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葡萄糖酸钠对混凝土基本性能的影响

发布日期:2018-08-28 作者:曙光生物 点击:

葡萄糖酸钠对混凝土基本性能的影响

摘要:一定范围内葡萄糖酸钠可以改善混凝土和易性,降低含气量,减小混凝土坍落度经时损失,推迟放热峰,提高混凝土的中后期抗压强度;由于水分过量的挥发,超掺易导致混凝土抗压强度降低或不凝。

关键词:葡萄糖酸钠;缓凝;含气量;强度

引言

缓凝剂是用来延长凝结时间,使新拌混凝土较长时间保持塑性,以利于施工。随着商品混凝土的普及运用,搅拌形成的混凝土混合物不能立即浇筑,而是需要从商品混凝土搅拌站运输至工地,一般要经过1~2 h 的运输时间,并且受运输距离、交通状况和气候环境的影响,无法掌控,因此缓凝剂是现代商品混凝土中常用的一种化学外加剂。葡萄糖酸钠因具有延缓水泥早期水泥产物形成的作用,与减水剂等其他外加剂经过复配,广泛运用于预拌商品混凝土中。

本文主要通过试验研究羟基羧酸类缓凝剂葡萄糖酸钠,对混凝土和性、强度等基本性能的影响。

试验原材料及配合比

1.1 验原

水泥,洛阳中联P.O42.5 水泥;砂,黄河中砂,细度模数2.7,含泥量<2%;石子,5~25 mm 连续级配,针片状物含量6%,含泥量<0.5%;减水剂,选用聚羧酸高性能减水剂PC108;葡萄糖酸钠,选用诸城曙光生物科技有限公司,混凝土减水率、含气量、坍落度、凝结时间和抗压强度参照GB8076-2008《混凝土外加剂》进行测试;水泥水化热试验根据GB2022-80《水泥水化测定方法(直接法)》进行测定。

试验结果与分析

2.1 葡萄糖酸钠对混凝土拌和物流动性的影响可见,保持水灰比不变,调整葡萄糖酸钠的掺量,混凝土初始坍落度随着掺量的增加而增加。葡萄糖酸钠中的羟基基团,具有较强的固液表面活性,从而能吸附在水泥矿物颗粒表面形成溶剂化吸附层,阻碍了凝胶颗粒的接触和凝聚,从而破坏了水泥的絮凝结构,对水泥的初期水化有较强的抑制作用,使游离水增多,提高了水泥浆体的流动性。

2.2 葡萄糖酸钠对混凝土含气量的影响

葡萄糖酸钠作为一种羟基羧酸类缓凝剂,具有一定的表面活化作用,羧基通过抑制水泥水化,在拌合料塑性阶段释放出了更多的自由水,相对提高了未水化水泥部分的水灰比;并且分子量因葡萄糖酸钠的引入而增加,疏水能力也随之提升,降低了拌和物的粘稠度,则气泡易于合并长大,并上浮逸出,随着葡萄糖酸钠掺量的增大,混凝土含气量不断降低。

2.3 葡萄糖酸钠对混凝土凝结时间的影响

导入葡萄糖酸酸钠明显延缓了初凝和终凝时间,随着葡萄糖酸钠掺量的增加,初凝和终凝时间也在不断延长,并且增长了初凝和终凝的间隔差。         葡萄糖酸酸钠的羧基在水泥水化产物的碱性介质中与游离Ca2+反应生成不稳定的络合物,在水化初期抑制了液相中Ca2+的浓度,随着水化进程的继续,这种不稳定的络合物将自行分解,水化将继续正常进行。其次OH-易与水分子通过氢键缔合,再加上水分子之间的氢键缔合,使水泥颗粒表面形成了一层稳定的溶剂化水膜,阻止了水泥颗粒间的直接接触,阻碍了水化的进行,延缓了水泥的凝结时间。

2.4 葡萄糖酸钠对坍落度损失的影响

对于普通混凝土来说,流动度经时损失是一种正常现象,其根本原因是混凝土中的拌和用水量随着水泥水化而逐渐消耗,部分水还会挥发到空气中,时间越长混凝土拌和物的流动度越小,最终混凝土失去塑性。葡萄糖酸钠具有明显的保塑作用和辅助塑化效应,随着掺量的增加,混凝土拌合料和易性逐步改善,初始坍落度也在不断增加,由于水泥水化速度的降低,混凝土可以保持较长时间的塑性,葡萄糖酸钠的掺量越大,保持塑性的时间越长。

可以发现混凝土坍落度损失明显增加。这是因为掺入高效减水剂可以明显降低水泥浆体的屈服应力和粘度,但是减水剂效应有明显的时间特性,常常随着时间而有较大的变化,减水剂的有效含量随着时间增长而不断减小,加剧了混凝土拌合料坍落度的经时损失。

2.5 葡萄糖酸钠对混凝土抗压强度的影响

掺入葡萄糖酸钠后,水泥水化热各时刻均有下降,延缓了放热峰,降低了发热峰值,并且水化热的放热速率特随着降低,水化温升出现推迟,对混凝土的绝热温升有延峰、消峰作用,从而降低了混凝土因早期内外温差过大,而产生温度裂纹的概率,从而提高了混凝土的抗压强度。

葡萄糖酸钠作为缓凝剂,不参与水泥水化,因此可看作一种惰性的催化剂。从混凝土抗压强度的发展趋势来看,适量增加葡萄糖酸钠后的混凝土,早期强度(7 d 左右)比未掺的要低,但一般7 d后就赶上或超过未掺者,28 d混凝土抗压强度比未掺者有明显的提高,并且随着时间的发展,增长幅度在不断增大。究其原因在于,掺入一定量的葡萄糖酸钠,减缓了水泥水化速度,使得水泥颗粒周围溶液中的C-S-H 等水化产物分别得更加均匀;葡萄糖酸钠在一定范围内的混凝土总体放热量接近,甚至超过未掺葡萄糖酸钠的,说明葡萄糖酸钠有利于水泥颗粒充分水分,从而提高混凝土的中后期强度。但是随着葡萄糖酸钠掺量的加大,混凝土早期强度降低,强度增长速率变得异常缓慢,达到设计强度的时间更长;如果超掺,不但会严重降低混凝土早期强度,并且会降低中后期强度,主要是过度缓凝,混凝土长时间不凝结,会造成混凝土内部水分过量的蒸发和散失,使得水化反应过缓甚至停止,水化程度低,水化产物少,对混凝土强度造成不可恢复的损失,因此,只有正确掌握葡萄糖酸钠的性质和变化规律,才能使其合理利用,并且要注意养护,防止水分过早挥发。

结论

1)葡萄糖酸钠作为缓凝剂,不仅明显延缓了水泥水化的初期进程,延长了新拌混凝土凝结时间,提高了新拌混凝土和易性,降低了混凝土粘度,提高了气泡的逸出率,从而降低了混凝土内的含气量。此外,随着葡萄糖酸钠掺量提高,混凝土凝结时间随之延长,而混凝土内含气量随之降低。

(2)随着葡萄糖酸钠含量的提高,新拌混凝土经时损失也随之降低,掺量越大塑性时段越长。另外与减水剂复合使用时,减水剂的有限组分随着时间的推移不断减少,因此相较于未掺减水剂的,葡萄糖酸钠对于掺入了减水剂的保塑性能更趋明显。

(3)适量的葡萄糖酸钠可延迟放热峰的释放,使水泥早期水化更加充分,增加了中后期的混凝土抗压强度;但是超掺后,会造成混凝土内未能及时参与反应的水过量蒸发和散失,影响了水泥的正常水化,导致混凝土强度降低或不凝,因此保证葡萄糖酸钠掺量适宜的情况下,必须使掺葡萄糖酸钠的混凝土得到充分的养护。


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