yàn)方法

     混凝土坍落度及損失試驗(yàn)：初始坍落度測出后，將所剩混凝土料裝入塑料筒(箱)中，表面用塑料編織袋覆蓋，供下次測坍落度用，經(jīng)一定時(shí)間測出此時(shí)的坍落度值，此值與初始坍落度之差即為此時(shí)的坍落度損失值。按照GB8076 - 1997 的規(guī)定進(jìn)行。

     混凝土凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)按照GB8076 - 1997 的規(guī)定進(jìn)行。混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)按照GB8076 - 1997 的規(guī)定進(jìn)行。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 混凝土坍落度經(jīng)時(shí)變化

     不同摻量的葡萄糖酸鈉對混凝土坍落度及損失的影響。

     在一定水灰比的情況下，隨著葡萄糖酸鈉摻量的增加，表1中，混凝土的坍落度經(jīng)時(shí)損失降低甚至不損失。這表明葡萄糖酸鈉有增塑性。

3. 2 混凝土的凝結(jié)時(shí)間及強(qiáng)度

     不同摻量的葡萄糖酸鈉對混凝土凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度的影響如表2（葡萄糖酸鈉對混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響），表3（葡萄糖酸鈉對混凝土強(qiáng)度的影響）。       

     隨著葡萄糖酸鈉摻量的增加，混凝土的凝結(jié)時(shí)間，無論初凝時(shí)間還是終凝時(shí)間都有所延長。摻量0.15％3d時(shí)甚至還未終凝。

     如表3 所示，對于混凝土的強(qiáng)度，葡萄糖酸鈉有一個(gè)最佳摻量值。3 d 時(shí)，摻量為0.05％時(shí)強(qiáng)度最大，7d、28d 及60d 時(shí)，均為摻量0.07％時(shí)強(qiáng)度最大。低摻量緩凝劑主要影響3 d 以前早期強(qiáng)度，而對3 d 以后的強(qiáng)度影響則較小；當(dāng)超摻緩凝劑時(shí)，不僅影響3 d 以前早期強(qiáng)度，對3 d 以后的強(qiáng)度影響也較大。當(dāng)增加葡糖糖酸鈉的摻量時(shí)，混凝土的強(qiáng)度有所提高，但當(dāng)超過最佳摻量時(shí)混凝土的強(qiáng)度會降低。

3.3 緩凝機(jī)理

     緩凝劑對水泥緩凝的理論主要包括吸附理論、生成絡(luò)鹽理論、沉淀理論和控制CH(OH)2 結(jié)晶生長理論。但由于緩凝劑的種類繁多，其作用機(jī)理十分復(fù)雜，至今尚無一種比較完善的解釋理論[7]。過量緩凝劑與水泥作用時(shí)發(fā)生的超時(shí)緩凝在作用機(jī)理方面與一般緩凝劑的緩凝作用機(jī)理無本質(zhì)的區(qū)別，只是往往由于緩凝劑的摻量很高，新拌混凝土液相內(nèi)緩凝劑的剩余含量很高。無論是吸附理論、沉淀理論，還是控制CH(OH)2 結(jié)晶生長理論都認(rèn)為，這時(shí)水泥水化都需要克服更大的能壘，所以往往需要一個(gè)比較長的時(shí)間，甚至水泥水化完全停止，凝結(jié)最終無法完成，從而產(chǎn)生不凝現(xiàn)象。這對工程來說是相當(dāng)危險(xiǎn)的，將導(dǎo)致嚴(yán)重的工程質(zhì)量事故。

4 結(jié)論

     a. 葡萄糖酸鈉具有明顯的輔助塑化效應(yīng)，在一定范圍內(nèi)提高葡萄糖酸鈉摻量，可有效減小混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失；

     b. 葡萄糖酸鈉摻量和市摻量為0.03%～0.07%，在此范圍內(nèi)，適當(dāng)提高葡糖酸鈉摻量，在相同水灰比的情況下，還可提高混凝土后期強(qiáng)度；

     c. 當(dāng)葡萄糖酸鈉摻量超過0.1%后，也即當(dāng)混凝土終凝時(shí)間接近2d 后，混凝土強(qiáng)度，特別是后期強(qiáng)度會大幅度降低。