邱穎輝 余建杰 江新勇

（1.江西省上饒市水利科學研究所，江西 上饒 334000；2.南昌航空大學土建學院，江西 南昌 330063）

隨著建筑技術(shù)的進步，誕生了越來越多的構(gòu)造復雜的建筑工程。有些部位由于鋼筋密集或者構(gòu)造形狀復雜根本無法振搗，自密實混凝土在這里發(fā)揮了重要的作用。

自密實混凝土是“具有高流動性、均勻性和穩(wěn)定性，澆筑時無需外力振搗，能夠在自重作用下流動密實的混凝土”[1]。而自密實混凝土特殊的工作性能與外加劑密不可分，其中緩凝劑有著至關(guān)重要的作用，尤其對泵送混凝土高流動性和長初凝時間的優(yōu)化，可以通過摻加合適的緩凝劑調(diào)節(jié)凝結(jié)時間；適量的緩凝劑還可以提高混凝土的后期強度。

謝慧東、鄭光明、李超[2]指出“在一定范圍內(nèi)，隨著緩凝劑的增加，混凝土28、60d強度同比也在增加”。王振軍，何廷樹[3]指出“緩凝劑對混凝土的影響與緩凝劑的種類、摻量、摻加方法以及水泥的品種、混凝土配合比、使用季節(jié)和施工方法等有關(guān)”。黃書榮，蔡海瑜[4]指出緩凝劑對混凝土的凝結(jié)時間存在最優(yōu)摻量。

緩凝劑種類繁多，基于不同種類的緩凝劑以及同種緩凝劑不同摻量在自密實混凝土中會產(chǎn)生不同的效果影響，進而對混凝土的工作性能和力學性能產(chǎn)生不同程度的影響，所以，有必要對不同品種的緩凝劑與自密實混凝土的相容性進行系統(tǒng)研究。

該實驗通過摻加葡萄糖酸鈉、三聚磷酸鈉、檸檬酸3種緩凝劑以及改變各混凝劑的摻量，研究緩凝劑對自密實混凝土的性能影響。

1 原材料以及配合比

1.1 原材料

（1）采用國產(chǎn) P.O42.5水泥，其物理性能如表1所示。

表1 試驗水泥的物理性能

（2）外加劑減水劑：聚羧酸高效減水劑固含量 20%的液體；緩凝劑：葡萄糖酸鈉，固體粉末，一般摻量 0.01%～0.1%；三聚磷酸鈉，固體粉末，一般摻量0.01%～0.01%；檸檬酸，固體粉末，一般摻量0.03%～0.1% 。

（3）骨料為贛江卵石，粒徑5～20mm，級配良好，物理指標見表2；中砂，細度模數(shù)為2.45，含泥量0.5%，物理指標見表3。

表2 卵石物理指標

表3 砂物理指標

（4）粉煤灰采用國產(chǎn)新型材料 1級粉煤灰，其物理指標見表4。

表4 粉煤灰的物理性能

（5）水為實驗室中自來水。

1.2 配合比

經(jīng)多次預拌優(yōu)化調(diào)整試驗，確定自密實混凝土基本配合比如表5。

表5 自密實混凝土基本配合比

2 實驗設(shè)備與方案

試驗設(shè)備包括混凝土強制式攪拌機、壓力試驗機、坍落桶、J型環(huán)、電子計重稱等。

試驗方案采用不同的緩凝劑種類以及摻量，葡萄糖酸鈉（P）摻量分別用 0.04%、0.06%、0.08%，檸檬酸（N）摻量分別用0.04%、0.06%、0.08%，三聚磷酸鈉（S）摻量分別用0.05%、0.2%、0.3%。按照《混凝土外加劑》（GB8076-1997）測定摻緩凝劑的自密實混凝土的凝結(jié)時間，研究自密實混凝土中復合緩凝劑對其凝結(jié)時間的影響。按照《自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T283-2012）測定摻緩凝劑的自密實混凝土的坍落擴展度和T50，研究自密實混凝土中復合緩凝劑對其工作性能的影響。按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB50081-2002）采用 SANS型壓力試驗機測定摻緩凝劑之后自密實混凝土的3d、7d、28d的抗壓強度，研究自密實混凝土中復合緩凝劑對其力學性能的影響。

3 實驗結(jié)果與討論

緩凝劑不僅可以延長混凝土凝結(jié)時間，使新拌混凝土較長時間內(nèi)保塑，以便澆筑，提高施工效率；還能延緩水泥水化放熱，減少裂紋的發(fā)生。因此，它被大量地用在大體積混凝土、泵送混凝土、炎熱氣候下施工以及某些特殊施工工藝方面。實驗通過3種有代表性的緩凝劑研究對自密實混凝土的影響。

3.1 緩凝劑對自密實混凝土工作性能的影響

對不同種緩凝劑摻入拌合物中得到試驗數(shù)據(jù)如表6。

表6 緩凝劑對新拌自密實混凝土工作性能的影響

由試驗數(shù)據(jù)顯示與不加任何緩凝劑組相比，摻入PTN、SJL、NMS對新拌自密實混凝土的擴展度有所改善，PTN對拌合物的的擴展度提高較為明顯，隨摻量的增加對擴展度的增長率減少，SJL隨摻量的增加對擴展度增加，當達到 0.1%時增長率降低，NMS對拌合物的擴展度有略微的提高，隨摻量的增加對擴展度略微的增加，但增長率較??；坍落度與未摻加緩凝劑組相比，摻加緩凝劑后均有提高（在0～25mm之內(nèi)），摻加0.04%PTN增加較為明顯，但隨著摻量的增加增長率減少，甚至為0，SJL在0.1%時坍落度最佳，NMS摻量的變化對坍落度無較大影響。在試驗過程中可以看出，拌合物的保水性較差，有泌水現(xiàn)象。

3.2 緩凝劑對自密實混凝土凝結(jié)時間的影響

緩凝劑對新拌混凝土凝結(jié)時間的影響與緩凝劑的種類、摻量、水泥品種、混凝土配合比、使用季節(jié)和施工方法等條件有關(guān)。理想的緩凝劑應(yīng)當是摻量少緩凝作用明顯，而且不產(chǎn)生異常凝結(jié)現(xiàn)象。另外，緩凝劑還應(yīng)使混凝土初凝時間延緩較長，而初凝與終凝間的間隔要短。表7中列舉了3種緩凝劑對新拌混凝土凝結(jié)時間的影響。

表7 緩凝劑對新拌自密實混凝土凝結(jié)時間的影響

由表7可知，在濕度31%，溫度32℃條件下，摻人緩凝劑后，新拌自密實混凝土的初凝時間和終凝時間均不同程度延長，且對初、終凝時間間隔有不同程度的延長，但不同緩凝劑的作用差別較大。

與未摻加緩凝劑組相比，摻入PTN對初凝時間影響較大，隨著摻量的增加初凝時間逐漸延長，當?shù)竭_ 0.06%時效果最好（達到 17.7h），此時初、終凝時間間隔也達到最短，隨著緩凝劑摻量進一步增加，初凝時間延長的速率降低，時間間隔延長；摻入SJL對初凝時間有所提高，但與PTN相比，延長時間均短于 PTN，在 0.1%時達到最長，此時初、終凝時間間隔也到達最短；摻入NMS后對初、終凝時間均提高，隨著摻量的增加初凝時間表現(xiàn)為增加的趨勢，但初、終凝時間間隔在 0.06%時最長，摻量的進一步增加時間間隔變短。3種緩凝劑相比，PTN對初凝時間影響最大，對延長新拌混凝土的凝結(jié)時間有很大的作用，而摻量為0.05%的SJL緩凝作用最弱，但隨量的增加高于 NMS，NMS表現(xiàn)較弱的緩凝作用。0.06%的 PTN在試驗中效果最好，既延長了初凝時間，又縮短了初、終凝時間差。

3.3 緩凝劑對自密實混凝土抗壓強度的影響

緩凝劑對自密實混凝土的作用主要是物理作用，只是在不同程度上減緩(甚至停止)水泥的水化反應(yīng)的進程。肖麗，王新海，盛興躍[5]指出添加緩凝劑對早期強度有所降低，但后期強度會增強。在本試驗中從強度的發(fā)展來看，適量摻加緩凝劑后的混凝土早期強度(7 d左右)比未摻的要低，但一般7 d以后就可以趕上或超過未摻者，有的緩凝劑28d強度有明顯增大。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示[6]，90d強度依然能保持高于未摻的趨勢。

表8 緩凝劑對自密實混凝土抗壓強度的影響

表8列出了緩凝劑對自密實混凝土抗壓強度的影響，由表中試驗數(shù)據(jù)表明，摻入緩凝劑后的部分自密實混凝土早期強度（7d以內(nèi)）有所降低，但28d的強度均提高，但不同品種緩凝劑提高的程度不同。與未摻加緩凝劑混凝土相比，摻適量的 PTN后自密實混凝土 3d抗壓強度提高，而其他種緩凝劑與摻量均降低，其中NMS降低了10%為最大。對于 7d強度，摻入 0.05%SJL、0.1%SJL、0.04%NMS均降低，0.05%SJL7d強度降低了5.8%最大。28d強度均有所增大，0.08%PTN增加了23%達到41.2MPa。增加最少的0.04%NMS也有5.1%。

與未摻加緩凝劑相比，PTN的摻入對強度影響，在3d時，當摻量在0.04%的PTN時低于未摻加緩凝劑自密實混凝土的強度，但隨摻量的增加強度增加，在 0.06%增長率最大（高于未摻加緩凝劑強度），隨摻量的進一步加大增長率降低。7d的強度均大于未摻加緩凝劑自密實混凝土強度，且隨著摻量的增加強度增大，增長率在 0.06%增長率最大達到16.4%。28d的強度有明顯的提高，隨著摻量的增加強度增大，在0.08%PTN增加了23%達到強度最大。

STN的摻入對強度影響，在3d時，強度均低于未摻加緩凝劑組，但隨摻量的增加強度增大。7d時在摻量在 0.2%比未摻加緩凝劑組稍微大，其余均小于未摻加緩凝劑組，隨摻量增加強度增長率增大。28d均達到未摻加緩凝劑組且高于未摻加緩凝劑組，0.2%的摻量達到最大。

NMS的摻入對強度影響，在3d時，強度均低于未摻加緩凝劑組，但隨摻量的增加強度增大。7d時摻量 0.04%的強度低于未摻加緩凝劑組，隨著摻量的增大強度增大。當摻量在 0.06%時強度高于未摻加緩凝劑組，摻量的進一步加大，強度有遞增的趨勢。28d均達到未摻加緩凝劑組且高于未摻加緩凝劑組，0.08%的摻量達到最大。

4 結(jié) 論

（1）PTN有延緩自密實混凝土凝結(jié)時間的作用，其摻量應(yīng)根據(jù)環(huán)境的溫度與濕度來進行調(diào)整，本實驗在濕度31%，溫度32℃條件下進行，其最佳摻量為膠凝材料的0.06%。

（2）摻入緩凝劑對早期強度大部分均降低，尤其在3d以內(nèi)（包括3d）的強度降低明顯，但28d增強效果明顯。在 PTN、SJL、NMS 3種緩凝劑中PTN對后期強度增加最為明顯，SJL、NMS均有不同程度的增加。

（3）自密實混凝土凝結(jié)時間較長，一般在10h左右，摻入緩凝劑之后對自密實混凝土均有延長，本實驗得出，0.06%的 PTN對自密實混凝土凝結(jié)時間最佳。

（4）與不摻加緩凝劑相比，摻加緩凝劑之后，對新拌自密實混凝土的坍落度有略微的增加，一般在0～25mm之間，但有輕微的泌水現(xiàn)象。

（5）緩凝劑一般都存在一個最佳摻量和適宜的摻量范圍，不同的緩凝劑其摻量范圍不同，在實際工程中要合理的選擇緩凝劑并嚴格控制緩凝劑的摻量。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ/T283-2012,自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[2]謝慧東,鄭光明,李超.夏季施工緩凝劑對大量摻加礦物摻合料混凝土影響研究[J].混凝土,2009,(5):125-127.

[3]王振軍,何廷樹.緩凝劑的作用機理及對水泥混凝土的影響[J].公路,2006,(7):149-154.

[4]黃書榮,蔡海瑜.混凝土緩凝劑最優(yōu)摻量的研究[J].混凝土,1995,(3):31-34.

[5]Dias W P S.Influence of mix and environment on plastic shrinkage cracking[J].Magazine of Concrete Research.2003, 55(4):385-394.

[6]肖麗,王新海,盛興躍.緩凝劑對水泥混凝土性能影響的試驗研究[J].公路交通技術(shù),2007(2):25-28.

[7]白建飛.羥基羧酸鹽對水泥水化歷程的影響[J].建材世界,2009,(2):163-166.

[8]熊大玉,王小虹.混凝土外加劑[M]北京:化學工業(yè)出版社,2002.