周 丹

（沈陽順天建設(shè)集團(tuán)有限公司 遼寧 沈陽 110000）

0 引言

混凝土作為用量最大、適用范圍最廣、耐久性最好的建筑材料，其地位是其它任何材料所難以取代的[1]。隨著混凝土制品的日益增多，混凝土結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，建筑的高層化和大型化，對混凝土材料提出了許多新的要求[2]。比如調(diào)凝、延緩或減少水化熱、大流動(dòng)性、高強(qiáng)且耐久等技術(shù)要求，以及盡可能節(jié)約能耗，降低成本與快速施工等經(jīng)濟(jì)要求。

過去通常采用具有不同礦物組成的水泥來使混凝土擁有某種性能，而變化水泥的礦物組成往往給水泥生產(chǎn)工藝帶來諸多困難。工程實(shí)踐證明，將外加劑作為混凝土的第五組份摻入混凝土之中，是使混凝土獲得優(yōu)良勝能、滿足眾多不同要求的有效途徑[3]。如在混凝土的集中攪拌條件下，由于商品混凝土凝結(jié)時(shí)間和坍落度要求的不同，人們必須通過在混凝土中摻加泵送劑加以調(diào)節(jié)，而緩凝劑是配制泵送劑的必備組分。

1 緩凝劑的分類及特點(diǎn)

1.1 緩凝劑的分類

緩凝劑種類較多，按其化學(xué)成分可分為無機(jī)和有機(jī)兩大類。按緩凝時(shí)間可分為普通緩凝劑和超緩凝劑兩大類。

無機(jī)緩凝劑包括:硼砂、氯化鋅、碳酸鋅、鐵、銅、鋅、鎘的硫酸鹽，磷酸鹽和偏磷酸鹽等。

有機(jī)緩凝劑包括:羥基羧酸及其鹽，多元醇及其衍生物，糖類及碳水化合物。

1.2 緩凝劑的特點(diǎn)

混凝土緩凝劑是一種能延遲水泥水化反應(yīng)，從而延長混凝土凝結(jié)時(shí)間的外加劑。對于商品泵送混凝土，或者在夏季高溫環(huán)境下施工的混凝土，采用緩凝劑和高效減水劑復(fù)合使用的方法，延長混凝土凝結(jié)時(shí)間，減少坍落度損失，是保證混凝土正常泵送施工，提高工效的常用方法。對于大體積混凝土，通過添加緩凝劑，降低混凝土絕對溫升，延遲溫峰出現(xiàn)時(shí)間，還可有效避免因水泥水化放熱產(chǎn)生溫度應(yīng)力而使混凝土產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫[4-5]。

緩凝劑在復(fù)合外加劑中的重要作用：一是，延緩水泥的凝結(jié)硬化速度，降低水化熱，防止溫度變形引起混凝土裂縫；二是，提高混凝土拌合物的保坍性能，以滿足混凝土，特別是泵送混凝土和商品混凝土的正常施工。

2 緩凝劑的作用機(jī)理

緩凝劑對水泥緩凝的理論有：吸附理論、生成絡(luò)鹽理論、沉淀理論和控制氫氧化鈣結(jié)晶生長理論。一般來講，多數(shù)有機(jī)緩凝劑有表面活性，他們在固一液界面產(chǎn)生吸附，改變固體粒子表面性質(zhì)，即親水化；或者通過其分子中親水基團(tuán)吸附大量水分子形成較厚的水膜層，由于吸附作用，它們分子中輕基在水泥粒子表面，阻礙水泥水化過程，使晶體相互接觸受到屏蔽，改變了結(jié)構(gòu)形成過程；或者通過其分子中的某些官能團(tuán)與游離的Ca2+生成難溶性的鈣鹽吸附于礦物顆粒表面，從而抑制水泥的水化進(jìn)程，起到緩凝效果。大多數(shù)無機(jī)緩凝劑能與水泥水化產(chǎn)物生成復(fù)鹽(鈣礬石)，沉淀于水泥礦物顆粒表面，抑制水泥水化。緩凝劑的作用機(jī)理較為復(fù)雜，通常是以上多種緩凝機(jī)理綜合作用的結(jié)果。

3 緩凝劑的研究應(yīng)用現(xiàn)狀

建國初期，我國在一些大型水利工程中采用了預(yù)拌混凝土，但是由于種種原因，我國商品混凝土的發(fā)展比較遲緩，與發(fā)達(dá)國家相比，形成了很大的差距。我國的商品混凝土攪拌站始建于20世紀(jì)70年代后期，隨后，由于建設(shè)的需要和政府的支持，商品混凝土發(fā)展較快，每年以約15%以上的幅度遞增。2010年我國商品混凝土年產(chǎn)量己超過5億m3。但是，我國商品混凝土的發(fā)展極不平衡，地區(qū)差異較大。在北京、上海、廣州、深圳、大連、廈門等大城市，商品混凝土使用量比較大，占這些城市的混凝土總用量的60%～80%左右，己經(jīng)接近或達(dá)到發(fā)達(dá)國家的水平。而在西部地區(qū)，有的省份則剛剛起步。

為了進(jìn)一步提高混凝土商品化程度，加速混凝土商品化進(jìn)程，2003年10月6日，我國商務(wù)部、公安部、建設(shè)部和交通部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于禁止在城市城區(qū)現(xiàn)場攪拌混凝土的通知》。通知規(guī)定：從2003年12月31日起，北京、上海、深圳、廣州等124個(gè)城市禁止現(xiàn)場攪拌混凝土；其它城市從2005年12月31日起禁止現(xiàn)場攪拌混凝土。

政府的強(qiáng)制規(guī)定加速了商品混凝土的發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)了減水劑、高效減水劑、緩凝劑的應(yīng)用技術(shù)水平。

木質(zhì)素磺酸鹽減水劑、萘系高效減水劑是產(chǎn)量最大、應(yīng)用最為廣泛的外加劑。除此之外，糖蜜類、羥基羧酸類以及少數(shù)無機(jī)鹽類緩凝劑和緩凝減水劑也得到了普遍使用。緩凝劑的使用離不開減水劑，也離不開混凝土，尤其是商品混凝土等高性能混凝土。緩凝劑可用來克服高效減水劑的坍落度損失，保證商品混凝土的施工質(zhì)量。隨著混凝土質(zhì)量的提高、高性能混凝土的問世以及商品混凝土使用范圍的不斷擴(kuò)大，緩凝劑得到了日益廣泛的應(yīng)用。

4 緩凝劑發(fā)展中存在的問題

目前，木質(zhì)素磺酸鹽是產(chǎn)量最大、應(yīng)用最為廣泛的緩凝減水劑。木質(zhì)素磺酸鹽可以降低水的表面張力，具有一定的引氣性，而且摻量增加后，引氣和緩凝作用更強(qiáng)，所以應(yīng)避免超摻量使用，否則會(huì)由于引氣過多和過于緩凝，使混凝土強(qiáng)度降低甚至長期不凝結(jié)硬化，造成過程事故。除此之外，糖蜜類、羥基羧酸類以及少數(shù)無機(jī)鹽類緩凝劑和緩凝減水劑也得到了普遍使用。

磷酸鹽是近年來研究較多的無機(jī)鹽緩凝劑。磷酸并無明顯的緩凝作用，但某些磷酸鹽卻有較強(qiáng)的緩凝作用。如焦磷酸鈉、多聚磷酸鈉、正磷酸鹽及其酸式鹽。有機(jī)類緩凝劑因其原料來源廣泛，生產(chǎn)工藝簡單，成本較低，緩凝效果明顯而受到廣泛使用。每種緩凝劑均存在一個(gè)最佳摻量范圍，并且對于不同的環(huán)境條件以及施工工藝緩凝劑的摻加方法也有所不同。在實(shí)際施工過程中，由于對緩凝劑品種使用不當(dāng)、摻加方式、摻量不當(dāng)或是施工工藝與措施不當(dāng)均可引起水泥混凝土的不正常凝結(jié)，影響施工質(zhì)量甚至造成工程事故。如水泥中以硬石膏做調(diào)凝劑的時(shí)候，糖鈣摻入會(huì)速凝，造成工程事故。

這樣就存在著一個(gè)普遍的、非常重要的問題就是與水泥的相容性問題。即外加劑與水泥以及復(fù)合外加劑與水泥之間有時(shí)存在著不相容狀況，而這種不相容狀況有時(shí)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的工程事故和不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。因此，改善所用緩凝高效減水劑或泵送劑與水泥的相容性，提高其對混凝土拌和物的和易性和保坍性能非常重要。而這些性能的提高，與復(fù)合外加劑中所用高效減水劑及緩凝劑的性能，以及它們之間的相容性和它們與水泥的相容性密切相關(guān)。

綜合以上問題，緩凝劑的使用離不開減水劑，也離不開混凝土，尤其是商品混凝土等高性能混凝土。由于外加劑的成本和價(jià)格因素，商品混凝土的成本和價(jià)格受到很大影響，作者認(rèn)為如何正確選擇和使用外加劑就成為重要課題，一方面要水泥—外加劑體系相容性好，另一方面要考慮成本價(jià)格最優(yōu)，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。今后（的研究方向應(yīng)該朝著研究外加劑復(fù)配與水泥的相容性以及低價(jià)格外加劑之間的相容性問題發(fā)展。這是當(dāng)前混凝土科技領(lǐng)域的重要研究課題。

［1］吳中偉.綠色高性能混凝土與科技創(chuàng)新[J].建筑材料學(xué)報(bào).1998，1（1）:3.

［2］吳中偉.高性能混凝土(HPC)的發(fā)展趨勢與問題[J].建筑技術(shù).1998，（1）:8－10.

［3］吳中偉，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中國鐵道出版社，1999.

［4］何廷樹.混凝土外加劑[Ml.陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2003.

［5］蔣亞清，等.外加劑應(yīng)用基礎(chǔ)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2004.