复合超塑化剂坍落度损失控制

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　　1 复合超塑化剂(CSP)对流态混凝土和高性能混凝土坍落度损失的控制
　　
　　现代混凝土工艺要求流态混凝土(FLC)和高性能混凝土(HPC)具有好的工作性，以满足集中搅拌、远距离运输、泵送、不振捣、自流平、自密实等过程的要求。新拌混凝土的工作性，包括大流动性、坍落度损失小、抗离析性和可泵性。其中最重要的是坍落度损失问题。研究表明，水泥的矿物组成(主要是C3A、C3S)和含碱量、混合材种类和掺量、水泥细度和颗粒组成、混凝土配合比和强度等级、掺合料品种和掺量以及复合超塑化剂(CSP)的组成和掺量等因素都影响坍落度损失速度。传统观点认为掺高效减水剂的同时，掺缓凝剂能减小坍落度损失。我们研究外加剂对水泥早期水化放热过程的影响证明，能延长水化诱导期的外加剂就能延缓坍落度损失，而具有这种作用的不仅是缓凝剂，还有早强剂、特殊高分子化合物等。按此原理配制和生产的CSP用于FLC和HPC时，对水泥的适应性好，工作性好，坍落度损失小，应用范围更广泛。

　　2 外加剂对水泥早期水化放热过程的影响
　　
　　研究水泥水化及外加剂对水化过程的影响最简便的方法是测定水化放热曲线。水泥加水后，水化立即进行。首先碱性硫酸盐和铝酸盐(C3A)快速溶解，并形成钙矾石(AFt)。当生成第一批水化产物时，将放出大量的热。由于AFt沉淀在矿物的表面上，形成一层不渗透的外壳，它阻碍了SO2-4、OH和Ca2+离子的扩散，延缓C3A的反应，导致放热速率很快减慢，进入水化诱导期。在此期间，C3S继续水解，液相中Ca2+离子浓度逐渐增加并达到过饱和，接着，C-S-H和Ca(OH)2成核并长大。这种过饱和现象，通常在诱导期的早期阶段能达到。其精确的时间取决于反应条件和化学环境。在这个结构发展阶段中，薄壳状的C-S-H和一些棒形的AFt相在熟料颗粒周围发展。之后，液相中Ca2+离子浓度降低，阿利特的溶解又得到加快，放出大量的热，水化进入加速阶段。

　　混凝土坍落度损失通常与水泥早期的水化过程有关。在用水量一定时，随着水化进行，结合水和吸附水增加，同时水分产生蒸发，因此游离水逐渐减少，流动性或工作性渐次下降。掺CSP，由于分散作用和对初期水化的抑制作用，使吸附水和结合水减少，而游离水增多。因此，在提高浆体流动性的同时，还能减小流动度损失。图1表示掺CSP水泥水化程度与时间的关系，由此表明，由于CSP对早期水化的抑制作用，在12小时之前水化程度明显低于不掺外加剂的水泥浆体(曲线1)，5小时之前几乎不水化(曲线2)。因此掺CSP能延缓坍落度损失。

掺外加剂能控制水泥早期水化过程(预诱导期和诱导期)，使诱导期延长，这样就能减小坍落度损失。根据这一观点能延长水化诱导期的不仅是缓凝剂，而且可以是早强剂和特殊高分子化合物。图2是硅酸盐水泥的水化放热曲线，表明掺0.05%的糖或葡萄糖酸钠可使初期水化放热速率减小，诱导期延长。图3是外加剂对硫铝酸钙水化放热过程的影响，表明三乙醇胺同糖一样，能降低水泥初期水化放热速率，延长水化诱导期。图4是掺CSP时水泥微分放热和积分放热曲线，由此看出CSP能降低初期水化放热速率和放热量，延长水化诱导期，因此它广泛用于配制FLC和HPC，具有工作性好，坍落度损失小，早强增强的特性。

　　在配制CSP时，为了解决对水泥的适应性，我们根据分散—竞争吸附作用或分散—螯合作用的分同机理进行配方设计，因此能保证新拌混凝土具有好的工作性，坍落度损失小。