復(fù)合超塑化劑坍落度損失控制

　　1 復(fù)合超塑化劑(CSP)對(duì)流態(tài)混凝土和高性能混凝土坍落度損失的控制
　　
　　現(xiàn)代混凝土工藝要求流態(tài)混凝土(FLC)和高性能混凝土(HPC)具有好的工作性，以滿足集中攪拌、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、泵送、不振搗、自流平、自密實(shí)等過程的要求。新拌混凝土的工作性，包括大流動(dòng)性、坍落度損失小、抗離析性和可泵性。其中最重要的是坍落度損失問題。研究表明，水泥的礦物組成(主要是C3A、C3S)和含堿量、混合材種類和摻量、水泥細(xì)度和顆粒組成、混凝土配合比和強(qiáng)度等級(jí)、摻合料品種和摻量以及復(fù)合超塑化劑(CSP)的組成和摻量等因素都影響坍落度損失速度。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為摻高效減水劑的同時(shí)，摻緩凝劑能減小坍落度損失。我們研究外加劑對(duì)水泥早期水化放熱過程的影響證明，能延長(zhǎng)水化誘導(dǎo)期的外加劑就能延緩坍落度損失，而具有這種作用的不僅是緩凝劑，還有早強(qiáng)劑、特殊高分子化合物等。按此原理配制和生產(chǎn)的CSP用于FLC和HPC時(shí)，對(duì)水泥的適應(yīng)性好，工作性好，坍落度損失小，應(yīng)用范圍更廣泛。

　　2 外加劑對(duì)水泥早期水化放熱過程的影響
　　
　　研究水泥水化及外加劑對(duì)水化過程的影響最簡(jiǎn)便的方法是測(cè)定水化放熱曲線。水泥加水后，水化立即進(jìn)行。首先堿性硫酸鹽和鋁酸鹽(C3A)快速溶解，并形成鈣礬石(AFt)。當(dāng)生成第一批水化產(chǎn)物時(shí)，將放出大量的熱。由于AFt沉淀在礦物的表面上，形成一層不滲透的外殼，它阻礙了SO2-4、OH和Ca2+離子的擴(kuò)散，延緩C3A的反應(yīng)，導(dǎo)致放熱速率很快減慢，進(jìn)入水化誘導(dǎo)期。在此期間，C3S繼續(xù)水解，液相中Ca2+離子濃度逐漸增加并達(dá)到過飽和，接著，C-S-H和Ca(OH)2成核并長(zhǎng)大。這種過飽和現(xiàn)象，通常在誘導(dǎo)期的早期階段能達(dá)到。其精確的時(shí)間取決于反應(yīng)條件和化學(xué)環(huán)境。在這個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)展階段中，薄殼狀的C-S-H和一些棒形的AFt相在熟料顆粒周圍發(fā)展。之后，液相中Ca2+離子濃度降低，阿利特的溶解又得到加快，放出大量的熱，水化進(jìn)入加速階段。

　　混凝土坍落度損失通常與水泥早期的水化過程有關(guān)。在用水量一定時(shí)，隨著水化進(jìn)行，結(jié)合水和吸附水增加，同時(shí)水分產(chǎn)生蒸發(fā)，因此游離水逐漸減少，流動(dòng)性或工作性漸次下降。摻CSP，由于分散作用和對(duì)初期水化的抑制作用，使吸附水和結(jié)合水減少，而游離水增多。因此，在提高漿體流動(dòng)性的同時(shí)，還能減小流動(dòng)度損失。圖1表示摻CSP水泥水化程度與時(shí)間的關(guān)系，由此表明，由于CSP對(duì)早期水化的抑制作用，在12小時(shí)之前水化程度明顯低于不摻外加劑的水泥漿體(曲線1)，5小時(shí)之前幾乎不水化(曲線2)。因此摻CSP能延緩坍落度損失。

摻外加劑能控制水泥早期水化過程(預(yù)誘導(dǎo)期和誘導(dǎo)期)，使誘導(dǎo)期延長(zhǎng)，這樣就能減小坍落度損失。根據(jù)這一觀點(diǎn)能延長(zhǎng)水化誘導(dǎo)期的不僅是緩凝劑，而且可以是早強(qiáng)劑和特殊高分子化合物。圖2是硅酸鹽水泥的水化放熱曲線，表明摻0.05%的糖或葡萄糖酸鈉可使初期水化放熱速率減小，誘導(dǎo)期延長(zhǎng)。圖3是外加劑對(duì)硫鋁酸鈣水化放熱過程的影響，表明三乙醇胺同糖一樣，能降低水泥初期水化放熱速率，延長(zhǎng)水化誘導(dǎo)期。圖4是摻CSP時(shí)水泥微分放熱和積分放熱曲線，由此看出CSP能降低初期水化放熱速率和放熱量，延長(zhǎng)水化誘導(dǎo)期，因此它廣泛用于配制FLC和HPC，具有工作性好，坍落度損失小，早強(qiáng)增強(qiáng)的特性。

　　在配制CSP時(shí)，為了解決對(duì)水泥的適應(yīng)性，我們根據(jù)分散—競(jìng)爭(zhēng)吸附作用或分散—螯合作用的分同機(jī)理進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，因此能保證新拌混凝土具有好的工作性，坍落度損失小。