助磨剂对水泥与减水剂相容性的影响及改进

  现在，水泥助磨剂因其具有杰出的助磨提产、改进水泥功能的效果而被广泛用于水泥出产中，一起跟着我国施工技能和预拌(产品)混凝土的快速开展，水泥与混凝土减水剂的相容性成为一个重要的功能，也是混凝土施工中常常遇到的问题。尽管，影响水泥与混凝土减水剂相容性的要素包含水泥细度、颗粒级配、矿藏组成、碱含量、混合材类型和质量、石膏品种和掺量、颗粒级配、助磨剂、减水剂品种和掺量等多个方面。可是，因为现在绝大多数水泥出产中均运用助磨剂，其对水泥与减水剂相容性的影响显得越来越重要。可是因为缺少很多的研讨关于助磨剂的运用对水泥与减水剂相容性的影响规则不甚清楚，导致职业界遍及忧虑乃至结论运用助磨剂后会对水泥与减水剂的相容性发生不良影响。

  因而，探明助磨剂对水泥与减水剂的相容性影响规则及改进办法是水泥职业和混凝土职业人员急迫关怀的问题。故本文在研讨现在水泥助磨剂的首要组分有机醇胺和多元醇化合物对水泥与萘系减水剂或聚羧酸减水剂的相容性影响的基础上，别离从推迟水泥前期水化和为浆体引进微气泡的方面，讨论缓凝剂和引气剂对水泥与减水剂相容性的改进效果。

  (1)水泥熟料为北京新北水水泥有限责任公司硅酸盐熟料，粉煤灰为北京京能热电厂低钙粉煤灰，矿渣为河北宣化矿渣，熟料、粉煤灰和矿渣的化学成分见表1。石膏为天然二水石膏，结晶水18.65%，SO3含量42.11%。

  (3)缓凝剂及引气剂：六偏磷酸钠(SHMP)、葡萄糖酸钠(Sod)、蔗糖(Suc)、十二烷基硫酸钠(K12)。

  (4)萘系减水剂为重庆市某公司出产的萘系高效减水剂，含固量30%；聚羧酸减水剂为减水剂为北京某公司出产的聚羧酸减水剂母液，含固量为50%。

  依照表2中的水泥配比，选用Ф500×500mm的实验室小磨克己水泥，每次粉磨3kg，粉磨25min，出磨时刻为5min。制备的水泥45μm筛余量为13.5%，比外表积为411m2/kg。

  为了防止水泥细度对水泥与减水剂相容性的影响，运用1.2.1中克己的同一种水泥，选用将助磨剂及其他外加剂以外掺的办法参加，即直接滴加到实验水中。

  以水泥净浆活动度表征水泥与减水剂的相容性，净浆活动度实验依照JC/T1083—2008《水泥与减水剂相容性实验办法》进行，水灰比为0.29。规划水泥净浆活动度为(250±10)mm来确认减水剂的掺量，确认得萘系减水剂的掺加量为2.0wt%，聚羧酸减水剂母液的掺加量为0.3wt%。

  水泥凝聚时刻根据GB/T1346—2011《水泥规范稠度用水量、凝聚时刻、安定性检测办法》进行；水泥胶砂强度根据GB/T17671—1999《水泥胶砂强度检测办法ISO法》进行。

  由图1可知，跟着助磨剂掺量的添加，TEA、TIPA、GLY、M-TEA、FHGA均使0min、30min和60min水泥净浆活动度逐步减小，而EG使水泥净浆活动度略有添加。由此阐明，除EG助磨剂外，其他五种助磨剂的掺入对水泥与萘系减水剂的相容性有不良影响，其间影响巨细次序为：GLY＞TEA＞M-TEA＞FHGA＞TIPA。比较于0min和30min，助磨剂对60min水泥净浆活动度的影响最大，最高使净浆活动度减小80mm。

  由图2可知，不同助磨剂对水泥净浆活动度的影响随掺其掺量表现出不同的规则，即助磨剂掺量较小(TEA、TIPA、EG、GLY、MTEA掺量＜0.015wt%或FHGA掺量＜0.01wt%)时，助磨剂根本不会对水泥净浆活动度发生不良影响，乃至略有改进效果；但当其掺量较大时，TEA、GLY、M-TEA、FHGA均使水泥净浆活动度减小，但减小起伏在25mm范围内，而EG、TIPA对水泥净浆活动度无不良影响。由此阐明，助磨剂对水泥与聚羧酸减水剂相容性的影响随其掺量的添加而改动，在较小掺量下，对相容性的影响不大，乃至还有改进效果；反之，则可能对相容性发生不良影响。

  归纳本实验而言，助磨剂对水泥与减水剂相容性的影响有以下规则：①助磨剂对水泥与萘系减水剂相容性的影响较大，对水泥与聚羧酸减水剂相容性的影响较小；②助磨剂对水泥与减水剂相容性的影响与其掺量有关，一般掺量较小时，助磨剂对相容性的影响较小；③EG对水泥与减水剂的相容性没有不良影响，而GLY、TEA、M-TEA在必定程度上对相容性会发生不良影响。

  混凝土外加剂中缓凝剂、引气剂别离具有推迟胶凝资料凝聚时刻和引进细小气泡的效果，但它们一起也具有改进混凝土和易性的效果，故研讨其对水泥与减水剂相容性的改进效果。图3为缓凝剂和引气剂对水泥与萘系减水剂相容性的影响。

  由图3可知，缓凝剂和引气剂均具有改进水泥与萘系减水剂相容性的效果，随其掺加量的添加，改进效果逐步增大。其间，六偏磷酸钠进步水泥净浆活动度的起伏较小(8mm范围内)，葡糖糖酸钠首要进步60min水泥净浆活动度(进步8～22mm)，蔗糖和十二烷基硫酸钠对水泥净浆活动度均有很好地改进效果(进步6～36mm)。平等掺量下，其进步水泥净浆活动度的效果巨细为：K12＞Suc＞Sod＞SHMP。

  一般水泥浆体坚持活动性或塑性首要发生在水化诱导前期和诱导期，故这两个阶段的水化速率、进程和水化产品等是影响水泥浆体活动功能的要害。而水泥矿藏中C3A又是水化速率最快的，其对水泥的前期水化和浆体的活动功能有重要影响。

  可是，现在水泥助磨剂首要以有机醇胺和多元醇类为首要组分，研讨标明三乙醇胺系和三异丙醇胺助磨剂别离经过加快C3A水化和C4AF的水化效果而促进水泥前期水化速率和产品的生成。有国外学者经过水化热丈量研讨了一系列多元醇化合物作为助磨剂时对水泥水化的影响，发现丙三醇会给予水化反响一个适度的加快效果，表现在促进了C3S的水化和铝酸盐相的水化，并且还缩短了诱导期。过快的前期水化，一方面会使水泥更快地转化为水化产品，导致水泥浆体过早失掉活动度；另一方面生成的水泥水化产品会很多包裹减水剂分子(如图4所示)，使水泥浆体液相中的减水剂的相对数量削减(即减水剂有用掺量减小)，浆体活动性变差。

  缓凝剂首要经过使水泥C3A和C3S的前期水化减慢，水化产品的转化速率下降，然后进步减水剂的效果而进步水泥浆体活动功能。不同缓凝剂对水泥的效果机理不同，葡糖糖酸钠在水化前期易与水泥中的Ca2+可构成不稳定的络合物，下降了Ca2+浓度，按捺了C3S的水化而使水泥诱导期延伸而缓凝。

  此外，葡萄糖酸钠和蔗糖分子结构中存在很多的羟基，一部分可经过氢键(—O…H—O—)吸附在水泥颗粒外表，阻止水泥水化进程，使晶体彼此触摸遭到屏蔽，改动产品构成进程。磷酸盐能使C3S水化速率明显下降，这与其能与系统中Ca2+络合，在水泥颗粒外表构成“不溶性”磷酸钙，按捺了水泥的水化，一起下降了Ca2+浓度，阻止了Ca(OH)2的结晶分出，因而具有较强的缓凝效果。此外，有研讨标明缓凝剂对水泥与减水剂具有辅佐塑化效应，在水泥水化初期时，因为缓凝剂分子较小比外表积较大，具有较高的外表能，其比减水剂分子更易吸附在水泥颗粒上，而外加剂一般在水泥颗粒外表上的吸附归于单分子层吸附，因而缓凝剂占有了一部分减水剂在水泥颗粒外表的吸附点，然后使溶液中减水剂的有用量增大，然后使减水剂对水泥的涣散效果增大，起到辅佐塑化效果。

  引气剂K12归于阴离子外表活性剂，在水－气界面上，憎水基向空气一面定向吸附，在水泥－水界面上，水泥或其水化离子与亲水基相吸附。引气剂的掺入使水泥拌合物内构成很多细小的关闭状气泡，一方面，这些气泡有带相同电荷的定向吸附层，气泡的彼此排挤对水泥颗粒起到必定的涣散效果；另一方面，这些微气泡好像滚珠－样，削减颗粒间的摩擦阻力，使水泥浆体的活动性添加(如图5所示)。一起因为水分均匀分布在很多气泡的外表，这就使能自在移动的水量削减，浆体的泌水量削减，而保水性、黏聚性相应随之进步。

  上述研讨标明，缓凝剂和引气剂具有改进水泥与减水剂相容性的效果，故将缓凝剂/引气剂作为助磨剂组分制造复合助磨剂(10%缓凝剂/引气剂+90%FHGA)，讨论含有10%缓凝剂或引气剂制造成的复合助磨剂对水泥功能的影响，成果见表3。

  由表3可知，含缓凝剂/引气剂的复合助磨剂对水泥净浆活动度均有必定的改进效果，进步净浆活动度起伏在3～25mm范围内，效果最好仍是含引气剂的4#复合助磨剂。可是，四种助磨剂也推迟了水泥的初凝和终凝时刻，其间3#复合助磨剂的推迟程度最大，4#助磨剂对水泥凝聚时刻影响最小。胶砂强度方面，1#助磨剂对水泥胶砂强度无不良影响，2#和3#均进步了水泥的3d、28d胶砂强度，其间28d增强效果明显，4#助磨剂较大起伏地下降了水泥的3d、28d强度，对水泥强度有不良影响。由此阐明，含引气剂的复合助磨剂尽管对水泥与减水剂的相容性有杰出的改进效果，但其有下降水泥强度的损害，故运用时要严格控制其掺量。

  (1)助磨剂对水泥与萘系减水剂相容性的影响较大，对水泥与聚羧酸减水剂相容性的影响较小，一般助磨剂掺量较小时，其对相容性的影响较小。EG对水泥与减水剂的相容性无不良影响，而GLY、TEA、M-TEA对相容性会发生不良影响。

  (2)缓凝剂和引气剂均具有改进水泥与萘系减水剂相容性的效果，随其掺加量的添加，改进效果逐步增大。

  (3)含缓凝剂/引气剂的复合助磨剂对水泥净浆活动度均有必定的改进效果，并推迟水泥的凝聚时刻。含缓凝剂的复合助磨剂对水泥有增强效果，而含引气剂的复合助磨剂会下降水泥的胶砂强度。